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Perfectionnements à la fabrication des fibres de verre
Cette invention se rapporte d'une façon générale à la fabrication des fibres et elle concerne plus particulièrement la production de fibres pour ainsi dire continues en partant d'une matière susceptible de se ramollir sous l'action de la chaleur telle que le verre ou une matière possédant des caractéristiques semblables au verre.
Un procédé employé sur une grande échelle dans la fabri- cation des fibres de verre consiste à former des billes ou autres corps en partant de verre en fusion de composition voulue et à fondre ensuite les billes dans un dispositif d'alimentation pourvu d'une série d'orifices de sortie à travers lesquels le verre en fusion s'écoule sous forme de filets. Lorsque les filets de verre en fusion quittent les orifices, ils sont étirés par des disposi-
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tifs amincisseurs appropriés pour foirer des fibres.
La présente invention a pour but de former les fibres directement à partir des constituante de la cnarge ou composition.
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Tout contact de celle-ci avec l2$ rëfractairea usuels est évité et on supprime les ennuis causas par les briques rérractaires qui sont une cause de rupture des filets de verre fondu, ainsi que la nécessité d'avoir des dispositifs d'alimentation, la transfoi-
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mation préliminaire de la charge en billes et le; autres opération>;
Suivant la présente invention, la composition destinée a constituer le verre est extrudée ou formée d'autre manière en une verge quton fait avancer à tiavers une zone chaude présentant une
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température suffisaient élevée poux j3oxtFr à, fasiori 1a composition dont est forcée la verge. Lorsque la composition fond, le verre en fusion est aminci en forme de fibres.
On peut faire couler le
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verre en fusion le lon,à; d'un parcours délimite, déterminé pu.r un auget prse:tait un a8séL ,-; de section réduite à l'extra-dite àe sortie de manière à former un bec ou une pointe aménagée pour per- mettre au verre en fusion de s 1 éc Quler sous d'un .Jt3t it fi- let. Lorsque le filet de verre quitte l'auget, il peut être étiré
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par tout appareil amincisseur approprié, sous tonne d'une fibre présentant les dimensions désirées.
Un autre but de cette invention est de conditionner la composition à mesure de l'avancement de la verge, de manière à
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faciliter la transformation subséquente ae la composition en verre. Cci 8.3 fait en cnd-uffant la lllo.t 1ère coiiérento de la com- position suivant un cycle te1l3 - tf.aiJratür.: à ttlÀ11â1' ara2lt qu'élis ne soit introduite dans la zoim dc: fusion et a<mrl4 effec- tivement à l'état de fusion.
Une autre caractàr13tique encore G..0 cett( invention ra- sicle dans la réalisation d'un procédé et d'un appareil perfectionnés du type général ci-dessus exposé comprenant les moyensde produire
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une série de fibres pour ainsi dire continues directement au moyen du verre obtenu par fusion d'une composition solidifiée, en forme de verge ou autre forme appropriée, et soumise à la chaleur.
Un autre but de l'invention est de forcer la composi- tion en une verge assez forte pour être capable, lorsqu'elle est amenée dans un jet de gaz légèrement chauffé, de résister à la pression d'une flamme amincissante quand des fibres de verre en sont formées.
Un autre but de l'invention est de déposer la matiè- re crue destinée à former les fibres sur des fils de matière combustible tels que des brins ou cordons, ou sur des brins de matière incombustible tels que des tresses tubulaires peu serrées de fibres de verre ou des filaments de verre continus.
Dans le cas où l'on emploie des cordons ou fils de matière com- bustible comme support pour le verre, la température du jet de gaz doit être suffisaient élevée pour brûler instantanément le support 'au moment où il vient en contact avec le jet et le verre restant est ramolli suffisamment par la chaleur engendrée dans le jet pour permettre à celui-ci d'amincir le verre ramolli de manière à en former des fibres extrêmement fines. La quantité de matière organique dont le support est formé est relativement faible en comparaison du volume de fibres produites au moyen de la composition qu'il porte et le résidu provenant de la com- bustion du support n'altère pas sensiblement la qualité des fi- bres produites.
D'autre part, si l'on emploie un filament de verre continu comme support reuouvert de verre, le filament se ramollit en même temps que ceux-ci sous l'action de la chaleur engendrée dans le jet et la masse résultante est amincie sous forme de fi- bres par le jet à grande vitesse.
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Un autre but de cette invention est de constituer un support formé d'une certaine longueur d'un fil métallique résis- tant aux températures élevées, susceptible d'être mouille par le verre en fusion et qu'on peut faire passer a travers une masse de verre en fusion pour l'en revêtir* lorsque le fil métallique muni de son revêtement de verre pénètre dans le det a grande vitesse et à température extrêmement élevée, le vernequi garnit le fil métallique est ramolli et cnassé au fil métallique par l'action du souffle, sous forme de :Clore$.
Les buts ci-dessus mentionnés et d'antres encore; ressor- tiront mieux de la description donné- ci-après avec référence aux dessins annexas,dans lesquels:
Figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil du type faisant l'objet principal de cette invention et permettant d'exécuter les différentes phases du procède, qui fait également partie de la présente intention;
Figure 2 est une vue en élévation de côté, partielle- ment en coupe de l'appareil représenté sur la Figure 1 ;
Figure 3 est une coupe transversale approximativement suivant le plan indiqué par la ligne 3-3 de la Figure 1;
Figure 4 est une vue schématique montrant une autre forme d'appareil.
Figure 5 est une vue schématique (!'un appareil cons- truit suivant l'invention, pour produire des fibres (Le verre en partant directement d'une composition destinée à former les fibres;
Figure 6 est une élévation de face de l'appareil repré- senté sur la Figure 5;
Figure 7 est.. une vue schématique représentant un appareil légèrement différent;
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Figure 8 est une vue schématique montrant encore une autre variante de cette invention, et
Figure 9 est une vue en perspective de l'un des brûleurs représentés sur les Figures 5 et 7.
Bien que le procédé qui fait l'objet de l'invention puisse être exécuté au moyen de différents types d'appareils on a obtenu des résultats particulièrement satisfaisants en employant une installation établie suivant les principes généraux de l'appa- reil qui a été choisi ici pour les besoins de la description. On estime qu'il sera plus facile de comprendre l'invention silion se référa à une description détaillée de l'appareil et on accor- dera par conséquent une attention particulière aux Figures 1 à 3. des dessins.
L'appareil représenté sur les figures ci-dessus mention- nées du dessin comprend une presse à composition 10 du type à refoulement, comportant un cylindre 11 et un piston 12 monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement de va et vient dans le cy- lindre 11. Ce dernier est supporté de toute manière convenable, de façon que son axe soit incliné sur la verticale et il présente à son extrémité inférieure un orifice de refoulement de section réduite. Le piston 12 est de préférence fixé sur une vis 13 qui est supportée par un chapeau taraudé fermant l'extrémité supérieu- re du cylindre et est actionnée par une source d'énergie (non représentée) telle qu'un moteur électrique.
