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Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlicher, dünner Fasern aus einem mineralischen Werkstoff
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nommen werden kann. Um daher in gewerblichem Umfang wirtschaftlich arbeiten zu können, muss die
Anlaufzeit so klein als möglich gehalten werden.
Es wurde festgestellt, dass das Gewicht des sich an der Düse bildenden Tropfens und die für seine
Ausbildung notwendige Zeit, die die Tropfzeit bestimmt, weitgehend von den Abmessungen der Düse, ihrer Konstruktion sowie derjenigen Oberfläche abhängt, aus der der Strom flüssigen Glases herausfliesst.
Günstige Ergebnisse werden hier erreicht, wenn bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Art gemäss der Erfindung der Durchmesser der Austrittsöffnung der Düse höchstens 1, 524 mm und der Aussendurchmesser der Wandung der Düse im Querschnitt der Austrittsöffnung der Düse nicht mehr als 1, 778 mm betragen. Bei Verwendung einer Vorrichtung, deren Düsen die erfindungsgemässen Abmessungen aufweisen, genügt es, die Fliessneigung des Glases mit einfachen Mitteln wesentlich herabzusetzen, so dass eine verhältnismässig grosse Anzahl von Glasströmen pro Längeneinheit erzielt werden kann. Auf diese Weise können die Glasströme zu extrem dünnen, fortlaufenden Fasern ausgezogen und zu eine Vielzahl solcher Fasern enthaltenden Strängen zusammengefasst werden, deren Herstellung wirtschaftlich und auch in gewerblichem Umfang noch möglich ist.
Früher bewirkten Temperaturschwankungen während des Erweichens des Glases durch hohe Temperaturen ein Abbrechen der Fasern und Unterbrechungen beim Ausziehen der Glasströme zu Fasern. Die Aufenthaltszeit des Glases in einer Schmelzkammer war nicht gross genug, um die Strömung des geschmolzenen Glases laminar zu machen, was durch die Erfindung bewirkt wird.
Ferner wurde früher das erwähnte Zusammenfliessen des Glases durch eine unzweckmässige Konstruktion der Zufuhrvorrichtung und der Auslassdüse hervorgerufen ; dies wird gemäss der Erfindung durch eine derartige Bemessung der Zufuhrvorrichtung vermieden, dass eine Tropfenbildung und die Tropfzeit sowie die Querabmessungen eines Tropfens auf ein Minimum herabgesetzt werden, welch letzteres es ermöglicht, eine Vielzahl von Auslassdüsen eng nebeneinander bei geringer Neigung zum Zusammenfliessen anzuordnen. Auf diese Weise wird das gleichzeitige Ausziehen einer verhältnismässig grossen Anzahl von extrem dünnen Fasern ermöglicht, welch letztere zu einem einzigen Strang zusammengefasst werden.
Ausserdem wird die Neigung zum Reissen herabgesetzt und so ein fortlaufendes Ausziehen gefördert.
Eine weitere Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Düse im Mündungsquerschnitt einen Wert von 0, 127 mm nicht unterschreitet, bevorzugt jedoch einen Wert von 0, 254 mm nicht überschreitet.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine zum Teil schematischeseitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung. Fig. 2 in grösserem Massstab einen Vertikalschnitt durch einen Teil der Einrichtung gemäss Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt
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lassdüsen in vergrössertem Massstab dargestellt sind.
Die Zeichnungen zeigen eine erfindungsgemässe Einrichtung, die besonders für die Herstellung extrem dünner, fortlaufender Glasfasern für textile Stränge, Fäden und Garne geeignet ist. Wie insbesondere in Fig. l dargestellt ist, umfasst die Einrichtung eine Schmelz- und Zufuhrvorrichtung --10-- zur Wärme-Konditionierung des Glases, das in Form dünner Ströme durch mit Düsenbohrungen versehene Ansätze am Boden der Zufuhrvorrichtung hindurchfliesst und dessen Ströme in dünne, fortlaufende Fasern - mechanisch ausgezogen und mittels einer Vereinigungs-Vorrichtung, wie beispielsweise einem Gleitschuh --16-- zu einem vielfaserigen Strang --14-- zusammengefasst werden. Der Strang --14-wird auf eine Zylindermuffe--18-aufgespult, die auf einer angetriebenen Spindel --20-- befestigt ist.
