CH207057A - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Glasfasern. - Google Patents

Description

  Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Glasfasern.    Die Erfindung bezieht ,sich auf ein Ver  fahren. zur     Erzeugung    von     Glasfasern    durch       Ausziehen    von .Strömen     flüssigen        Glases    und  auf eine Vorrichtung zur Ausübung dieses       Verfahrens.-          Das        Verfahren.    gemäss der Erfindung be  steht darin, dass man .das flüssige     Glas    derart  über in Spitzen     auslaufende    Leitelemente  führt,     .dass    an jeder Spitze ein     Strang    ent  steht.  



  Die     erfindungsgemässe    Vorrichtung zur       Ausübung        des,    Verfahrens ist dadurch ge  kennzeichnet, dass an einem Behälter für ,ge  schmolzenes Glas eine     Anzahl    von in Spitzen  auslaufenden     Leitelementen    angeordnet ist.  



  Die nadelartigen     Elemente    können aus  einem Baustoff hergestellt     sein,    -dessen Wahl  sich nach der Heizungsart, der den Elemen  ten gegen die     chemische    Einwirkung des  Glases zu     erteilenden;

          Widerstandsfähigkeit     und ausserdem nach der     Form    und Anord  nung der Elemente     richtet.    Je nach den Ver-         hältnissen        kann    man für die nadelartigen  Elemente Platin,     Platin-Rhodium,    Wolfram,       Graphit,        gewisse    feuerfeste,     keramische    Stoffe  usw.     verwenden.     



  Gegenüber den     bekannten        Verfahren    hat  dasjenige gemäss der Erfindung den Vorteil,  dass die engen     Düsen    oder     Öffnungen,    durch  welche das Glas hindurchgehen     muss"    in  Fortfall     kommen.    Bei den der     Herstellung     von Glasfäden dienenden     bekannten    Verfah  ren müssen diese Düsen     notwendigerweise     einer starken     Beheizung        unterworfen    werden,  was einen sehr raschen     Verschleiss    derselben  zur Folge hat.

       Ausserdem    sind die     bekannten     mit Düsen     versehenen        Stücke        teuer    in der  Herstellung     und        ihre        Auswechslung    stellt  eine zeitraubende und     empfindliche    Arbeit  .dar.  



  Das     Verfahren        gestattet    es auch, den er  zeugten, Glasfäden eine     gewisse        Härtung    zu  erteilen,     die    bekanntlich     -#vesentliche    Vorteile       mit        sich.    bringt.      Zwecks Ausziehens der     Glasstränge    kön  nen auf diese beispielsweise Dampf- oder       Heissgasströme    oder bewegte Organe (Wal  zen usw.) zur     Einwirkung    gebracht werden.  



  Die Vorrichtung zur     Durchführung        des          Verfahrens    ist in einigen     beispielsweisen          Ausführungen    in der Zeichnung dargestellt;  an Hand derselben wird im folgenden auch  das Verfahren selbst beispielsweise     erläutert.     



       Fig.    1 ist ein Schnitt durch eine     erste     Vorrichtung;       Fig.    ? und 3 zeigen im Schnitt und in  Vorderansicht eine weitere Ausführungsform;       Fig.    4 ist ein Schnitt durch eine der letz  teren ähnliche Vorrichtung;

         Fig.    5     ist    ein Schnitt durch eine     weitere     Vorrichtung gemäss der     Erfindung;          Fig.        (6        ist    ein Längsschnitt einer Vor  richtung, welche eine Abänderung derjenigen  nach     Fig.    5     darstellt;          Fib.    7 ist eine     Einzelansicht    einer weite  ren Abänderung der Vorrichtung;

         Fig.        ä    und 9 sind     Einzelansichten    von  nadelförmigen     Elementen.    wie solche     hei    den  Vorrichtungen nach     Fig.    5 bis 7 Verwen  dung finden können;       Fig.    10 zeigt eine Ansicht einer Vorrich  tung.     bei    welcher die nadelartigen Elemente  als Heizelektrode benutzt werden.  



  Bei der     Ausführung    nach     Fig.    1 ist der  Boden der das geschmolzene Glas enthalten  den Wanne 1 mit Öffnungen 2 versehen. In  der     -litte    jeder Öffnung befindet sich ein       nadelförmiges    Element 3,      Telches    von einer  über dem Glasbad angebrachten Stütze 4 ge  tragen     wird.    Das Element 3 endet in seinem  untern Teil in einer feinen Spitze     3cc.     