Cette disposition, ou toute autre équivalente, est préférée parce qu'elle assure l'avancement du piston 12 à une vitesse uniforme dans sa course l'intérieur du cylindre il*
La partie du cvlindre 11 qui se trouve an-dessous du piston 12 est remplie d'une charge de composition de verre dont on peut former de minces fi'bres de verre en appliquant le traite-
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ment thermique et le procédé de fusion qui vont être décrits ci- dessous.
La matière constituant la charge est cohérente et présen- te une consistance qui en permet l'extrudage sous forme de verge à travers l'orifice de refoulement de section réduite ménagé à l'ex- trémité Inférieure du cylindre 11, Lorsqu'on emploie une charge contenant les matières nécessaires pour former le verre, il est habituellement nécessdire d'y incorporer un liant. Celui-ci peut être une matière inorganique, telle que l'argile, le silicate de sodium, etc. ou une matière organique telle que gomme aréique, gulose, mélasse, sucrose, paraffine, ou autre substance dialogue.
On mélange ce liant à la cnarge de composition de verre en quanti- tés voulues pour permettre aux particules de la charge d'adhérer ensemble lorsque cette charge est extrudée du cylinare sous forme d'une verge plastique 14* On peut faire varier la quantité de liant suivant la nature de la. matière agglomérante cnoisie et la compo- sition de la charge, mais elle est habituellement de 5 % à 40 environ du poids de la charge.
Les charges de composition propres à la fabrication de fibres de verre consistent d'habitude en un mélange de silice, soude, chaux, oxyde borique, alumine, etc. en proportions varia- bles, avec ou sans autres matières appropriées telles que des co- lorants. Les divers éléments constitutifs de la charge sont soit traités soit choisis de manière à présenter les dimensions de pe- tites particules, par exemple susceptibles de passer à travers un tamis possédant approximativement 325 maillée par pouce, les ma- tières qui offrent la plus grande résistance à la fusion, telles que la silice, ayant un calibre inférieur, si possible.
Les élé- ments constitutifs de la charge sont alors mélangés intimement ensemble dans les proportions désirées de manière à former une masse approximativement homogène et on ajoute alors de l'eau et
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une matière agglomérante, si on juge celle-ci indispensable, en quantités voulues pour obtenir une charge de consistance favora- ble à lextrudage sous forme d'une verge ayant le diamètre requis.
En vue de donner la consistance voulue à la charge, il est prêté- rable d'ajouter à celle-ci une quantité d'eau suffisante pour fi- xer la teneur en eau de la charge à un taux de 10 à. 60 dans la plupart des cas, suivant la finesse de la charge et la nature car- bonate ou hydrate de celle-ci. La meilleure consistance pour l'ex- trudage d'une charge de composition donnée peut-être déterminée plus aisément par un .simple essai, le but visé étant d'employer la quantité minimum d'eau susceptible de produire une charge qui peut être facilement extrudée sous forme d'une verge de cohésion suffi- sante pour résister'aux phases subséquentes du procédé.
On place la charge mélangée ayant la consistance voulue dans le cylindre 11 et on en opère alors l'extrudage sous la forme dé la verge 14. Le diamètre de celle=ci peut varier, mais en gé- néral il est aussi faible ,que le permet la consistance de la verge dans les conditions générales de ltopération, de telle sorte qu'il faut un temps minimum pour que la charge dans l'axe géométrique de la verge atteigne la température de fusion. De préférence la verge a un diamètre de 1/16 à 1/4 de pouce environ.
Si le diamè- tre de la verge est 'beaucoup plus grand, sa partie centrale restera pendant une période de temps trop longue dans une condition caractérisée par la présence d'une phase liquide suffisante pour permettre la migration des parties les plus difficilement fusibles de la charge, et il en résulte une séparation ou ségrégation inop- portune de la charge. Pour cette raison il est avantageux d'em- ployer une mince verge d'une charge fine, car les grains sont en contact intime par suite de leurs faibles dimensions et ils absor- bent et transmettent plus facilement la chaleur en leur milieu et A
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au sein de la. verge;de telle sorte que le chauffage se fait uni- formément.
Lorsque la verge 14 de la matière constituant la charge est extrudée du cylindre il, elle est amenée dans un guide allongé en forme d'auget 15 convenablement supporté sous le même angle d'inclinaison par rapport à la verticale que le cylindre 11. L'an- gle d'inclinaison est déterminé de manière que le guide en forme d'auget 15 supporte avec une certaine résistance de frottement la verge 14 extrudée de la charge et tende à retarder l'avancement de la verge le long de l'auget, de telle sorte que la verge soit soumise à un minimum d'effort de traction.
A l'extrémité de sortie du guide en forme d'auget 15 est disposé un second guide allongé en forme d'auget 16 exécuté en une matière trs résistante à la chaleur telle que le nickel, le molybdène ou le piétine. Le second guide 16 est fixé au premier 15 et approximativement dans le même alignement que celui-ci. Le guide 16 est disposé à l'intérieur d'un four de fusion. 17 compor- tant un corps réfractaire dans lequel est ménagée une ouverture cylindrique.
Un tube 18 disposé à l'intérieur de cette ouveture est exécuté en unv matière résistante à la cnaleur semblable à celle dont est formé le guide 16 et empêche Iris particules de ma- tière réfractaire de venir en contact avec la charge ramollie.
Le tube 18 est entoure d'une bobine d'induction ou de résistance 19 raccordée à un circuit électrique approprié (non représenté) et susceptible de produire à l'intérieur du tube 18 une température suffisante pour fondre la verge 14 extrudée de la charge,. La tem- pérature employée varie évidemment suivant la nature de la compo- aition utilisée comme criargw, mais on a constaté qu'une températu- re de 2700 F approximativement est suffisante pour convertir la composition de verre en une masse en fusion présentant la viscosi- té la plus apte à former de fins filets continus.
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Par suite de la disposition représentée sur la Fig. 1 du dessin, l'air.-chaud peut s'échapper librement par l'extrémité supérieure du tube 18. Cet air cnaud s'échappant à cet endroit est dirigé sur le guide en forme d'auget 15 et la verge 14 extru- dée de la charge. Il en résulte.que la composition dont est formée la verge 14 est séchée et conditionnée de façon que pratiquement la totalité de son humidité en est évaporée et que les gaz prove- nant d'éléments constitutifs qui par leur nature sont susceptibles d'en dégager, en sont expulsés avant que la verge ne pénètre dans la zone de chauffe du tube 18.
La chaleur appliquée à la verge extrudée en vue de la sécher et de l'amener à la condition voulue peut être réglée d'une façon appropriée quelconque, par exemple au moyen de blocs ajustables 20 en matière réfractaire disposés de manière à pouvoir être amenés au-dessus de l'extrémité supé- rieure du tube dans une mesure choisie.
Pour la plupart des charges employées pour la prépara- tion du verre, cette calcination préliminaire se fait à des tem- pératures s'échelonnant entre 1200 et 1800 F environ pendant quelques minutes, suivant la composition du verre et les matières employées pour la charge. La température préférable dans chaque cas individuel peut être facilement déterminée par des essais effectués sur la charge soumise au traitement thermique pour établir la tem- pérature à laquelle la quasi totalité des gaz est expulsée de la charge, mais à laquelle il se forme une phase liquide insuffisante pour permettre un déplacement relatif des particules de la charge.
