<B>Verfahren und</B> Einrichtung <B>zum kontinuierlichen Spinnen</B> dünner <B>Fäden aus</B> Kieselsäure. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum konti- nuierlielien Spinnen dünner Fäden aus Kie selsäure.
Die bisher verwendeten Verfahren zur Herstellung von dünnen Fäden mit einem Durchmesser von zum Beispiel unter 0,01 mm aus Kieselsäure, z. B. Quarz, sind sehr um stündlich und kostspielig, so dass sie nur eine eng begrenzte Anwendung erfahren konnten. Erwähnt sei beispielsweise die Verwendung solcher Fäden zur Aufhängung von Spulen oder dergleichen in hochempfindlichen elek- t.rischen llessinstrumenten mit Spiegelable- 5ung.
Infolge der vorzüglichen, zum Teil einzig artigen physikalischen und chemischen Eigen schaften würden sich Gespinste aus zu sehr feinen Fäden gezogener Kieselsäure hervor- ragend zur Herstellung von Seilen, Geweben und dergleichen eignen, die alle guten Eigen schaften des Quarzes aufweisen, wie praktisch keine elastische Nachwirkung, eine hohe Zug festigkeit und Beständigkeit gegen atmosphä rische Einflüsse. Dies setzt jedoch voraus, dass es möglich ist, auf rationelle Weise Fäden in kontinuierlichem Verfahren aus geschmol zener oder zum mindesten plastisch gemachter Kieselsäure zu ziehen.
Erfindungsgemäss lässt sich dies nun da durch erreichen, dass Kieselsäure in einem Cefäss, das eine Temperatur von 2000 C aus halten kann, unter Druck durch Wärme min destens plastisch gemacht und dann durch eine Öffnung im Gefäss hindurchgedrückt wird, wobei ein angetriebener Haspel den ge bildeten Faden aus- und abzieht.
Die Schmelzung oder Erweichung unter hohem Druck ist notwendig, um die starke Sublimation der Kieselsäure, die vor dem Schmelzpunkt eintritt, zurückzuhalten. Die Erhitzung kann zum Beispiel mit Wider standsheizung, mit Hochfrequenzheizung oder mit dem elektrischen Lichtbogen erfolgen. Be sonders der letztere eignet sich dafür gut. Bei einem Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird infolge des hohen Druckes von 10 atü der Spannungsabfall im Lichtbogen ein Viel faches desjenigen bei Atmosphärendruck; man kann deshalb mit geringeren Stromstär ken bei der gleichen Leistung arbeiten, wo durch die Stromdurchführungen in den Druckofen einfacher werden.
Um mit einer geringen Motorenleistung für den Antrieb des Haspels auszukommen, , empfiehlt es sich, das Spinnen im Vakuum vorzunehmen. Dadurch wird ferner erreicht, dass der dune Fäden durch die um den schnell drehenden Flaspel auftretenden Luftwirbel nicht zerrissen oder fortgeschleudert wird.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es bedeutet 1 den Schmelztiegel, der ziun Beispiel aus Wolfram bestehen kann und einen verstärkten Boden 2 mit einer Öffnung 3 aufweist. Der Durchmesser der Öffnung be trägt vorzugsweise etwa einige Zehntelmilli meter, hängt jedoch von der Temperatur und dem Druck im Schmelztiegel ab. Mit 4 ist die Schmelze bezeichnet, mit 5 eine elektrische Stromeinführung durch die druckdichte Iso lation 6, mit 7 die Lichtbogenelektroden aus zum Beispiel Wolfram, die zur Heizung die nen.
Als Strahlungsschutz dienen drei 'Zylin der 8 aus Molybdänblech. Der Schmelztiegel 1 ist auf eine Platte 9 aufgebaut, die zur Küh lung von Kühlmittel durchströmte Kanäle 10 besitzt. Die Platte besteht vorzugsweise aus einem korrosionsfesten und wärmebeständigen Metall, z. B. Chromnickelstahl. -Der Schmelz tiegel 1 mit dem Strahlungsschutz und den Lichtbogenelektroden ist von einem druck festen Gehäuse 11 aus zum Beispiel Stahlguss umgeben, das mit einem nicht dargestellten Kühlmantel für Wasser-, Luft- oder Ölküh lung versehen ist.