       Das        Glas    fliesst durch seine     eigene     Schwere durch jede Öffnung 2 und entlang  der Nadel 3, indem es diese in Form einer  dünnen Haut umgibt. Von der Spitze 3a der  Nadel fliesst     das        Cllas    als     ferner    Strang 5 ab.  



  Das Fliessen des Glases durch die Öffnung  2 wird durch seine Temperatur beeinflusst. Je  nach der Temperatur, die man der Nadel 3  in der Zone \ erteilt, regelt     man        die    Tem  peratur des Glases in dieser Zone     und    dem-    entsprechend auch die     Durchflussmenge    des  Glases.     Deshalb        hängt        die        Durchflussmenge     nicht bloss von der Temperatur des Glases in  der Wanne 1 ab. Die letztere braucht deshalb  nicht so hoch zu sein, um einen genügenden       Durchfluss    durch die Öffnung 2 zu erhalten.

    wie es     nötig        wäre,    wenn sich in     dieser    das  geheizte nadelförmige     Element    nicht befände.  



  Das Heizen des     nadelförmigen    Elementes  kann durch Induktion mittels einer von einem       Hochfrequenzstrom        durehfiossen:en    Spule 7  erfolgen. Im Innern der Spule     kann    konzen  trisch zur Nadel 3 eine     Wärmeisolierhülse     angeordnet werden.

   Die nadelförmigen Ele  mente können in verschiedenen Zonen ver  schieden stark erhitzt werden, so dass es mög  lich ist, die Temperatur des Glases beliebig  zu regulieren.     Dabei    kann man das Heizen  der nadelartigen     Elemente    so     gestalten,    dass       eine        Überhitzung        des    über die Elemente  fliessenden Glases stattfindet.

   Diese     Über-          hitzung    besitzt die Eigenheit, dass die Er  höhung der Temperatur in demjenigen Teil  des Glases, der mit dem nadelartigen Element  in     Berührung    steht, stärker ist als in dem       äussern.        Teil        des        Glases,    so     da.ss    der Kern des  das     nadelartige    Element     verlassenden    Glas  stromes     sich    auf einer wesentlich höheren       Temperatur    befindet als sein Umfang.

   Hier  aus ergibt sich der     Vorteil,    dass der erhaltene       Glasfaden    sich in einem     Zustand    von Tem  peraturverteilung befindet, der bei plötz  licher Abkühlung des Fadens den Eintritt  jenes Spannungsbereiches     begünstigt,    der für  die Härtung charakteristisch ist.

   Um den     Här-          tungszustand    zu erreichen, muss man bekannt  lich bei     Glasgegenständen    die     äussern    Schich  ten der     Gegenstände    schneller abkühlen als  ihren Kern.     Dieser    Zustand lässt sich um so  leichter     erreichen,    je höher vor der Ab  schreckung die Temperatur des     innern.        Teils     der Gegenstände     im        Verhältnis    zu derjenigen  der     äussern    Teile     ist.     



  Die Länge des von der     dünnen    Glas  schicht bedeckten Teils des     Elemetes    3 kann  in einfacher     Weise    dadurch     geändert    wer  den. dass     dieses    Element in senkrechter Rich  tung     verstellt    wird.      Beim     Verlassen        des        nadelai-dgen    Elemen  tes wird .der Glasstrang 5 durch     geeignete          Mittel,    z.

   B. durch Dampf- oder     Heiss.gas-          gebläse,    in Fäden oder     Fasern        umgewandelt.     



  Bei der     Ausführung    nach     Fig.    2 und 3  fliesst das Glas vom Wannenofen 1 durch  Überlauf auf     eine        waagrechte    Wand 8 zu  einem von einer     dreieckförmigen    dünnen       Platte        gebildeten,        Stück    9, welches in einer  Spitze 9a     endet.        Diese    Spitze 9a     ist        nach    un  ten umgebogen.

   Das flüssige Glas, welches  sich über das     .Stück    9 in einer     dünnenSchicht     bewegt, fliesst von der Spitze 9a in Form       eines    feinen Glasstranges 5 ab.  



  Das     Beheizen    des Stückes 9 kann .durch  die     Flamme    eines Brenners 10 erfolgen. Die  Grösse der Fläche des Stückes 9,     welche    von  der     Flamme    beheizt     wird,        :kann    geändert wer  den,     beispielsweise    indem     man,    das Stück  horizontal     in    der Wand 8     verschiebt.     