La présence de cette phase liquide indésirable se manifeste par un état visqueux ou gluant et pâteux de la charge.
Il est évidemment désirable d'empêcher que la matière de la charge soit séchée dans le cylindre il par l'air chaud qui s'échappe par l'extrémité supérieure du tube 18, ce qui peut se faire en plaçant un écran 21 à l'extrémité de sortie du cylindre
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11. L'écran 21 est pourvu de passages pour y permettre la circula- tion d'un agent réfrigérant. Sur la Fig. 1 du dessin.,, la référence 22 désigne un conduit d'arrivée au moyen duquel l'eau de refroidis-
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est amende a l'écran 21 tandis que le chiffre 23 désigne le conduit d'échappement de l'eau.
Dans la, pratique réelle, on a trouvé qu'il était désira- ble de soustraire la verge de composition à un contact par frotte- ment avec l'un ou l'autre des guides dans la zone où l'élément le moins réfractaire de la composition entre en .fusion* Dans cette zone, la composition devient collante et peut avoir une tendance à adhérer à la surface de support adjacente.
Une pareille action peut nuire à un avancement convenable de la verge 14 et elle est contre- carrée dans l'exemple considéré par le renfoncement 24 que présen- te le guide 16 en forme d'auget. Ce renfoncement 24 est disposé
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de manière a empecner le contact de la, verge de composition avec les surfaces de guidage pendant l'avancement de la verge au cours de la phase dite d t adhérence, et on évite ainsi que la compose- tion n1adhère aux surfaces de guidage.,
A mesure que la verge avance dans la zone coaude à l'intérieur de la bobine de chauffage 19, la composition se trans- forme rapidement en un verre sans graine ni concrétions,
en rai-
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son de la structure serrée des particulesdëséléments constitutifs de la composition et de l'expulsion préalable des gaz das consti- tuants.
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L'extrémité Inférieure du guide en forme cï9au;t;t lu se termine dans le tube lui et est établie de manière , forcer un bec ou une pointe de décI1QrtS8 25. Il en résulta que la u<:4iex.: a, 1'- tat de verre visqueux est dûcÀmr. du oec 25 sous forme (l'Ull 1'1.Lt;;t désigné sur les Figures 1 t 2 du dessin J?.i.' le oniffr? de iéré- :rance 26. Lorsque ce filet pénètre dans l.t.uo;lère, il : est étai- ré ou aminci par un tainooui 2? sous forme l'une fine ±1"or# rIe
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verre 28 et celle-ci est enroulée en paquet par le tambour, sup- porté de manière à pouvoir tourner autour de son axe. Tout dispo- sitif approprie peut être employé pour faire tourner le tambour.
La forme d'exécution de l'invention représentée sur la Figure 4 peut être employée dans des cas où l'on désire foxmer simultanément une série de fibres sensiblement continues. Cette forme d'exécution diffère principalement de celle qui a été décrite précédemment en ce qu'un distributeur d'alimentation en forme de cuvette 29 est raccordé à l'extrémité inférieure du tube 18 et est de- préférence fait de la même matière que le tube 18. En outre, dans cette variante, l'extrémité inférieure du guide en forme .d'auget 16 ne doit pas nécessairement être établie pour former un bec de décharge,
vu que le verre en fusion déchargé de l'auget est recueilli dans le distributeur 29* Ce dernier est pourvu à son tour d'une série d'ajutages 30 ménagés dans la parbi qui en forme le fond et ces ajutages présentent respectivement des orifices à travers lesquels le verre en fusion s'écoule sous forme de filets 31. En vue de maintenir le verre fondu recueilli dans le distri- buteur 29 au degré de viscosité convenable, on peut prolonger la bobine de chauffage 19 de manière qu'elle entoure aussi le distributeur 29.
Lorsque les filets de verre sortent .des orifices de décharge du distributeur 29, ils sont amincis simultanément pour former un nombre correspondant de fibres, au moyen.d'un tambour rotatif 32 qui correspond au tambour 27 décrit précédemment.
Ces deux formes.d'exécution de l'invention permettent l'un-, et l'autre d'obtenir des fibres sensiblement continues di- rectement à partir de la charge de composition. Les stades inter- médiaires consistant à former des billes de verre ou autres corps au moyen de la composition et à refondre ces billes dans un dispo-
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aitif d'alimentation pour former des fibres, do j,jLlle que us s i lis - tdl.ldt.0Y.13 néc-3.'3d,ires 8t les inconvénient iru1.Ehant à CwS Stü,c.li.3 intermédiaires sont s1..1..J?.Jriltlés. la formd <1 '<xàcutlon de l'invention représentée .3ur les i'lgurts 5 et 0, 1"" chiffre de référence 40 désigne une OOoi11e convenablement supportée poux pouvoir tourner autour de sou <..I,1\.1.;;:
at comportant une s ri..;: QI élEh,l(;:;l1tJ porteurs .lcxzal.cs +1 enroulés sur elle à des distances convenct.oles 1: uns des au-tics ú.à.n8 un sens parallèle a Itaxe de lot. bobine. Les élsiaents porteurs 41 ont de préférence la fOrlù.8 de, fils en un8 'j.ilct,tiè'8 susce,j;1tiûle ae supporter un revêtement sec de la composition destinée à forcer le v=rre ou une ç4utre suostd-nce tl1el1ilQ-plc.stiqu;::., La composition p<3ut être l'une quelconque de celles bien oorniues pour là. x'da'ic.tion nOrlllô-le du verre., ou bien on peut employer une ma-tiere unique a base de 3i11c6"" COÚlJiJ!.::J par e';'";j1.f)13, le fe1dS.Jà.tù, qui se t.Ils.ioa.vm l'acile..l3nt .3.n und substance srz.,zb.apl. au vez.1 ,>5.r. llà.l!.Jli0c\.tion de cnd.l$ur* Le-S fils porteurs peuvent Stre î'oi 1"iàs d'une autre Ma- tière et êtr3 constitués notà.!,ll.l.:
Jl1t pet.r as brins, coraons, tresses tubulaires lcl.C11èS de patit dicJ.!llèt:r;;), et par des riloeiients (la verre.- Les extrémités libres Cle", fils ve.<1c\.nt ae 1 oùbine 40, .d.t:xct.L:lilSilV espacés a, dus distances conv8ndo1es les uns à;;? au- tres, passent entre une paire àe rouleaux d '8ntl'c<în8,il;.H1t +... Ceux- ci .sont COl1.v,l1ctolGl;ient montés, , une uiaitmoe llotabh; ae lu, couine 40, pour pouvoir tourner autour ae leurs axes respectifs 0t sont actionnés ?ar un tiiécemisme ,t,J: Q,,az 1. quelconque non .i. ,K' ûi c. t .: La disposition est telle que les rouled.ux d'entraînement -t sont 2n contact ô. friction avec les c5tés opposés des fils porteurs -+1 .31 coopeisnt pour dérouler ceux-ci de la bobine 40.