Der Antrieb für die Spindel --20-- ist in einem Gehäuse-22-einer Aufwickelmaschine bekannter Art untergebracht. Während des Aufspulens des Stranges --14-- auf die Zylindermuffe --18-- wird der Strang durch eine SeitenfUhrung --24-- in Achsrichtung der Muffe hin-und hergeführt. Das Seitenftihrungsor- gan--24-- führt hiebei den Strang --14-- derart hin und her, dass sich auf der Zylindermuffe aufeinanderfolgende Windungen des Stranges überkreuzen, wodurch ein Zusammenkleben einander benachbarter Windungen verhindert wird. Indem man auf die Fasern eine übliche Auftragsrolle --26-- einwirken lässt, können auf die Fasern ein Schmieröl, ein Vorlack oder andere Beschichtungsstoffe aufgebracht werden.
Mit der Einrichtung nach Fig. 1 können Glasstucke, beispielsweise vorgeformte Glaskugeln --29--, geschmolzen werden, die der Schmelzvorrichtung der Schmelz- und Zufuhrvorrichtung --10-- durch Schächte --30-- von einer mit einem Glaskugelvorrat in Verbindung stehenden Dosiervorrichtung zugeführt werden.
Die Menge der von der Dosiervoirichtung zugeführten Glaskugeln hängt von geringen Höhenschwankungen des geschmolzenen Glases oder mineralischen Materials in der Schmelzkammer der Schmelzund Zufuhrvorrichtung ab. Die letztere sowie die Dosiervorrichtung für die Glaskugeln sowie ein Vor-
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ratsbehälter werden von einem Gestell --32-- getragen.
Wie in Fig. l dargestellt ist, trägt ein Träger --33-- des Gestells --32-- einen Vorratsbehälter - -36--, in dessen unterem Teilstück die Dosiervorrichtung in Form einer Trommel--41-- vorgesehen ist, die auf einer Welle --42-- montiert ist, die über ein Zahnradgetriebe --45-- oder andere Übersetzungsvorrichtungen von einem Motor angetrieben wird. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Trommel --41-- zwei Reihen von Ausnehmungen --46-- auf, die Glaskugeln in zwei Schächte fördern, die in die Schmelzkammer --60-- der Schmelz- und Zufuhrvorrichtung --10-- münden.
Eine Decke --50-- der Schmelz- und Zufuhrvorrichtung --10-- weist einen Stutzen --52-- auf, in dem eine Sonde oder Elektrode --53-- angeordnet ist, die mit Regelorganen einer nur schematisch dargestellten Programmiervorrichtung --56-- zur Regelung des Motorsound damit der Zufuhr der durch die Ausnehmungen der Trommel --41-- über die Schächte --30-- in die Schmelzkammer geförderten Glaskugeln verbunden ist.
Über Klemmen --Ll und L2-- wird der Programmiervorrichtung --56-elektrische Energie zugeführt,
Wenn das geschmolzene Glas absinkt und nicht mehr in Berührung mit der Sonde --53-- ist, so wird die Drehzahl des Motors-44-- und damit der Trommel --41-- so gesteuert, dass pro Zeiteinheit gering-
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so dass das Niveau an geschmolzenem Glas in der Schmelzkammer absinkt und sobald die Sonde --53-- nicht mehr in das Glasbad eintaucht, die Regelvorrichtung wieder in Tätigkeit tritt.
Die Decke --50-- ist mit einem Entlliftungsrohr --55-- flir den Abzug von Gasen aus der Schmelz- kammer versehen.