Auf dem für Innendruck vorgesehenen Gehäuse 11 ist druckdicht be festigt das Vorratsgefäss 12, das mit. dem In nern des Gehäuses 11 zwecks Druckausglei ehes durch ein Rohr 13 verbunden ist. Im Vor ratsgefäss 12 herrscht somit der gleiche Druck wie im Schmelztiegel. Ein Schneckentrieb 14 regelt den Nachschub des Schmelzgutes 15 aus dem Vorratsgefäss 21 in den Tiegel 1. Der Antrieb der Schnecke 14 erfolgt über die Rolle 16 von einem nicht gezeichneten Motor aus. Unterhalb der Platte 9 ist ein Vakuum gehäuse 17 angebracht, in welchem sich der Haspel 19 mit seinem Antriebsmotor 18 zum Aus- lind Abziehen. des gebildeten Fadens be findet.
Die elektrischen Anschlüsse 20 für den Motor 18 sind vakuumdicht und isoliert durch die Wandung des Gehäuses 17 eingefügt. Der Motor 18 wird, damit eine grössere Tourenzahl erreicht und seine Abmessungen klein gehal ten werden können, zweckmässig mit hoher Frequenz, z. B. 200 Hz, betrieben. Um eine bessere Kühlung des Motors zu erzielen, ist es unter Umständen vorteilhaft, den Motor ausserhalb des Vakuumgehäuses 17 anzuord nen. In diesem Falle kann dann als Antrieb auch ein Gleichstrommotor verwendet werden.
Innerhalb des Druckgehäuses 11 wird beim Arbeiten ein hoher Druck, z. B. von 10 atü, erzeugt. Als Druckgas dient hierbei mit Vor teil Stickstoff. Das Vakuum im Gefäss 17 wird mit einem an sich bekannten und nicht dar gestellten Unterdruckerzeuger, z. B. einer Va kuumpumpe, aufrechterhalten. Es braucht kein Hochvakuum zu sein; es genügt für den vorliegenden Zweck schon ein Vakuiun mit einem Druck von etwa 5 mm IIg. Das Spinnen im Vakuum hat weiter den Vorzug, da.ss der Schmelztiegel 1 am Boden nicht oxydiert wird.
Das durch die Hitze von etwa 1900 C oder darüber geschmolzene oder plastisch gewor dene Schmelzgut 4 dringt unter dem genann ten Überdruck durch die untere Öffnung 3 im Tiegel 1 und wird von der Haspel 19 auf genommen und zu einem dünnen Faden aus gezogen.
Um besonders rationell arbeiten zu können, kann der Boden 2 des Tiegels 1 auch finit meh-, reren Öffnungen 3 versehen werden, damit gleichzeitig zwei oder mehr Fäden abgezogen werden können. Ferner können noch Mittel zur Fadenführung für den Haspel vorgesehen werden. Solche Vorrichtungen sind aus der Spinnereitechnik bekannt.
Es hat sieh gezeigt, dass es mit dem be schriebenen Verfahren möglich ist, in konti nuierlicher Weise Fäden von nahezu beliebig dünnem Durchmesser und beliebiger Länge zu erhalten, wobei durch die Temperatur des Schmelzgutes 4, das mindestens plastisch ge macht werden muss, und die Umfangsge schwindigkeit des Haspels 19 die Dicke des Fadens in weiten Grenzen variiert werden kann. So erhält man zum Beispiel bei einer Temperatur von 1950 C und 12000 Umdre hungen je Minute des Haspels und bei einem Haspel-Aussendurchmesser von 150 mm ent sprechend einer minimalen (Anfangs-)Um- fangsgeschwindigkeit von ungefähr 94 Meter je Sekunde einen Faden mit einem Durch messer von 0,001 bis 0,002 mm.
<B> Process and </B> device <B> for continuous spinning </B> thin <B> threads </B> made of silica. The present invention relates to a method and a device for the continuous spinning of thin filaments from silica.
The previously used methods for the production of thin threads with a diameter of, for example, less than 0.01 mm from silica, e.g. B. Quartz, are very hourly and expensive so that they could only find a very limited application. For example, the use of such threads for suspending coils or the like in highly sensitive electrical measuring instruments with mirror reading should be mentioned.
As a result of the excellent, in some cases unique, physical and chemical properties, webs made from very fine threads of silica would be ideally suited for the production of ropes, fabrics and the like, which have all the good properties of quartz, such as practically no elastic aftereffects , high tensile strength and resistance to atmospheric influences. However, this presupposes that it is possible to draw threads in a continuous process from molten or at least plasticized silica in an efficient manner.