Entr3 la 0001111:\ 40 ut les .t'OUL3d,UX üt:Iltél.t,:(laa1:11.t 4 est monté un bassin 43 destiné à recevoir une Ci1.arl , l'état fluide 44 de le.. lI1u.ti01'd août on u.a.,lr'8 .Jlùd.Ui1:I] des .C'1.:)''.'.io A
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titre d'exemple de l'invention, on supposera, que la charge 44 consiste en une matière thermoplastique telle que par exemple du verre,une bouillie de composition de verre. Sous ce rapport, on remarquera que ce bassin 43 est ouvert au-dessus pour permettre de faire passer les fils 41 dans la charge 44 et est pourvu d'un rouleau de guidage 45 sous le niveau normal de la charge.
On fait passer les fila 41 autour du cylindre 45 et on les amené de bas en haut du cylindre 45 a un second cylindre, de guidage 46 en un point situé au-dessus du oassin 43. Du cylindre de guidage 46, les file 41. sont amenés de haut en bas entre les rouleaux d'entrai- nement coopérants ,42.
Si on le désire, un séchoir convenablement chauffé 47 peut être placé dans le parcours suivi par les fils 41 entre le bassin 43 et les rouleaux entraîneurs 42. Ce séchoir peut être d'un type approprié quelconque et agit de manière à solidifier ou consolider le revêtement de composition de verre.précédemment appli- qué sur les fils 41 lorsque ceux-ci passent dans la charge 44. L'ac- tion dessicative tend à enlever la majeure partie de l'eau contenue dans la charge de telle sorte que la quantité de vapeur dégagée lors de Implication de la chaleur de,fusion est maintenue au mini- mum. Il est désirable sous ce rapport d'appliquer la plus forte chaleur possible sans détruire les éléments porteurs.
En uessous des rouleaux d'entrainement 42, de part et d'autre du trajet parcouru par les fils 41, se trouve une paire de brûleurs 48, Ceux-ci sont de construction identique et par consé- quent on se bornera à n'en décrira qu'un seul en détail. Comme le représente la Figure 5, le brûleur 48 comprend un corps 49 en ma- tière réfractaire à l'intérieur duquel est ménagée une chambre de combustion 50. L'une des extrémités de cette dernière se termine par une paroi perforée 51 pourvue d'une série de petits orifices qui la traversent de part en part. L'autre extrémité de la chambre
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4at pourvue a'une paroi ûlUnle d'un pacage de sortie étiangle 52.
Le corps :-érract;1±s peut êtl':;' entouré d'une enveloési en tôle 55 qui dépo-ese l'une des e:t=kéîàité= du corps pour :oxàix un':' cnannic d'adiaiseion 5,+ entrer l'extiémité de l'enveloppe et la parwi perfo- rée 5î.. Un tuyau convenabiei 55 est raccordé w l'enveup pour "11<;:;- ne> le mélange gazeux comoustiole à l'intérieur de 1"" cnwuxc a. 1 du'- mission 54.
Le gaz coiiinusti*lc peut êira quelconque, uaio pour des raison;;; a'ëconoie, on utilisez'ci de ,i;unc un gaz colauatiule ordinaire, tel que au gd:::' oombuetiolb Ylcl,tur"l ou fabrique. Ce gaz est mélange la qua-utité voulue Q'dÜ' au Jiloyell J'un J1lalJ."mr d'air et de gaz. Le mélange de gaz et d'd.ir est pris au xulaï..tiwax à 'une pression modérée et est conduit à travers le tuyau 55 dans la cham-
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bre d taàauission 54. Le Mélange gazeux contenu dans celle-ci passe par les orifices de la paroi 51 à l'intérieur de la chambre 50 ou il est allumé et mélange avec forte turbulence.
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La sortie 52 piësente une section tl'anl:3velsale notable- ment plus faible que l crwiaxc 50, de telle sorte que les produite de la combustion formés à l'intérieur de celle-ci acquièrent un mouvement accélère lorsqu 1 ils paasent à travers la sortie étranglée de manière à produire un Jet de gaz se déplaçant à grande vitesse.
On peut faire varier la section transversale de la sortie 52 dans .une certaine mesure par rapport à la section transversale de la
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chambre 50, suivant la teripérature que doit présenter le jet quit- tant 13 passage ae sortie 521 in bref, toutefois, la section trans- versale de la sortie 52 ne sera jeunais plus grande qu'il ne faut pour obtenir dans le jet la quantité ae cnaleur indispensable pour élever le verre à la température que nécessite 1'amincissement des fibres de verre.
Le type de construction de brûleur ci-dessus décrit per- met d'obtenir un jet excessivement chaud et de vitesse extrêmement
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élevée aux deux brûleurs 48. Comme c'est représenté sur la Figure 1, les brûleurs 48 sont disposés de manière à diriger leurs jets res- pectifs sur les file 51 dans la direction générale de l'avancement des fils sous l'action des rouleaux d'entrainement 52. Les fils 51 sont guidés dans le jet produit par les brûleurs- au moyen de tubes ou de conduits en U indiqués en 60 sur la Figure 5. Le nombre de guides 60 est égal au nombre de fils 41 et les guides sont convena- blement montés entre les rouleaux d'entraînement 42 et les brûleurs 48.
En ce qui concerne maintenant le fonctionnement du mode d'exécution de l'invention représenté sur la Figure 5, on remarque- ra que lorsque les fils 41 passent dans le bain de composition 44, une certaine quantité de celle-ci adhère aux fils 41 et est entrai- née hors du bassin 43 par les fils. La masse ainsi déposée sur les fils respectifs 41 est séchée et consolidée ou solidifiée par le passage dans le séchoir 47 et les fils garnis de leur revêtement de composition de verre sont dirigés dans les jets des brûleurs 48 par les guides 60.
Dans le cas où les fils 41 sont faits d'une matière com- bustible telle que des cordes de coton ou autres matières analogues, celles-ci sont brûlées par les jets et le verre restant est ramolli par la chaleur intense des jets. Dans le cas où itou désire accé- lérer la combustion des fils par le jet, une matière combustible ou un agent oxydant, tel que le nitrate de sodium, peut être ajouté à la composition ou être appliqué directement aux fils avant que ces derniers ne passent dans le bain. En tout cas, le verre ramolli est étiré par les jets chauds à grande vitesse et aminci en fibres extrêmement fines.
D'autre part, si les fils 41 sont formés de filaments de verre, on remarquera que les filaments sont progressi- vement fondus ou ramollis à mesure qu'ils avancent dans les jets des brûleurs 48, et se combinent avec le revêtement de verre précé-
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damaient appliqué pour former des fibres additionnelles sous ,action des jets.
La forme d'exécution de l'invention représentée sur la Figure ? diffère de la précédente, en ce que les éléments porteurs 41 présentent la forme de fils métalliques continus résistant aux températures élevées, qui sont désignée en o4 sur la Fig. 7. Les fils métalliques 61 sont guides sur un parcours formant un circuit fermé par des rouleaux ae guidage 62 convenablement tourillonnés aux endroits indiqués sur la Figure
Dans cette forme d'exécution, il est preféraple de rempla- cer les deux brûleurs 48 décrits précédemment par un ùrûleur unique 63 et de monter ce dernier à peu près perpendiculairement au trajet suivi par les fils métalliques lorsqu'ils quittent les guides 60,
11 en résulte que le jet de gaz du prûleur 63 a non seulement pour effet de fondre la composition dont sont revêtue les fils métalli- ques mais encore d'expulser des fils, par son souffle, le verre ramolli, eous forme de fibres. Lorsqu'on emploie des éléments por- teurs métalliques il est possible de soumettre leur revêtement à un traitement thermique complet ou de le calciner avant de l'amener à la flamme amincissante.. Ce procédé peut encore être poussa plue loin .pour transformer la composition en verre sur les fils métalli- ques, si on le désire.