  Bei der     Ausführung    nach     Fig.    4 fliesst  das     Glas    vom     Waanenofen    1 auf ein     Stück     11. Dieses     Stück    geht durch eine     Isolierhülse     hindurch, welche mit einer Induktionswick  lung 7 versehen     ist.        Das    Glas, welches :die  Spitzen 11:a ,des     Elementes    11 in Form feiner  Stränge     verl:ässt,        wird    durch Dampfgebläse 12  zu Fäden oder Fasern ausgezogen.  



  Bei den bis jetzt     beschriebenen,    Ausfüh  rungsformen fliesst der     Glasstrom    unter     der     Wirkung     seines        Eigengewichtes    über die  Oberfläche der     nadelartigen        Elemente.        Bei     den nachstehend     beschriebenen:        Ausführungs-          formen    dagegen     wind    der     Glas@strom    :durch  eine     Hilfskraft    ausgezogen.  



  Gemäss     Fig.    5     bestehen    die nadelartigen  Elemente 13 aus     einem    Stück mit einer Stütze  17, welche gesenkt und gehoben werden       kann.    Die     Elemente    13 sind in das Glasbad 1  des     Schmelzofens    14 eingetaucht und stehen  mit ihren Spitzen 13a über die Oberfläche       des    Glasbades vor.

   Die Spitzen     18a    der Ele  mente 13     stehlen    unter der Einwirkung von       Brennern.    18, um sie auf     eine    hohe Tempera  tur erhitzen zu     können.    Oberhalb     der    Bren  ner 1,8     befindet    sich ein Dampf- oder     Heiss-          gasgebläse    15. .  



  Um diese     Vorrichtung    in Gang zu     setzen,       werden die     nadelartigen    Elemente soweit ge  senkt,     bis    ihre     Spitien    13a sich     unter    dem       Glasspiegel        befindest,        und    dem Gebläse 15  wird Dampf- oder Heissgas     zugeführt.    Da der  Dampf oder das Gas mit     grosser        CTeschwin-          digkeit    von     .dem    Gebläse aufwärts geblasen  wird,

   entsteht in der über den Spitzen der       nadelartigen    Elemente liegenden Zone ein  Unterdruck.     Der    Träger 17 wird dann an  gehoben, so     dass    die     nadelartigen    Elemente  mit einer dünnen Glashaut     überzogen        aus     dem Glasbad     vorragen.    Da     diese    Glashaut  durch     die        Brenner    18 erhitzt wird, wird die  selbe     sehr        flüssig    und das Glas durch :

  die von  dem Gebläse 15 erzeugte     Saugwirkung    von  den Spitzen der nadelförmigen Elemente in  Form feiner Stränge abgezogen, welche durch  die Dampfstrahlen des Gebläses in Fasern 16  verwandelt werden.  



  Um die     Vorrichtung        in    Gang zu setzen,  kann     man    auch, nachdem die     :Elemente    13       unter    den     Glasspiegel    gesenkt worden     sind,     in das Glas     einen    Rechen eintauchen, der  eine -der Zahl der     nadelartigen    Elemente ent  sprechende Zahl von     Zähnen    besitzt.

   Hebt  man diesen     Rechen    nach     .dem    Eintauchen an,  so     entsteht    eine     Reihe    von     senkrechten        Glas-          strängen,        die        ihren    Ausgang von     .den    Enden  der Elemente 13     nehmen.     



  Je nach den Umständen kann man auch  .die Brenner 1:8 weglassen, in welchem Fall .die  Hitze, welche     zum.        F'lüssigmachen    des Glases  an den Spitzen der     nadelartigen    Elemente er  fOrderlieh ist, lediglich durch die heissen Gase  des Ofens     .geliefert    wird. In diesem Falle       werden,die    Dampfgebläse zweckmässig näher  an der     Olberfläclhe,des    Glasbades     angeordnet.     



  Um     eine        Regelung    der Temperatur der       nadelartigen    Elemente zu ermöglichen, kann  man auch die in     Fig.    6 gezeigte     Anordnung          wählen,    welche sich von     derjenigen    nach       F'ig.        5,dadurch        unterscheidet,        dass    ,

  die Nadeln       ganz    durch das Glasbad     und    den Ofenboden       hindurchgehen.    Auf die aus     dem    Boden     des     Ofens     herausragenden:

          Endren    13a der Ele  mente oder Nadeln lässt man eine Wärme  quelle, beispielsweise .die     Flamme    eines Bren  ners     einwirken.         Nachdem die     Vorriehtungen    gemäss     Fig.    5  und 6 in Gang gesetzt      -orden    sind, kann  man die Höhenlage der nadelartigen     Elemente     so einstellen, dass ein Produkt mit den     ge-          wÜnsehten    Eigenschaften     entsteht.    Die, Ein  stellung     haun    z.