Gemäss Fig. 2 besitzt die Schmelzkammer-60-- Seitenwände-62--, die über geneigte Verbin- dungsteile --68-- mit der horizontalen Decke --50-- verbunden sind. Die letztere ist mit Anschluss- stutzen --51-- versehen, die sich an die Schächte --30-- anschliessen.
Eine Zufuhrkammer --70-- hat Seitenwände --72--, die liber geneigte Verbindungsplatten --74-- mit den Seitenwänden der Schmelzkammer verbunden sind. Ein stromleitendes Heizsieb --76--, das vorzugsweise aus einer Platin-Rhodium-Legierung besteht und im Querschnitt umgekehrt V-förmig ist, ist zwischen Schmelzkammer --60-- und Zufuhrkammer --70-- angeordnet und weist eine Lochgrösse auf, die ungeschmolzene Glasstücke am Eindringen in die Zufuhrzone --70-- hindert. Die höchste Tem- peratur in der Schmelze herrscht im und in der Umgebung des Heizsiebes --76--.
Das Glas schmilzt also in der Schmelzkammer --60-- und die Temperatur nimmt in der Schmelze gegen das Heizsieb --76-- stetig zu, um von dort aus nach unten allmählich derart abzunehmen, dass im geschmolzenen Glas sich eine laminare Strömung einstellt und die Schmelze in einen gereinigten und homogenen Zustand übergeht, um schliesslich extrudiert zu werden.
Die Stromversorgung erfolgt über Klemmbacken --81--, die mit Sammelschienen --82-- verbunden sind, die über in Fig. 1 gezeigte Strom leitungen --83-- und eine Regelvorrichtung --58-- an einer Stromquelle--L3, 14- liegen. Die Regelvorrichtung --58-- stellt sicher, dass das Glas in der Schmelzkammer schmilzt und in der Zufuhrkammer so konditioniert wird, dass es die gewünchte Viskosität aufweist und der gewünschte Durchsatz durch die Düsen der Zufuhrkammer erzielt wird.
Bei dem Stromversorgungskreis der Endstücke-80-- handelt es sich um einen Niederspannungsund Starkstromkreis, der durch eine übliche Vorrichtung in der Regelvorrichtung --58-- so geregelt wird, dass das Glas schmilzt und in der Zufuhrkammer eine gewünschte Temperatur im Schmelzfluss aufrechterhalten wird. An verschiedenen Stellen der Schmelz- und Zufuhrvorrichtung sind nicht dargestellte Thermoelemente vorgesehen, um die Temperatur des geschmolzenen Glases in den verschiedenen Kammern anzuzeigen.
Die Stromstärke des die Schmelz- und Zufuhrvorrichtung --10-- durchfliessenden elektrischen Stromes bestimmt die Geschwindigkeit, mit der das Glas in der Schmelzkammer schmilzt.. sowie die Temperatur des geschmolzenen Glases in der Zufuhrkammer und diese Stromstärke wird mit üblichen Mitteln in der Regelvorrichtung --58-- geregelt, welch letztere mit temperaturempfindlichen und in der Schmelz- und Zufuhrvorrichtung --10-- angeordneten, nicht dargestellten Organen gekoppelt ist.
Die Schmelzkammer besitzt eine beträchtliche Tiefe und die Zufuhrkammer ist schmäler als die Schmelzkammer, jedoch ebenfalls ziemlich tief, um eine verhältnismässig grosse Glasmenge in der Schmelz- und Zufuhrkammer unterbringen zu können, damit das Glas während einer genügend langen Aufenthaltszeit in der Schmelz- und Zufuhrkammer bleiben kann, so dass die Wärme-Konditionierung des geschmolzenen Glases in laminaren Schichten erfolgt, weshalb das geschmolzene Glas im Bereich
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der Auslassdüsen in der Zufuhrkammer eine gleichförmige Temperatur aufweist und im wesentlichen überall homogen ist, so dass durch jede der Auslassdüsen derselbe Durchsatz an geschmolzenem Glas erzielt wird.