Sauf les différences signalées ci-dessus, la forme d'exécution représentée'sur la Fig. 7fonctionne de la même manière que celle décrite précédemment*
On peut modifier cette forme de réalisation de l'invention en ce .sens que le 'bassin ou réservoir contenant la charge peut être remplacé par un bain de verre en fusion de telle manière que lorsqu on y fait passer les fils métalliques un revêtement de verre adnère ceux-ci* L'épaisseur du revêtement peut être réglée à la fois par la température du verre et par la vitesse devancement du fil mé- tallique.
On comprendra que dans cette forme d'exécution
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il est inutile d'employer un séchoir.
Dans ces conditions, le brûleur 63 peut être placé à proximité intime du bassin de telle sorte que les pertes de chaleur subies par le verre sont réduites au minimum. Le fil métallique en pénétrant dans la masse de verre atteint rapidement une température où il est mouillé par le verre, mais cette température est suffisam- ment basse pour ne pas détériorer le fil. Les fils métalliques qui peuvent convenir dane ce but sont ceux en platine, acier au nickel- chrome, nickel, ou autres métaux ou alliages résistant à l'oxyda- tion.
Le revêtement de verre sur le fil, particulièrement lors- qu'il n'a pas encore perdu la chaleur du bain, s'amincit facilement en formant des fibres au moment où il vient en contact avec le jet à grande vitesse du brûleur.
La forme d'exécution de l'invention représentée sur la Figure 8 comporte une série de bassins ou réservoirs 64 supportés des distances convenables l'un de l'autre le long du trajet par- couru par les éléments 65 destinés à supporter le verre. Les bassins 64 sont semblables au.bassin 43, en ce qu'ils contiennent chacun une charge de bouillie de composition. On fait avancer les éléments porteurs 65 à travers les récipients ou bassins 64 de la même ma- nière que celle décrite précédemment et les revêtements dont se garnissent les éléments porurs 65 pendant qu'ils traversent les bassins sont séchés ou consolidés par une paire de séchoirs 66.
Ces derniers sont montés respectivement à la sortie de chacun des bas-. sins 64, de telle sorte que le revêtement de bouillie appliqué sur l'élément porteur 65 dans le premier bassin se solidifie sur cet élément porteur avant que ce' dernier ne passe dans le bassin suivant* De cette manière, une quantité notable de charge crue peut être déposée sur l'élément porteur au'cours de son avancement le long du trajet qu'il doit suivre. La disposition ci-dessus, décrite peut
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être appliqués l'une ou l'autre des fonces d'exécution repré- sentées sur les Figs. 5 et 7 des dessins.
Différentes modifications peuvent être apportées aux installations décrites sans sortir du cadre de 1?invention,
REVENDICATIONS
1.- Procédé de production de fibree de verre consistant à faire avancer un corps allongé et préformé, d'une seule venue, d'une matière ou composition susceptible de former du verre,à travers une zone de chauffage dont la température est suffisaient élevée pour fondre la matière et la transformer en verre et à amincir en fibre le verre au moment où il se former 2.- Procédé de production de fiores de verre,
consistant à faire avancer une verge préformée n .matière ou composition susceptible de forcer du verre, le long d'un trajet parcouru d'une façon générale dans le ens longitudinal de la verge, à chauffer la matière de la verge lorsqu'elle se déplace le long (lE;:
ce tra- jet, à une température suffisamment élevée pour enlever à peu près la totalité des gaz provenant d'éléments constitutifs qui par leur nature sont susceptibles d'en dégager.' à chauffe. ensuite la ma- tière à une température suffisamment élevée pour fondre celle-ci et former du verre fondu à l'état visqueux, età amincir le verre dans cet état pou en forcer des fibres.
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Improvements in the manufacture of glass fibers
This invention relates generally to the manufacture of fibers and more particularly relates to the production of so to speak continuous fibers from a material capable of softening under the action of heat, such as glass or glass. material having characteristics similar to glass.
One method widely employed in the manufacture of glass fibers is to form beads or other bodies from molten glass of the desired composition and then to melt the beads in a feeder provided with a series. outlets through which the molten glass flows in the form of streams. As the streams of molten glass leave the orifices, they are stretched by devices.
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slimming agents suitable for screwing up fibers.
The object of the present invention is to form the fibers directly from the constituents of the cnarge or composition.
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Any contact of the latter with the usual refractory $ 12 is avoided and the troubles caused by the retractable bricks which are a cause of rupture of the molten glass threads, as well as the need for power devices, the transfoi -
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preliminary mation of the load in balls and the; other operations>;
According to the present invention, the composition intended to constitute the glass is extruded or otherwise formed into a rod which is advanced through a hot zone having a
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temperature was sufficient high lice j3oxtFr, fasiori the composition of which is forced the penis. When the composition melts, the molten glass is thinned into the form of fibers.
We can sink the
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molten glass lon, to; of a delimited course, determined for a close bucket: was an a8séL, -; of section reduced to the extra-said exit so as to form a nozzle or a tip arranged to allow the molten glass to s 1 ec Quler under a .Jt3t it net. When the glass net leaves the trough, it can be stretched
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by any suitable slimming device, in a ton of a fiber having the desired dimensions.
Another object of this invention is to condition the composition as the penis advances, so as to
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to facilitate the subsequent transformation of the glass composition. Cci 8.3 done by cnd-uffant the 1st coiiérento of the composition following a cycle te1l3 - tf.aiJratür .: at ttlÀ11â1 'ara2lt that élis is not introduced into the zoim dc: fusion and a <mrl4 effect tively in the state of fusion.
Yet another feature of this invention is the realization of an improved method and apparatus of the general type set forth above comprising the means of producing
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a series of so to speak continuous fibers directly from glass obtained by melting a solidified composition, rod-shaped or other suitable form, and subjected to heat.
Another object of the invention is to force the composition into a rod strong enough to be able, when supplied in a jet of slightly heated gas, to withstand the pressure of a slimming flame when fibers of thinning. glass are formed from it.
Another object of the invention is to deposit the raw material intended to form the fibers on threads of combustible material such as strands or cords, or on strands of incombustible material such as loose tubular braids of fibers of glass or continuous glass filaments.
In the case where cords or threads of combustible material are employed as a support for the glass, the temperature of the gas jet must be high enough to instantly burn the support when it comes into contact with the jet and the remaining glass is sufficiently softened by the heat generated in the jet to allow the latter to thin the softened glass so as to form extremely fine fibers. The quantity of organic material from which the support is formed is relatively small compared to the volume of fibers produced by means of the composition which it carries and the residue from the combustion of the support does not appreciably affect the quality of the fibers. bres produced.
