AT231092B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material - Google Patents

Description

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  Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen
Materialien, insbesondere von Glasfäden, durch Ausschleudern von in geschmolzenem Zustand be- findlichem Material aus Öffnungen, die sich in mehreren Reihen übereinander liegend im bandförmigen
Umfangsteil eines Umlaufkörpers befinden, wobei das Ausziehen der Fäden durch einen heissen Gasstrom hoher Geschwindigkeit unterstützt wird, der parallel zu dem Umfangsteil und in unmittelbarer Berührung mit demselben an diesem vorbeistreicht. 



   Um eine industrielle Produktion ausführen zu können, ist es üblich, die Anzahl der Öffnungsreihen nach Möglichkeit zu steigern, was naturgemäss eine Zunahme der Höhe des Umfangsteiles des Umlaufkörpers zur Folge hat. Allerdings musste dann festgestellt werden, dass bei einer zu grossen Anzahl der Öffnungsreihen, etwa über einer Grössenordnung von zwanzig, die Herstellung von Fäden guter Qualität sehr schwierig wurde. Im besonderen ist es schwierig, zufolge der Einflüsse der umgebenden Gase, die Temperatur des Gasstromes ausreichend hoch zu halten, um die aus den Öffnungen austretende Glasmasse aufzuheizen. Es können unter anderem die Glaskegel, welche dann die Fäden ergeben, zu kalt bleiben, um die notwendigen Bedingungen für das Ziehen der Fäden zu bieten. 



   Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Verbesserung der Menge und der Qualität von nach dem Schleuderverfahren hergestellten Fäden gemacht worden. So sollten beispielsweise mehrere Flammen gegen den peripheren Umfangsteil des Umlaufkörpers gerichtet und dann so umgelenkt werden, dass sie die Fäden aus demSchmelzgut begleiten und auf gleichmässiger Temperatur halten. Das Ausziehen der Fäden erfolgt dabei durch die Fliehkraft und nicht durch das Gas. Nach einem andern Vorschlag werden die Fäden zunächst von der Fliehkraft durch eine Zone getrieben, in. der sich heisse Gase von geringer Strömungsgeschwindigkeit befinden, und anschliessend von kalten Gasen hoher Strömungsgeschwindigkeit ausgezogen.

   Weiters wurde vorgeschlagen, den Ziehgasstrom beiderseits von brennbaren Gasen oder Gemischen eskortieren zu lassen, die auf der Hohe des peripheren Umfangsteiles oder unterhalb desselben entzündet werden. Hiedurch soll der mit Umgebungsluft verdünnte und daher abgekühlte Ziehgasstrom wieder aufgewärmt werden. 



   Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Qualität der Fäden eine Verbesserung erfährt, wenn dafür gesorgt wird, dass die Gashülle um die in Entstehung begriffenen Fäden bis zu ihrer endgültigen Ausformung auf einer möglichst gleichmässigen Temperatur gehalten wird. Erfindungsgemäss wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, dass um den heissen Gasstrom wenigstens ein weiterer Heissgasstrom oder Flammen mit niedrigerer Geschwindigkeit, vorzugsweise auch mit anderer Zusammensetzung und Temperatur, in der Weise als ringförmiger Vorhang geführt werden, dass eine Beeinflussung durch umgebende Gase oder Luft, die geeignet wären, die Temperatur des ersten Gasstromes vom Austritt aus der Düse an zu verändern, verhindert wird,

   so dass im erstgenannten Gasstrom während semer ganzen Berührung mit dem Umfangsteil des Umlaufkörpers eine im wesentlichen konstante Temperatur bestehen bleibt. 



   Zweckmässig bedient man sich   zur Durchführung   des erfindungsgemässen Verfahrens einer Vorrichtung mit einem sich mit hoher Geschwindigkeit drehenden Umlaufkörper mit einem bandförmigen, mit in 