Schmelz- und Zufuhrkammer sollten solche Abmessungen und Strömungscharakteristiken aufweisen, dass bei einer wirtschaftlichen Produktion dünner Fasern eine Aufenthaltszeit von mindestens 11/2 h sichergestellt ist. Die Schmelzkammer --60-- sowie die Zufuhrkammer --70-- ist vom feuerfesten Material --85-- umschlossen, das die Temperaturen zur Förderung laminarer Strömungsverhältnisse stabilisiert. Die Zufuhrkammer --70-- sollte verhältnismässig eng sein, um in ihrem mittleren Bereich die Temperaturregelung sicherzustellen, da sonst die laminare Strömung nachteilig beeinflusst wird.
Der die Schmelz- und Zufuhrkammer umfassende Behälter besteht aus wärmebeständigem Material, wobei sich Legierungen von Platin und Rhodium für diesen Zweck besonders geeignet erwiesen.
Der Boden der Zufuhrkammer umfasst einen mit Düsen versehenen Bauteil --90--, der im wesent-
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auch andere hochtemperaturbeständige Metalle oder Legierungen hiefür Verwendung finden. Der Bauteil --90-- hat eine Vielzahl abwärts gerichteter Ansätze --100--, die Düsen bilden.
Die Düsen--100-- sind in Längs- und Querreihen angeordnet, wobei die Abstände der Reihen sowie die Ausbildung und die Abmessungen der Düsen sowie deren Düsenbohrungen wesentliche Faktoren für die wirtschaftliche Herstellung extrem dunner fortlaufender Fasern sind.
Um einen Durchfluss gleichmässiger Grösse und Eigenschaften durch die Düsen zu fördern, wird das geschmolzene Glas in der Zufuhrkammer auf einer Temperatur gehalten, die über derjenigen liegt, die für das Ausziehen erforderlich ist, so dass durch die Düsenbohrungen ein etwas dünnflüssigeres Glas hindurchfliesst.
Da ein ausserordentlich dünnflüssiges Glas für ein zufriedenstellendes Ausziehen eine zu niedrige Viskosität aufweist, ist den Ausflussöffnungen der Düsen-100-- benachbart eine Kühlvorrichtung vorgesehen, um die Viskosität des Glases zur Erleichterung des Ausziehens richtig einzustellen und zu stabilisieren. Hiezu ist längs des mit den Düsen-100-- bestückten Bauteiles-90-- eine Rohrverzweigung - 104-mit Einlass-und Auslass-Rohrstutzen-105 bzw. 106-zum Anschluss an ein Wärme absorbierendes oder Wärme transportierendes Medium, wie beispielsweise Wasser, vorgesehen. An die Rohrverzweigung ist in gutem Wärmekontakt eine Vielzahl wärmeleitender Kühlrippen-108-- angeschweisst oder in anderer Weise damit verbunden.
Zwischen jeder Querreihe von Düsen --100-- ist, wie Fig. 3 zeigt, jeweils eine Kühlrippe --108-angeordnet, um den Glasströmen Wärme zu entziehen, damit die Viskosität des Glases so ansteigt, dass ein für ein zufriedenstellendes Ausziehen erforderlicher Zustand des Glasstromes erzielt wird. Während sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen jeweils zwei Querreihen von Düsen--100--eine Killrippe --108-- erstreckt, kann natürlich jeweils auch zwischen einer wechselnden Zahl von Reihen jeweils eine Kühlrippe vorgesehen werden, jedoch werden dann die Düsen zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Kühlrippen näher beieinander angeordnet.