On the other hand, if a continuous glass filament is used as the reopened support for glass, the filament softens at the same time as these under the action of the heat generated in the jet and the resulting mass is thinned under. form of fibers by the high speed jet.
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Another object of this invention is to provide a support formed of a certain length of a metallic wire resistant to high temperatures, capable of being wetted by molten glass and which can be passed through a mass. of molten glass to coat it * when the metal wire provided with its glass coating enters the det at high speed and at extremely high temperature, the verne which garnishes the metal wire is softened and cracked to the metal wire by the action of the breath, in the form of: Clore $.
The above mentioned goals and others; will emerge better from the description given below with reference to the accompanying drawings, in which:
Figure 1 is a schematic perspective view of an apparatus of the type which is the main object of this invention and for carrying out the different phases of the process, which also forms part of the present intention;
Figure 2 is a side elevational view, partially in section, of the apparatus shown in Figure 1;
Figure 3 is a cross section approximately taken on the plane indicated by line 3-3 in Figure 1;
Figure 4 is a schematic view showing another form of apparatus.
Figure 5 is a schematic view of an apparatus constructed according to the invention for producing fibers (Glass starting directly from a composition intended to form the fibers;
Figure 6 is a front elevation of the apparatus shown in Figure 5;
Figure 7 is a schematic view showing a slightly different apparatus;
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Figure 8 is a schematic view showing still another variation of this invention, and
Figure 9 is a perspective view of one of the burners shown in Figures 5 and 7.
Although the process which forms the subject of the invention can be carried out by means of different types of apparatus, particularly satisfactory results have been obtained by employing an installation established according to the general principles of the apparatus which has been chosen. here for the sake of description. It is believed that the invention will be easier to understand by referring to a detailed description of the apparatus and particular attention will therefore be paid to Figures 1 to 3 of the drawings.
The apparatus shown in the above-mentioned figures of the drawing comprises a composition press 10 of the discharge type, comprising a cylinder 11 and a piston 12 mounted so as to be able to perform a reciprocating movement in the cycle. linder 11. The latter is supported in any suitable manner, so that its axis is inclined to the vertical and it has at its lower end a discharge orifice of reduced section. The piston 12 is preferably fixed to a screw 13 which is supported by a threaded cap closing the upper end of the cylinder and is actuated by a power source (not shown) such as an electric motor.
This arrangement, or any other equivalent, is preferred because it ensures the advancement of the piston 12 at a uniform speed in its stroke inside the cylinder it *
The part of cylinder 11 which is located below piston 12 is filled with a filler of glass composition which can be formed into thin glass fibers by applying the treatment.
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thermally and the melting process which will be described below.
The material constituting the charge is coherent and has a consistency which allows it to be extruded in the form of a rod through the discharge orifice of reduced section provided at the lower end of the cylinder 11. A filler containing the materials necessary to form the glass, it is usually necessary to incorporate a binder therein. This can be an inorganic material, such as clay, sodium silicate, etc. or an organic material such as areic gum, gulose, molasses, sucrose, paraffin, or other dialogue substance.
This binder is mixed with the quantity of glass composition in desired amounts to allow the particles of the filler to adhere together as this filler is extruded from the cylinder as a plastic rod 14 * The amount of glass can be varied. binder according to the nature of the. binder material is chosen and the composition of the filler, but is usually about 5% to about 40% by weight of the filler.
The composition charges specific to the manufacture of glass fibers usually consist of a mixture of silica, soda, lime, boric oxide, alumina, etc. in varying proportions, with or without other suitable materials such as colorants. The various components of the filler are either treated or selected so as to present the dimensions of small particles, for example capable of passing through a screen having approximately 325 mesh per inch, the materials which offer the greatest resistance. melt, such as silica, having a lower gauge, if possible.
The constituent elements of the filler are then mixed intimately together in the desired proportions so as to form an approximately homogeneous mass, and water is then added and
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an agglomerating material, if deemed essential, in the amounts required to obtain a filler of a favorable consistency for extrusion in the form of a rod of the required diameter.
In order to impart the desired consistency to the feed, it is convenient to add thereto a sufficient quantity of water to set the water content of the feed at a rate of 10%. 60 in most cases, depending on the fineness of the filler and the carbonate or hydrate nature thereof. The best consistency for extruding a load of a given composition can be more easily determined by a simple test, the aim being to employ the minimum amount of water capable of producing a load which can be readily determined. extruded as a rod of sufficient cohesion to resist the subsequent stages of the process.
The mixed charge having the desired consistency is placed in the cylinder 11 and then extruded in the form of the rod 14. The diameter of this can vary, but in general it is as small as the rod. allows the consistency of the rod under the general conditions of the operation, so that a minimum time is necessary for the load in the geometrical axis of the rod to reach the melting temperature. Preferably the shank is about 1/16 to 1/4 inch in diameter.
If the diameter of the rod is much larger, its central part will remain for too long a period of time in a condition characterized by the presence of a sufficient liquid phase to allow the migration of the more difficult to melt parts of the rod. charge, and an untimely separation or segregation of the charge results. For this reason it is advantageous to employ a thin rod of a fine load, since the grains are in intimate contact owing to their small dimensions and they absorb and transmit heat more easily in their medium and A
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within the. rod; so that the heating takes place evenly.
When the shank 14 of the filler material is extruded from the cylinder 11, it is fed into an elongated trough-shaped guide 15 suitably supported at the same angle of inclination with respect to the vertical as the cylinder 11. L ' The angle of inclination is determined so that the trough-shaped guide 15 supports with a certain frictional resistance the extruded shank 14 of the load and tends to retard the advancement of the shank along the trough, so that the rod is subjected to a minimum of tensile force.
At the outlet end of the trough-shaped guide 15 is disposed a second elongated trough-shaped guide 16 made of a very heat-resistant material such as nickel, molybdenum or trampling. The second guide 16 is attached to the first 15 and in approximately the same alignment as the latter. Guide 16 is placed inside a melting furnace. 17 comprising a refractory body in which a cylindrical opening is formed.
A tube 18 disposed within this opening is made of a size resistant material similar to that of which the guide 16 is formed and prevents particles of refractory material from coming into contact with the softened filler.
The tube 18 is surrounded by an induction or resistance coil 19 connected to a suitable electrical circuit (not shown) and capable of producing inside the tube 18 a temperature sufficient to melt the rod 14 extruded from the load, . The temperature employed will obviously vary depending on the nature of the composition used as the filter, but it has been found that a temperature of approximately 2700 F is sufficient to convert the glass composition to a melt having the viscosity. tee most suitable for forming fine continuous threads.
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As a result of the arrangement shown in FIG. 1 of the drawing, the hot air can escape freely through the upper end of the tube 18. This cnaud air escaping at this point is directed onto the trough-shaped guide 15 and the extruded rod 14. of the charge. As a result, the composition of which the rod 14 is formed is dried and conditioned in such a way that practically all of its moisture is evaporated therefrom and that the gases originating from constituent elements which by their nature are liable to release therefrom. , are expelled before the rod enters the heating zone of tube 18.
The heat applied to the extruded rod with a view to drying it and bringing it to the desired condition may be controlled in any suitable manner, for example by means of adjustable blocks of refractory material arranged so as to be capable of being brought to the surface. -above the upper end of the tube to a selected extent.