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 mehreren Reihen angeordneten Schleuderöffnungen versehenen Umfangsteil und einer mit einem brennbaren Gemisch gespeisten Verbrennungskammer, deren Gasaustrittsdüse einen Strom heisser Gase parallel zur Drehachse des Umlaufkörpers entlang dem bandförmigen Umfangsteil in die unmittelbare Nachbarschaft des letzteren lenkt und die sich dadurch auszeichnet, dass ausserhalb und um die Düse der Verbrennungskammer herum eine Führung für ein Gemisch von Brennstoffen und Oxydationsmittel vorgesehen ist, das in der Form von lufthaltigen Flammen verbrennt,

   die gegen den die Fäden ausziehenden Gasstrom 
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    DabeiderTemperatur im Ziehgasstromauf eine reinthermische   Wirkung der Begleitströme bzw. auf den Übergang von Wärme von diesen auf den Ziehgasstrom zurück. Die Geschwindigkeit der Begleitströme ist in diesem
Falle gegenüber derjenigen des Ziehgasstromes sehr gering. Wenn dieselben heiss sind, so kommt es zu keiner Temperaturverminderung im Ziehgasstrom im Verlaufe seiner Entwicklung, wenn der Vorgang des
Mitschleppens der Begleitströme durch die Ziehgase irgendwo gestört wird. 



   Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, kann der ersten Verbrennungskammer eine zweite zugeordnet sein, wobei die Brenndüsen der letzteren unmittelbar neben und ausserhalb jener der ersten ausmünden. Eine solche Anordnung erlaubt die getrennte Regelung der beiden Gasströ. me hinsichtlich ihrer Geschwindigkeit und Temperatur, etwa dadurch, dass man die Luft- und Brennstoffzufuhr verändert. 



   Es wurde gefunden, dass ein besonders intensives Mitschleppen des einen Gasstromes durch den andern und damit eine starke thermische Wechselwirkung dann erzielt wird, wenn   die Düsen   beider Kammern zu einer einzigen vereinigt sind. 



   Ebenso kann man den äusseren Gasstrom durch Verzug seiner Verbrennung regeln, um auf diese Weise eine Verbrennung über seinen ganzen Weg zu erhalten, wodurch eine oxydierende Atmosphäre in Kontakt mit dem Umfangsteil und eine definierte Temperatur in der Zone der Faserbildung erlangt wird. 



   Die zweite Verbrennungskammer kann mit Gasen beschickt werden, die man der ersten Verbrennungskammer entnimmt. Auf diese Weise kann ganz einfach ein Geschwindigkeitsgradient zwischen dem äusseren Teil der Gasströme und dem Umfangsteil geschaffen werden, durch den der Einfluss kalter Gase abgehalten wird. 



   Die Düsen der beiden Verbrennungskammern können sich, wie bereits bemerkt, zu einer einzigen vereinen oder aber auch getrennt bleiben, wobei letztere Ausführungsform zu bevorzugen ist, wenn eine gewisse Verzögerung der Mitschleppwirkung beabsichtigt ist, die sich in einfacher Weise dadurch ergibt, dass die Gasströme nicht schon von der Mündung weg miteinander in Kontakt stehen und oberflächlich mischen können. Ihre Richtungen können parallel oder aber auch im Winkel zueinander angeordnet sein, wobei die Vorteile der einen Ausführungsform in einer verzögerten und die Vorteile der andern in einer verstärkten Oberflächenmischung der Gasströme liegen, die in Abhängigkeit von den Verfahrensbedingungen wie Heizwert der Verbrennungsgase, Strömungsgeschwindigkeit usw. gewählt werden müssen. 



   Zweckmässig werden die beiden Verbrennungskammern konzentrisch angeordnet wobei ihre Düsen auf gleicher Höhe liegen. Hiedurch wird eine besonders leichte Regelung der Gasgeschwindigkeiten und Temperaturen erreicht, mit der optimale Resultate erzielt werden. Leider ist diese Ausführungsform in der Herstellung verhältnismässig kostspielig. 



   In manchen Fällen kann es zweckmässig sein, die Düsen der Verbrennungskammern in verschiedenen Höhen anzuordnen, insbesondere dann, wenn erreicht werden   soll, dass die Schlepp-und Mischwirkung   zwischen den beiden Gasströmen so gering wie möglich gehalten und ihr Beginn soweit als möglich nach unten verlegt wird. 



   Es versteht sich, dass die einzelnen Vorrichtungsmerkmale miteinander zu dem Zweck kombiniert sein können, eine möglichst gute Wirkung mit jedem Umlaufkörper in Abhängigkeit von der bestimmten Höhe seines Umfangsteiles zu erzielen. 



   Nachfolgend werden an Hand der Zeichnungen Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen beschrieben, mit welchen sich die Erfindung realisieren lässt. 