In Fig. 3 ist in stark vergrössertem Massstab eine Ausführungsform einer Düse-100-- dargestellt, die beim Ausziehen von Strömen flüssigen Glases zu extrem dünnen Fasern angewendet werden kann,. die einen Durchmesser von weniger als 0, 0045 mm aufweisen kann.. So wurden z. B. Bündel fortlaufender Fasern hergestellt, die im Mittel einen Durchmesser von 0,0035 mm aufwiesen, und versuchsweise wurden schon Fasern mit einem Durchmesser von weniger als 0,002 mm erfolgreich mittels Düsen der dargestellten Form erzeugt.
Für solche Düsen ist die Stirnfläche der Düse, das ist die den Ausgang der Düsenbohrung umgebende Ringfläche, von Bedeutung. Deren Breite ist in Fig.5 mit --D6-- und die Ringfläche selbst mit --112-bezeichnet. Es wurde festgestellt, dass man die Breite --D6-- dieser Ringfläche so klein wie möglich halten sollte, vorzugsweise höchstens 0, 127 mm, um die Tropfzeit und damit die Anlaufzeit möglichst kurz zu machen. Obwohl man auch bei Ringflächen grösserer Breite, z. B. in der Grössenordnung von 0, 254 mm, noch dünne Fasern herstellen kann, so wird infolge der grösseren Breite der Ringfläche die Tropfzeit vergrössert, was eine längere Anlaufzeit nach einer Unterbrechung der Faserherstellung infolge Abbrechens von Fasern zur Folge hat.
Wird die Ringfläche der Stirnfläche der Düse verringert, so wird das zum Abtropfen erforderliche
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:Durchmesser-Dl-hängt vom Durchmesser und der Tiefe der einen Durchmesser --D2-- aufweisenden
Senkbohrung --116-- ab. Wenn keine Senkbohrung vorgesehen und der eingeengte Düsenkanal-114-- mit gleichbleibendem Durchmesser bis zu der Ringfläche --112-- der Düse durchgeführt wird, kann der
Durchmesser --D4-- soweit verringert werden, dass die sich an die Ringfläche anschliessende Wandung eine im Gebrauch gerade noch ausreichende Wandstärke aufweist.
Der Durchmesser --D4-- der Ring- fläche --112-- ist vorzugsweise nicht mehr als 0, 508 mm grösser als der Durchmesser des eingeengten
Dusenkanales-114-- an dessen Auslass, so dass die Ringfläche-112-, 0, 254 mm breit ist (D6). Von besonderem Vorteil ist es jedoch, wie bereits erwähnt, wenn die Breite --D6-- der Ringfläche --112-- nur 0, 127 mm beträgt. Die Platte des mit Düsen bestückten Teilstückes --90-- weist eine Stärke LT von ungefähr 1, 524 mm auf.
Die gesamte Stärke LT, gemessen von einer ebenen Innenfläche --120-- des mit Düsen bestückten
Teilstückes aus, ist deshalb wesentlich, weil sich dieses Mass auf die Neigung des geschmolzenen Glases auswirkt, über die untere Oberfläche der Düsen hinweg zu fliessen. Bei einer wie im Vorstehenden geschilderten Bemessung des eingeengten Dusenkanales-114--, der Senkbohrung --116-- und des Durch- messers --D4-- der Ringfläche --112-- wurde festgestellt, dass die Ansätze, gemessen von der unteren
Fläche des mit Düsen bestückten Teilstückes --90-- aus, etwa 4,572 mm lang sein können, um ein zufriedenstellendes Arbeiten sicherzustellen, doch kann diese Länge beispielsweise bis nahe zu dem kleinsten Wert herabgesetzt werden, bei dem ein starkes Fliessen des flüssigen Glases einsetzt.
Ferner wurde festgestellt, dass mit einer Verkürzung der Gesamtlänge LT einer Düse eine Verminderung des Durchmessers des eingeengten Düsenkanales --114-- Hand in Hand gehen sollte, um den Strömungswiderstand für das geschmolzene Glas konstant zu halten.