For most of the fillers used in the preparation of glass, this preliminary calcination takes place at temperatures ranging from about 1200 to 1800 F for a few minutes, depending on the composition of the glass and the materials used for the batch. The preferable temperature in each individual case can be readily determined by tests carried out on the load subjected to heat treatment to establish the temperature at which most of the gases are expelled from the load, but at which a liquid phase forms. insufficient to allow relative displacement of the charge particles.
The presence of this unwanted liquid phase manifests itself as a viscous or sticky and pasty state of the filler.
It is obviously desirable to prevent the filler material from being dried in the cylinder by the hot air which escapes through the upper end of the tube 18, which can be done by placing a screen 21 in the cylinder. cylinder outlet end
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11. The screen 21 is provided with passages to allow the circulation of a refrigerant. In Fig. 1 of the drawing., Reference numeral 22 designates an inlet pipe by means of which the cooling water
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is fine on screen 21 while number 23 designates the water exhaust duct.
In actual practice it has been found to be desirable to remove the rod of composition from frictional contact with either of the guides in the area where the least refractory element of the composition melts. In this area the composition becomes tacky and may have a tendency to adhere to the adjacent support surface.
Such an action can interfere with proper advancement of the rod 14 and it is counter-square in the example considered by the recess 24 presented by the guide 16 in the form of a trough. This recess 24 is arranged
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so as to prevent the contact of the rod of composition with the guide surfaces during the advancement of the rod during the so-called adhesion phase, and thus the composition is prevented from sticking to the guide surfaces.
As the rod advances through the coarse zone inside the heating coil 19, the composition rapidly turns into a glass without seeds or concretions,
in fact
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sound of the tight structure of the particles of the constituent elements of the composition and the prior expulsion of the gases of the constituents.
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The lower end of the guide in the form of cï9au; t; t lu ends in the tube and is established in such a way, forcing a beak or a point of decI1QrtS8 25. As a result, the u <: 4iex .: a, 1 '- viscous glass state is due to mr. of the oec 25 in the form (the Ull 1'1.Lt ;; t designated in Figures 1 t 2 of the drawing J? .i. 'the oniffr? of the reference 26. When this thread enters the tuo; 1st, it: is stretched or thinned by a tainooui 2? in the form of a fine ± 1 "or # rIe
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glass 28 and this is rolled up into a bundle by the drum, supported in such a way as to be able to rotate about its axis. Any suitable device can be used to rotate the drum.
The embodiment of the invention shown in Figure 4 can be employed in cases where it is desired to simultaneously foxify a series of substantially continuous fibers. This embodiment differs mainly from that which has been previously described in that a bowl-shaped feed distributor 29 is connected to the lower end of the tube 18 and is preferably made of the same material as the tube. tube 18. Furthermore, in this variant, the lower end of the guide in the form of a bucket 16 does not necessarily have to be established to form a discharge spout,
given that the molten glass discharged from the bucket is collected in the distributor 29 * The latter is in turn provided with a series of nozzles 30 formed in the parbi which forms the bottom and these nozzles respectively have orifices at through which the molten glass flows in the form of streams 31. In order to maintain the molten glass collected in the distributor 29 at the suitable degree of viscosity, the heating coil 19 can be extended so that it also surrounds the distributor 29.
As the glass threads exit the discharge ports of the distributor 29, they are simultaneously thinned to form a corresponding number of fibers, by means of a rotating drum 32 which corresponds to the drum 27 described above.
These two embodiments of the invention both make it possible to obtain substantially continuous fibers directly from the filler of the composition. The intermediate stages consisting in forming glass beads or other bodies by means of the composition and in remelting these beads in a device.
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feed aitif to form fibers, do j, jLlle que us si lis - tdl.ldt.0Y.13 néc-3.'3d, ires 8t iru1.Ehant drawback to CwS Stü, c.li.3 intermediates are s1..1..J? .Jriltlés. the formd <1 '<xàcutlon of the invention shown .3ur Figures 5 and 0.1 "" reference numeral 40 denotes a OOoi11e suitably supported lice being able to turn around sou <.. I, 1 \ .1. ;;:
at comprising a s ri ..;: QI élEh, l (;:; l1tJ carriers .lcxzal.cs +1 rolled up on it at suitable distances 1: one of the au-tics ú.à.n8 a direction parallel to Itaxes of batch. Coil. The carriers 41 preferably have the fOrlù.8 of, son in un8 'j.ilct, tiè'8 susce, j; 1tiûle ae to withstand a dry coating of the composition intended to force the glass. or another suostd-nce tl1el1ilQ-plc.stiqu; ::., The composition p <3 must be any one of those well designed for there. x'da'ic.tion nOrlllô-le from the glass., or we can use a unique material based on 3i11c6 "" COÚlJiJ!. :: J by e ';' "; j1.f) 13, the fe1dS.Jà.tù, which is t.Ils.ioa.vm l ' acile..l3nt .3.n und substance srz., zb.apl. au vez.1,> 5.r. llà.l! .Jli0c \ .tion de cnd.l $ ur * The -S carrying sons can be î'oi 1 "iàs of another Matter and to be constituted notà.!, ll.l .:
Jl1t pet.r as strands, coraons, tubular braids lcl.C11èS of patit dicJ.! Llèt: r ;;), and by riloeiients (the glass.- The free ends Cle ", son ve. <1c \ .nt ae 1 wherebine 40, .dt: xct.L: lilSilV spaced a, due distances conv8ndo1es to each other, pass between a pair of rollers of 8ntl'c <în8, il; .H1t + ... These .are COl1.v, l1ctolGl; ient mounted,, a uiaitmoe llotabh; ae lu, squeaks 40, to be able to turn around ae their respective axes 0t are actuated by a tiiécemisme, t, J: Q ,, az 1 . any no .i., K 'ûi c. t .: The arrangement is such that the drive rollers -t are 2n contact or friction with the opposite sides of the supporting wires - + 1 .31 coopeisnt to unwind these from coil 40.
Entr3 la 0001111: \ 40 ut les .t'OUL3d, UX üt: Iltél.t, :( laa1: 11.t 4 is mounted a basin 43 intended to receive a Ci1.arl, the fluid state 44 of the .. lI1u.ti01'd August on ua, lr'8 .Jlùd.Ui1: I] des .C'1. :) ''. '. io A
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As an example of the invention, it will be assumed that the filler 44 consists of a thermoplastic material such as for example glass, a slurry of glass composition. In this respect, it will be noted that this basin 43 is open above to allow the son 41 to pass through the load 44 and is provided with a guide roller 45 below the normal level of the load.
The fila 41 are passed around the cylinder 45 and brought from the bottom to the top of the cylinder 45 to a second guide cylinder 46 at a point located above the oassin 43. From the guide cylinder 46, the files 41. are fed from top to bottom between the cooperating drive rollers, 42.
If desired, a suitably heated dryer 47 can be placed in the path followed by the wires 41 between the basin 43 and the drive rollers 42. This dryer can be of any suitable type and acts to solidify or consolidate the material. coating of glass composition previously applied to the strands 41 as they pass through the filler 44. The desiccant action tends to remove most of the water contained in the filler so that the amount of vapor given off during the heat of fusion is kept to a minimum. It is desirable in this respect to apply as much heat as possible without destroying the supporting elements.