According to the invention, this can now be achieved in that silica is made at least plastic under pressure by heat in a container that can hold a temperature of 2000 ° C. and then pushed through an opening in the container, with a driven reel forming the ge Pulls and pulls the thread.
Melting or softening under high pressure is necessary to hold back the strong sublimation of the silica that occurs before the melting point. The heating can take place, for example, with resistance heating, with high-frequency heating or with the electric arc. The latter is particularly suitable for this. In an implementation example of the method, due to the high pressure of 10 atü, the voltage drop in the arc is a multiple of that at atmospheric pressure; you can therefore work with lower current strengths at the same power, where the current feedthroughs in the pressure furnace are easier.
In order to get by with a low motor power to drive the reel, it is advisable to carry out spinning in a vacuum. This also ensures that the thin thread is not torn or thrown away by the air vortices occurring around the rapidly rotating flasher.
Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the drawing. 1 denotes the crucible which, for example, can consist of tungsten and has a reinforced base 2 with an opening 3. The diameter of the opening is preferably about a few tenths of a millimeter, but depends on the temperature and pressure in the crucible. With 4 the melt is designated, with 5 an electrical current introduction through the pressure-tight Iso lation 6, with 7 the arc electrodes made of, for example, tungsten, the NEN for heating.
Three 'cylinders 8 made of molybdenum sheet serve as radiation protection. The crucible 1 is built on a plate 9, which has channels 10 through which coolant flows for cooling. The plate is preferably made of a corrosion-resistant and heat-resistant metal, e.g. B. Chrome-nickel steel. The melting crucible 1 with the radiation protection and the arc electrodes is surrounded by a pressure-resistant housing 11 made of, for example, cast steel, which is provided with a cooling jacket, not shown, for water, air or oil cooling.
On the provided for internal pressure housing 11 is pressure-tight be fastened the storage vessel 12, which with. which is connected by a pipe 13 in the nern of the housing 11 for the purpose of Druckausglei ehes. In the supply vessel 12 there is therefore the same pressure as in the crucible. A worm drive 14 regulates the replenishment of the melting material 15 from the storage vessel 21 into the crucible 1. The worm 14 is driven via the roller 16 by a motor (not shown). Below the plate 9, a vacuum housing 17 is attached, in which the reel 19 with its drive motor 18 can be pulled out. of the formed thread be found.
The electrical connections 20 for the motor 18 are inserted in a vacuum-tight and insulated manner through the wall of the housing 17. The motor 18 is, so that a greater number of revolutions can be achieved and its dimensions can be held small th, expediently at high frequency, for. B. 200 Hz operated. In order to achieve better cooling of the motor, it may be advantageous to arrange the motor outside of the vacuum housing 17. In this case, a DC motor can also be used as the drive.
Within the pressure housing 11, a high pressure, for. B. of 10 atmospheres generated. In this case, nitrogen serves as the compressed gas with some advantages. The vacuum in the vessel 17 is provided with a known and not is provided vacuum generator, for. B. a Va kuumpumpe maintained. It doesn't need to be a high vacuum; a vacuum with a pressure of about 5 mm IIg is sufficient for the present purpose. Spinning in a vacuum also has the advantage that the crucible 1 is not oxidized at the bottom.
The melted material 4 melted by the heat of about 1900 C or above or plastic gewor dene penetrates under the named overpressure through the lower opening 3 in the crucible 1 and is taken from the reel 19 and pulled into a thin thread.
In order to be able to work particularly efficiently, the base 2 of the crucible 1 can also be provided with a plurality of finite openings 3 so that two or more threads can be pulled off at the same time. Means for guiding the thread for the reel can also be provided. Such devices are known from spinning technology.
It has shown that with the method described it is possible to continuously obtain threads of almost any thin diameter and any length, with the temperature of the melt 4, which must be made at least plastic, and the circumferential length speed of the reel 19, the thickness of the thread can be varied within wide limits. For example, at a temperature of 1950 C and 12000 revolutions per minute of the reel and with an outer reel diameter of 150 mm, corresponding to a minimum (initial) circumferential speed of approximately 94 meters per second, a thread with one diameter is obtained knife from 0.001 to 0.002 mm.