   B. in der Weise     erfolgen.     dass die Spitzen der nadelartigen Elemente  vollständig im Glas eingetaucht sind, wäh  rend     da,s    Ziehen der Ströme von     der    freien       Oberfläche:    des Glasbades aus senkrecht ober  halb der Nadelspitzen vor sich geht.  



  Die Vorrichtung kann zum Beispiel so be  trieben werden, dass die Spitzen der nadel  artigen Elemente 1.3 immer unter der Ober  fläche des     Glashades    1,     aber        ganz    nahe an  dieser liegen, wie     Fig.    7 zeigt. Das     genügt,     um die Lage der Wurzel der     Glasstränge    16  festzulegen und deren Temperatur wenig  stens im innern Teil zu regeln. Das     Ingang-          setzen    der Vorrichtung kann in     die.em    Falle  in ähnlicher Weise erfolgen, wie oben für die  vorher     beschriebene    Vorrichtung angegeben  worden ist.  



  Die     Fig.    8 und 9 zeigen verschiedene     bei-          spielsweise        Ausfiilii-ungen    der     nadelartigen     Elemente, wie sie bei der Vorrichtung gemäss       Fig.   <B>)</B>     Verwendung    finden können.  



  Bei der Ausbildung nach     Fig.    8 ist das  Stück 17 U-förmig gebogen und mit Aus  schnitten versehen, welche zwischen sich  Zähne stehen     lassen.    die die     nadelartigen     Elemente 13 bilden.  



  Gemäss     Fig.    9 werden die in     Spitzen    aus  laufenden Elemente 13 von einem     geeignet.     gebogenen, auf einer Tragstütze 17 montier  ten     Metalldraht        gebildet.    Dieser     3Ieta.lldraht     kann von. einer geeigneten     Quelle    aus mit  elektrischem Strom     gcspeist,    und durch diesen  auf eine gewünschte     Temperatur    gebracht  werden.  



  Die verschiedenen     Ausführungen,    welche  in den     Fig.    5 bis 9 dargestellt sind, eignen  sich dazu. ein Heizen des     Glases    in der Nähe  der     nadelartigen    Elemente     vorzunehmen,    in  dem diese als Elektroden zur Einführung       elektrischen    Stromes in das Glas benutzt  werden.         Fig.        1(l    zeigt     eili    Ausführungsbeispiel für  eine derartige Heizungsart..

   Sie stellt einen  Schnitt durch den Behälter dar, aus dem das       Ziehen    der Fäden erfolgt, und     z\var    ist der  Schnitt in einer     Ebene        senkrecht    zur Ebene  der     nadelartigen        Elemente        geführt.    Diese  Elemente 1:3 sind an die     Stromduelle        ange-          sel@lo:

  sen.        entweder    derart, dass ein Teil     der-          -i,lben    die     Ele@ktrodcn    für     di,#    Zuleitung des       Stromes    in     das    Bad, ein anderer Teil die       l,"lehtrodeii    für seine Ableitung aus dem Bad       bildet,    oder derart, dass sie mit Hilfselek  troden zur Zuführung de     @s    Stromes zusammen  arbeiten.

   In     Fig.    10     ist    lediglich die Zufüh  rung des Stromes mittels einer     Anschluss-          leitung    19 zu     einem    der nadelartigen  Elemente dargestellt.  



  Um die     Heizung    auf     bestimmte    Teile der       ciadelartigen    Elemente     zii    beschränken, ist  vorgesehen, diejenigen Teile der Elemente,  die eine Wirkung als Elektroden nicht aus  üben sollen, mit einer     elektrisch    isolierend       wirkenden    Hülse     ?o    zu     umgeben.    Diese Hülse  kann unabhängig von dem zugehörigen nadel  artigen Element in der Höhe verstellt     wer-          den,    so dass man für jedes Element die Grösse  der     Oberfläche.    welche mit dem Glas in Be  rührung ist,

   ändern und die     Stromdichte    auf       dieser    Oberfläche regeln kann.  



  Die Zahl der verwendeten     nadelartigen          Elemente    ist veränderlich und     richtet    sich  nach der Zahl von Glasströmen. die man  gleichzeitig aus ein- und demselben     Behälter     austreten lassen will.  



  Die in Spitzen auslaufenden Elemente       können    jede geeignete Anordnung und     Form     erhalten.

Claims (1)

1. PATEN TAN SPsst CHE 1. Verfahren zur Erzengun-- von Glasfasern durch Ausziehen von Strömen flüssigen Cllases, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssige Glas derart über in Spitzen aus laufende Leitelemente geführt wird, dass an jeder Spitze ein Strang enisteht. 1I. Vorrichtun.g zur Ausübung des.