Ein weiterer Faktor, der einen besonderen Einfluss auf die Viskosität des Glases in dem eingeengten Düsenkanal --114-- hat, ist der Öffnungswinkel kegelstumpfförmiger Wandteilstücke --124-- der Düsen - 100-. Die Düsen haben im allgemeinen die in der Fig. 3 dargestellte Form, und es ist bemerkenswert, dass das den eingeengtenDüsenkanal --114-- umgebende Teilstück der Düse --100-- eine beträchtliche Wandstärke aufweist und von Metall ist. Dank dieser Wandstärke dieses Teilstückes der Düse weist das flüssige Glas im eingeengten Düsenkanal-114-seine höchste Temperatur und deshalb seine geringste Viskosität auf, so dass es gut durch den eingeengten Düsenkanal-114-hindurchzufliessen vermag.
Von dem erwähnten Teilstück aus abwärts erniedrigt sich die Temperatur des Glases schnell durch Strahlung und Konvektion, so dass das Glas im Bereich der Ringfläche --112-- viskoser als im eingeengten Düsenkanal-114-ist.
Wenn nun eine Glasfaser beim Ausziehen abbricht, so bildet das kontinuierlich durch den eingeengten Düsenkanal --114-- strömende Glas nach und nach einen Glastropfen --130--, der sich unter dem Einfluss der Schwerkraft und infolge der Oberflächenspannung und der Neigung des Glases, an andern Körpern zu kleben, vergrössert. Wenn das Gewicht des Tropfens zunimmt, bewegt sich dieser nach unten und nimmt die bei-ISO'-gestrichelt angedeutete Form an, wobei sich der an der Ringfläche --112-- haftende Bereich des Tropfens einzuschnüren beginnt, wie dies bei --132-- gestrichelt gezeigt ist.
Wenn das Gewicht des Tropfens diejenige Kraft übertrifft, die ihn nach unten hängend an der Ring- fläche --112-- hält, so tropft er ab und zieht beim Abwärtsfallen unter dem Einfluss der Schwerkraft das an der Ringfläche --112-- anhaftende Glas zu einer fortlaufenden Faser aus. Diese frei herabhängende Faser gestattet es einer Bedienungsperson, die Faserfertigung wieder aufzunehmen, indem sie die von dem fallenden Tropfen ausgezogene Faser mit den andern Fasern zusammenfasst und die Faserfertigung durch Aufspulen der Fasern auf die umlaufende Zylindermuffe --18-- wieder in Gang bringt und das mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Ausziehen der Ströme flüssigen Glases in dünne Fasern fortsetzt.
Aus dem Vorangegangenen wird ersichtlich, dass die zur Bildung eines Tropfens erforderliche Zeitspanne, die zwischen den ersten Anfängen der Tropfenbildung nach dem Abbrechen einer Faser bis zum unter dem Einfluss der Schwerkraft erfolgenden Abtropfen und Ausziehen einer Faser verstreicht, die Anlaufzeit bestimmt, welche nutzlos verlorengeht, bis das Ausziehen zu Fasern durch eine Bedienungsperson wieder aufgenommen werden kann. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist deshalb im Zusammenwirken der vorstehend erwähnten Faktoren derart, dass die Tropfzeit soweit als möglich abgekürzt wird, zu sehen, da die letztere die Anlaufzeit bis zur Wiederaufnahme der Fertigung bestimmt und eine Verminderung dieser Zeitspanne eine wirtschaftliche Anwendung des Verfahrens in gewerblichem Umfang ermöglicht.
Wesentlich für die Verminderung der für die Bildung eines Tropfens erforderlichen Zeit sowie die Tropfzeit ist die Fläche der Ringfläche --112--. Diese Ringfläche sollte soweit vermindert werden, wie es in der Praxis bei einem befriedigenden Ausziehvorgang überhaupt möglich ist. Ein weiterer Grund dafür, den Durchmesser --D4-- der Ringfläche --112-- so klein als möglich zu halten, ist
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der, dass dann die Anzahl der Düsen eines mit Düsen bestückten Teilstückes --90-- gegebener Grösse vermehrt werden kann, um so einen Strang oder ein Garn mit einer Vielzahl extrem dünner Fasern her- zustellen.