   Bei diesen Ausführungsbeispielen wird vorausgesetzt, dass der Gasstrom, der an dem Umfangsteil des Umlaufkörpers entlang streicht und das Ausziehen der Fäden bewirkt, in einer Verbrennungskammer 1 erzeugt wird, der eine Mischkammer 2 vorgeschaltet ist, in der ein Brennstoff und ein Oxydationsmittel vermischt werden, wobei beide Kammern über ein Gitter 3 kommunizieren. Die Verbrennungskammer ist ringförmig und ihre Düse 4 ist schlitzförmig oder kann aus dicht nebeneinander liegenden Bohrungen bestehen. Diese Düse ist in üblicher Weise so angeordnet, dass der Gasstrom 5 von hoher Temperatur nach seinem Austritt dem Umfangsteil 6 des Umlaufkörpers über dessen ganze Höhe entlang strömt. 



   Bei der Ausführungsform nach Fig. l ist koaxial mit der Verbrennungskammer 1 eir. Brenner 7 vorgesehen, der an seinem Ausgang 8 Luftflammen 9 erzeugt, die den Gasstrom 5 nach seinem Austritt aus der 

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 auf derselben Höhe wie die Düse 4 oder in der Höhe zu ihr versetzt liegen. Die Achse des Brenners kann parallel oder im Winkel zur Achse der aus der Düse 4 strömenden Gase liegen, u. zw. im letzteren Falle so, dass der Brenner gegen den Gasstrom zu gerichtet ist. 



   Nach Fig. 2 ist der Verbrennungskammer l eine Hilfsbrennkammer 10 zugeordnet, mit einer Mischkammer 11 und einem Gitter 12, wobei deren Düse 13 in der Nähe der Düse 4 mündet. Wenn man die beiden Düsen 4 und 13 an ihren Enden ganz nahe aneinander legt, so erhält man praktisch eine einzige Düse, die einen homogenen Gasstrom liefert, der vorgegebene Geschwindigkeit und Temperatur besitzt, in dem in Brennkammern die entsprechenden Gemische von Brennstoff und Luft eingestellt werden. 



   Gemäss Fig. 3 ist eine Hilfsbrennkammer 15 vorgesehen, die mit einem Brennstoff-Luftgemisch über Rohre 16 beliefert wird, welche beide Brennkammern miteinander verbinden. Der Gasaustritt aus der Kammer 15 erfolgt aus einer Düse 17, die von der Düse 4 beabstandet ist. Die heissen Gase 18 umgeben die Heissgase 5 und sind von diesen beeinflusst. Die Düse 17 kann in der Höhe der Düse 4 oder niedriger liegen. 



   In der Fig. 4 ist der die Brennkammer 1 bildende Bauteil durch einen Teil 19 nach unten verlängert 
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   Auf diese Weise wird über eine gewisse Höhe des Umfangsteiles ein materielles Hindernis errichtet, welches einen Lufteinfluss abhält, während am unteren Teil des Umfangsteiles der Einfluss der Kaltluft durch den Gasstrom 22 abgehalten wird. 



   Es ist von Vorteil, wie es in den Figuren angedeutet ist, in den Düsenkörpern metallische Kühlrippen   u. dgl.   oder Kühlmittelkanäle vorzusehen. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Verfahren zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischen Materialien, insbesondere von Glasfäden, durch Ausschleudern von in geschmolzenem Zustand befindlichem Material aus Öffnungen, die sich in mehreren Reihen übereinander liegend im bandförmigen Umfangsteil eines Umlaufkörpers befinden, wobei das Ausziehen der Fäden durch einen heissen Gasstrom hoher Geschwindigkeit unterstützt wird, der parallel zu dem Umfangsteil und in unmittelbarer Berührung mit demselben an diesem vorbeistreicht, dadurch gekennzeichnet, dass um den heissen Gasstrom wenigstens ein weiterer Heissgasstrom oder Flammen mit niedrigerer Geschwindigkeit, vorzugsweise auch mit anderer Zusammensetzung und Temperatur, in der Weise als   ringförmiger   Vorhang geführt werden, dass eine Beeinflussung durch umgebende Gase oder Luft,

   die geeignet wären, die Temperatur des ersten Gasstromes vom Austritt aus der Düse an zu ver- ändern, verhindert wird, so dass im erstgenannten Gasstrom während seiner ganzen Berührung mit dem Umfangsteil des Umlaufkörpers eine im wesentlichen konstante Temperatur bestehen bleibt. 
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Claims (1)

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