   Verfah rens nach dem Patentanspruch I, dadurch gehenuzeiclinet. dass an einem Behälter fair geschmolzenes Glas eine Anzahl von in Spitzen auslaufenden Leitelementen angeordnet ist. <B>UNTERANSPRÜCHE:</B> 1. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Leit- elemente unabhängig vom Glasbad ge heizt werden.

   2!. Verfahren nach dem Patentanspruch I und dem Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Leitelemente auf eine solche Temperatur gebracht werden, dass das Glas, welches sieh entlang den Elementen bewegt, durch seine Berüh- rung mit diesen eine Überhitzung erfährt,

   derart, :dass in. den auszuziehenden Glas strömen eine Temperatur erzeugt wird, die im gern der Stränge höher ist als an ihrem Umfang.

   3,. Verfahren nach dem Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Leit- elemente au einer Glas3chmelzwanne der art angeordnet werden, dass das Glas durch sein Eigengewicht über diese fliesst. 4.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I . und dien Unteransprüchen 1 und 2, da ,durch gekennzeichnet, dass das Glas einer Schmelzwanne in Berührung mit auf recht stehenden Leitelementen gebracht wird, deren Spitzen über die Oberfläche .des Glases hinausragen, wobei das Glas durch -die Wirkung einer Ziehvorrichtung längs den Elementen nach oben abge zogen wird. 5.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1, 2 und 4, da- durch gekennzeichnet, dass das Ausziehen des Glases durch Gasströme erfolgt. 6.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass die Spitzen ,der Leitelemente im Glasbad eingetaucht liegen und die Bewegung des Glases längs den Elementen und sein Austritt aus dem Glasbad senkrecht über .den Elementen durch den Zug erfolgt,

   wel- eher von einer Ziehvorrichtung ausgeübt wird. 7. Verfahren 'nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 'bis. 3, da durch gekennzeichnet, dass die Elemente dadurch geheizt werden, dass sie in un mittelbare Berührung mit einer Wärme- quelle gebracht wenden. 8.

   Verfahren nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, ,da- durch. gekennzeichnet, dass die Elemente durch Induktion mittels einer von einem Hochfrequenzstrom durchflossenen Spule geheizt werden. Verfahren nach dem Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 5, da durch ,gekennzeichnet, dass die Elemente als Elektroden benutzt werden,

   um elek- trischen Strom in das Glas einzuführen und die Temperatur des mit den Elemen- ten in Berührung kommenden Glases durch die Dichte des Stromes in diesem Teil des Glases zu regeln.

   10. Vorrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da die Elements als Elektroden ausgebildet sind und sich innerhalb von Hülsen aus elek- trisch isolierendem Baustoff befinden, die in ihrer Höhenlage unabhängig von den Elementen einstellbar sind,. 11.

   Vorrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass. ,die Ele mente -durch Offnungen im Boden einer Schmelzwanne hindurchgeführt sind und der aus diesen;

   Öffnungen nach aussen vorstehende Teil dieser Elemente mit Mitteln zum. Erhitzen durch Induktion versehen ist. 12. Vorrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass ,die Ele mente senkrecht durch den Boden einer Schmelzwanne nach aussen geführt sind und ihr aussen liegender Teil mit einer Heizeinrichtung versehen ist.

   13. Vorrichtung nach .dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Ele mente am Ende von. waagrechten Platten gebildet sind, die sich derart am Schmelzofen befinden, dass das flüssige Glas durch Überlauf auf die Platten ge langt, wobei diese Platten in Nadeln übergehen, die derart gebogen sind, dass sie eine abwärts gerichtete Lage ein nehmen. 14.

   Vorrichtung nach dem Patentanspruch II und dem Unteranspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Nadeln waagrecht gegen die Ziehmittel hin umgebogen sind. 15. Vorrichtung nach dem Patentan,:pruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Ele mente aufrecht angeordnet sind und oberhalb der Spitzen der Elemente Heiz- mittel zur Beheizung des Glases an den Nadelspitzen vorgesehen sind.

   1(i. Vorrichtung nach dem Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, da.ss die Ele mente von einem gebogenen Aletalldraht gebildet sind. <B>17.</B> Vorrichtung nach dem Patentanspruch II und dem Unteranspruch<B>16.</B> dadurch gekennzeichnet, dass der Draht aus elek trisch leitendem Baustoff besteht und als Heizwiderstand ausgebildet. ist.