Bis jetzt wurden fortlaufende Fasern mit Durchmessern von 0, 005 mm und mehr gewerblich herge- stellt. Werden die bekannten Verfahren, die bis jetzt dazu herangezogen wurden, Stränge von 0, 005 mm starken oder dickeren Fasern herzustellen, dazu benutzt, extrem, dünne Fasern mit einem Durchmesser von etwa 0, 0035 mm zu fertigen, so beträgt die Tropfzeit wenigstens 6 min oder mehr, so dass nach dem
Abbrechen einer Faser mindestens 20 oder mehr Minuten verstreichen, bis das Ausziehen der Fasern wie- der aufgenommen werden kann.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren wurde die Tropfzeit auf etwa 1 min und die Anlaufzeit des- halb auf etwa 2min herabgesetzt. Diese beträchtliche Verkürzung der Anlaufzeit ermöglicht eine wirt- schaftliche Produktion extrem dünner Fasern mit einem unter 0, 0045 mm liegenden Durchmesser.
An Stelle des dargestellten rechteckigen, mit Düsen bestückten Teilstückes kann auch ein solches anderer Form oder eine Gruppe solcher nahe beieinander angeordneter. mit Düsen bestückter Teilstücke vorgesehen sein, um das erfindungsgemässe Verfahren durchzuführen.
Durch Vereinigung feiner Fasern mit einem Durchmesser von weniger als 0, 004 mm zu einem Strang oder einem Garn entsteht ein textiles Material, welches viel biegsamer ist und eine grössere Zugfestigkeit in Längsrichtung aufweist als die seither hergestellten Glas-Fiber-Garne. Es wird angenommen, dass die verbesserte Biegsamkeit und Zugfestigkeit der Feinheit der Fasern zuzuschreiben ist. Versuche haben ergeben, dass unter Verwendung von aus neuen dünnen Fasern bestehenden Garnen hergestellte Gewebe eine hohe Zerreissfestigkeit, eine geringe Biegesteifigkeit, eine höhere Abriebfestigkeit, eine geringere Neigung zum Brechen, eine verbesserte Waschbarkeit, einen geringeren Verschleiss und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber Faltungen aufweisen.
Es ist bekannt, dass Glasfaser-Garne und textile Materialien aus Glasfasern die menschliche Haut reizen. Es wurde festgestellt, dass Stränge und Garne sowie daraus hergestellte Gewebe aus gemäss der Erfindung gefertigten neuen dünnen Fasern die Haut in weit geringerem Umfang reizen. Es wurde ferner festgestellt, dass derartige Stränge und Garne eine derart geringe Biegesteifigkeit aufweisen, dass sie leicht mit üblichen Strick- und Webmaschinen verarbeitet werden können.
Die Gleichförmigkeit des zur Herstellung der dünnen Fasern verwendeten Glases trägt wesentlich zum Gelingen des Verfahrens bei. Die Homogenität des Schmelzflusses und besonders die laminaren Strömungsverhältnisse hängen weitgehend von der Aufenthaltszeit des Glases in der Schmelz- und Zufuhrvorrichtung während des Konditionierens durch Wärmeeinwirkung ab. Es ist daher wesentlich, dass eine erhebliche Menge geschmolzenen Glases in der Schmelzkammer --60-- bereit gehalten wird, u. zw. etwa bis zu der in Fig. 2 dargestellten Höhe.
Da Gläser besonderer Zusammensetzung bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens von gewissem Einfluss auf die Tropfenbildungs- und Tropfzeit sein können, wurde ermittelt, dass zur Glasfaserherstellung geeignete übliche Zusammensetzungen verwendet werden können, obwohl gewisse Zusätze oder Bestandteile der Glaszusammensetzung abgewandelt werden können, um die Viskosität des Glases in geringem Masse zu verändern, jedoch bildet die Verwendung einer speziellen Glaszusammensetzung keine Voraussetzung für das erfolgreiche Ausziehen feiner Fasern.