Underneath the drive rollers 42, on either side of the path traveled by the wires 41, is a pair of burners 48. These are of identical construction and therefore we will limit ourselves not to will describe only one in detail. As shown in Figure 5, the burner 48 comprises a body 49 of refractory material inside which is formed a combustion chamber 50. One end of the latter terminates in a perforated wall 51 provided with a. a series of small orifices which cross it right through. The other end of the room
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4at provided with a ûlUnle wall with a étiangle outlet pasture 52.
The body: -erract; 1 ± s can be ':;' surrounded by a sheet metal envelope 55 which deposits one of the e: t = kéîàité = of the body for: oxàix un ':' cnannic adiaiseion 5, + enter the outer end of the casing and the parwi perfo - re 5î .. A suitable pipe 55 is connected to the enveup for "11 <;:; - ne> the gas mixture comoustiole inside 1" "cnwuxc a. 1 du'- mission 54.
Coiiinusti * lc gas can be any, uaio for reasons ;;; a'ëconoie, one uses' here of, i; unc an ordinary colauatiule gas, such as au gd ::: 'oombuetiolb Ylcl, tur "l or manufactures. This gas is mixed the desired quality Q'dÜ' with the Jiloyell I have a J1lalJ. "Air and gas mr. The mixture of gas and air is taken in xulaï..tiwax at a moderate pressure and is conducted through pipe 55 into the chamber.
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bre d taàauission 54. The gaseous mixture contained therein passes through the orifices of the wall 51 inside the chamber 50 where it is ignited and mixed with strong turbulence.
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The outlet 52 has a cross-section which is appreciably smaller than the crwiaxc 50, so that the combustion products formed therein acquire accelerated motion as they pass through the gasket. outlet throttled so as to produce a gas jet moving at high speed.
The cross section of the outlet 52 can be varied to some extent from the cross section of the outlet.
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chamber 50, depending on the temperature to be exhibited by the exiting jet 13 passage to exit 521 in brief, however, the cross section of exit 52 will not be larger than is necessary to obtain in the jet the quantity ae cnaleur indispensable for raising the glass to the temperature required for thinning the glass fibers.
The type of burner construction described above makes it possible to obtain an excessively hot jet of extremely high speed.
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raised to the two burners 48. As shown in Figure 1, the burners 48 are arranged so as to direct their respective jets on the rows 51 in the general direction of the advance of the threads under the action of the rollers. drive 52. The wires 51 are guided in the jet produced by the burners by means of tubes or U-shaped ducts indicated at 60 in Figure 5. The number of guides 60 is equal to the number of wires 41 and the guides are suitably mounted between drive rollers 42 and burners 48.
Turning now to the operation of the embodiment of the invention shown in Figure 5, it will be noted that when the threads 41 pass through the bath of composition 44, a certain amount of the latter adheres to the threads 41. and is drawn out of the basin 43 by the threads. The mass thus deposited on the respective wires 41 is dried and consolidated or solidified by passing through the dryer 47 and the wires covered with their coating of glass composition are directed into the jets of the burners 48 by the guides 60.
In the case where the threads 41 are made of a combustible material such as cotton cords or the like, these are burnt by the jets and the remaining glass is softened by the intense heat of the jets. In the event that you wish to accelerate the combustion of the wires by the jet, a combustible material or an oxidizing agent, such as sodium nitrate, can be added to the composition or be applied directly to the wires before the latter pass. in the bath. In any case, the softened glass is stretched by the high speed hot jets and thinned into extremely fine fibers.
On the other hand, if the strands 41 are formed of glass filaments, it will be noted that the filaments are gradually melted or softened as they advance through the jets of the burners 48, and combine with the preceding glass coating. -
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damant applied to form additional fibers under the action of the jets.
The embodiment of the invention shown in Figure? differs from the previous one, in that the supporting elements 41 have the form of continuous metal wires resistant to high temperatures, which are designated at o4 in FIG. 7. The metal wires 61 are guided on a path forming a closed circuit by guide rollers 62 suitably journaled at the places indicated in the Figure.
In this embodiment, it is preferable to replace the two burners 48 described above with a single burner 63 and to mount the latter approximately perpendicular to the path followed by the metal wires when they leave the guides 60,
As a result, the gas jet from the preburner 63 not only melts the composition with which the metallic threads are coated, but also expels from the threads, by its breath, the softened glass, in the form of fibers. When metallic load-bearing elements are employed, it is possible to subject their coating to a complete heat treatment or to calcine it before bringing it to the slimming flame. This process can still be taken further to transform the composition. glass on the wire, if desired.
Apart from the differences indicated above, the embodiment shown in FIG. 7 works in the same way as described above *
This embodiment of the invention can be modified in that the basin or tank containing the filler can be replaced by a bath of molten glass so that when the metal wires are passed through it a coating of glass. adnere these * The thickness of the coating can be regulated both by the temperature of the glass and by the speed of advance of the metal wire.
It will be understood that in this embodiment
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there is no need to use a dryer.
Under these conditions, the burner 63 can be placed in close proximity to the basin so that the heat losses undergone by the glass are reduced to a minimum. The metal wire, on entering the mass of glass, rapidly reaches a temperature where it is wetted by the glass, but this temperature is low enough not to damage the wire. Metal wires which may be suitable for this purpose are those of platinum, nickel-chromium steel, nickel, or other oxidation resistant metals or alloys.
The glass coating on the wire, particularly when it has not yet lost the heat of the bath, easily thins to form fibers as it comes into contact with the high speed burner jet.
The embodiment of the invention shown in Figure 8 comprises a series of basins or reservoirs 64 supported at suitable distances from each other along the path taken by the elements 65 for supporting the glass. Basins 64 are similar to basin 43, in that they each contain a load of composition slurry. The supporting elements 65 are advanced through the containers or basins 64 in the same manner as previously described and the linings with which the porous elements 65 are lined as they pass through the basins are dried or consolidated by a pair of dryers. 66.
These are mounted respectively at the output of each of the bas-. sins 64, so that the slurry coating applied to the carrier member 65 in the first basin solidifies on this carrier member before the latter passes into the next basin * In this way a significant amount of raw load can be deposited on the carrier element during its advancement along the path it must follow. The above arrangement, described can
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be applied one or the other of the execution methods shown in Figs. 5 and 7 of the drawings.
Various modifications can be made to the installations described without departing from the scope of the invention,
CLAIMS
1.- Glass fiber production process consisting in advancing an elongated and preformed body, of a single entry, of a material or composition capable of forming glass, through a heating zone whose temperature is high enough to melt the material and transform it into glass and to thin the glass into fiber when it is formed 2.- Process for the production of glass flour,
consisting in advancing a preformed rod n. material or composition capable of forcing glass, along a path generally traveled in the longitudinal ens of the rod, in heating the material of the rod when it moves along (lE ;:
this path, at a temperature high enough to remove almost all of the gases from constituent elements which by their nature are likely to release. to heat. then the material at a temperature sufficiently high to melt it and form molten glass in a viscous state, and to thin the glass in this state to force fibers therefrom.
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