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bei der Ausbildung des eingeengten Düsenkanales leichter mit einer bestimmten Metallmenge auskommt
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Durch die Erfindung wurde die Tropfzeit auf etwa 1 min herabgesetzt und die Anlaufzeit bei einer erfindungsgemässenEinrichtung mit 408 Düsen beträgt etwa 2 min. Wird eine Einrichtung mit einer grösseren Anzahl von Düsen verwendet. so erhöht sich die durchschnittliche Anlaufzeit infolge der grösseren Wahrscheinlichkeit, dass Schwierigkeiten beim Zusammenfassen der grösseren Anzahl von Fasern zu einem
Strang und bei dessen Aufspulen auftreten. Die Anlaufzeit ist also eine Funktion der Zahl der Glasströme und somit der Zahl der Fasern, die ein Strang enthält.
Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, mit dem die Tropfzeit auf etwa 1 min herabgesetzt wurde, reduziert sich die Anlaufzeit für eine Fasergruppe einer Einrichtung mit 408 Düsen auf etwa 2 min infolge der verminderten Neigung der Fasern zum Abbrechen, welch letzteres die Folge zahlreicher Massnahmen, wie das Herstellen einer in hohem Masse homogenen Glasschmelze, die Bemessung der Wärmeleitungsverhältnisse sowie der Abmessungen der Düsen und der Verminderung der Fläche der Ringfläche --112-- der Düsen, ist.
Werden feine Fasern mit einer Einrichtung gefertigt, bei der die Wandstärke der Düsen in der Umgebung der Ringfläche grösser als 0, 127 mm ist, so verursacht die grössere Fläche der Ringfläche eine Verlängerung der Tropfzeit sowie einen entsprechend grösseren Anstieg der Anlaufzeit. Die Häufigkeit der Faserbrüche und damit die Anzahl der Anläufe bei der Faserfertigung wirken sich direkt auf die Kosten bei der Herstellung feiner Fasern aus und können so das Verfahren bei gewerblicher Verwendung wirtschaftlich oder unwirtschaftlich machen. Es ist deshalb ein wesentliches Merkmal der Erfindung, die verschiedenen Faktoren, wie die Geometrie der Düsen und des mit Düsen bestückten Teilstückes so zusammenwirken zu lassen, dass sich eine minimale Tropfzeit und damit eine Verminderung der Anlaufzeit ergibt und somit das Verfahren gewerblich durchführbar wird.
Obwohl die Einrichtung gemäss den Fig. 1, 2 besonders zur Verarbeitung vorgeformter Glaskugeln in ausserordentlich dünne Glasfasern geeignet ist, kann das Verfahren auch mit Hilfe der Vorwärmung durch einen Schmelzofen ausgeführt werden, so dass bei einer derartigen Einrichtung geschmolzenes Glas dem mit Düsen bestückten Teilstück zugeführt und dort eine ausreichende Menge geschmolzenen Glases vorgesehen wird, damit für eine genügend lange Aufenthaltszeit des Glases zum Zwecke seiner Konditionierung unter Wärmeeinwirkung für das Ausziehen in feine Glasfasern gesorgt ist..
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlicher, dünner Fasern aus einem mineralischen Werkstoff, z. B. Glas, der sich in flüssigem Zustand in einem Vorratsraum befindet, aus welchem er über Düsen mit kreisförmigemQuerschnitt abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, dassderDurchmesser (D2) der Austrittsöffnung der Düse (100) höchstens 1, 524 mm und der Aussendurchmesser (D4) der Wandung der Düse (100) im Querschnitt der Austrittsöffnung der Düse nicht mehr als 1, 778 mm betragen.