CH620887A5 - Process and apparatus for the production of glass fibres - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, wobei diese Fasern von Glaskonen abgezogen werden, die aus geschmolzenem Glas bestehen und sich an den Austrittsöffnungen der Düsen einer praktisch ebenen und mindestens vier in einem beim Nichtabziehen der Fasern vom austretenden geschmolzenen Glas überflutbaren Abstand voneinander angeordneten Düsenreihen aufweisenden Düseplatte bilden, während ein Gasstrom auf den die Austrittsöffnungen aufweisenden Bereich der Düsenplatte gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass

(a) die Düsenplatte kontrolliert erwärmt wird, um den Durchfluss des Glases durch die Düsen zu steuern,

(b) der Gasstrom eine sich aufwärts bewegende Gassäule bildet, die auf den die Austrittsöffnungen und die daran ausgebildeten Glaskonen aufweisenden Bereich der Düsenplatte auftrifft und dessen Menge, Geschwindigkeit und Auftreffwinkel derart eingestellt werden, dass

(i) das aus den Austrittsöffnungen austretende Glas während des Abziehens der Fasern ausreichend gekühlt wird, um das Oberfliessen der Düsenplatte zwischen den Austrittsöffnungen zu vermeiden und dadurch eine gleichmässige Ausbildung der Glaskonen und die Trennung zwischen den einzelnen Konen zu gewährleisten,

(ii) und das Gas vom Bereich der Austrittsöffnungen über die Oberfläche der Platte in alle Richtungen nach aussen geführt und ungleichmässiges Abführen des Gases in der Nachbarschaft der Düsenplatte vermieden und

(iii) eine Quelle für von den abgezogenen Fasern mitgeführtes Gas gebildet wird.

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäss Patentanspruch 1, enthaltend einen Behälter zum Aufnehmen eines Vorrats an geschmolzenem Glas, eine an der Grundfläche dieses Behälters angeordnete, praktisch ebenen Düsenplatte mit mindestens vier in einem beim Nichtabziehen der Fasern vom austretenden geschmolzenen Glas überflutbaren Abstand voneinander angeordneten Düsenreihen zum Abziehen von Glasfasern von den Austrittsöffnungen der Düsen und eine Blaseinrichtung, um einen Gasstrom gegen den die Austrittsöffnungen aufweisenden Bereich der Düsenplatte zu leiten, gekennzeichnet durch

(a) eine Heizeinrichtung (38,40) zum kontrollierten Erwärmen der Düsenplatte (22), um den Durchfluss des Glases durch die Düsen zu steuern,

(b) unter der Düsenplatte angeordnete Blaseinrichtung (44, 45,47), um den Gasstrom in Form einer Gassäule nach oben und auf den die Austrittsöffnungen und die daran ausgebildeten Glaskonen aufweisenden Bereich der Düsenplatte zu richten und dessen Menge, Geschwindigkeit und Auftreffwinkel derart einzustellen, dass

(i) das aus den Austrittsöffnungen austretende Glas während des Abziehens der Fasern ausreichend gekühlt wird, um das Überfliessen der Düsenplatte zwischen den Austrittsöffnungen zu vermeiden und dadurch eine gleichmässige Ausbildung der Glaskonen und die Trennung zwischen den einzelnen Konen zu gewährleisten,

(ii) und das Gas vom Bereich der Austrittsöffnungen über die Oberfläche der Platte in alle Richtungen nach aussen geführt und ungleichmässiges Abführen des Gases in der Nachbarschaft der Düsenplatte vermieden und

(iii) eine Quelle für von den abgezogenen Fasern mitgeführtes Gas gebildet wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in einem Winkel von mindestens 60° auf die Düsenplatte gerichtet wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom in einem Winkel von mindestens 70° auf die Düsenplatte gerichtet wird.

5. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für den Gasstrom ein nichtreduzierendes Gas verwendet wird.

6. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas von einer einzigen Seite des mit den Düsen versehenen Bereichs aus gegen die Düsenplatte gerichtet wird.

7. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus einem Abstand von mindestens 2,5 cm aufwärts gegen die Düsenplatte gerichtet wird.

8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas aus einem Abstand von mindestens 5 cm aufwärts gegen die Düsenplatte gerichtet wird.

9. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glaskonen nicht mehr als 3,2 mm lang gehalten werden.

10. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge der Glaskonen auf nicht mehr als das 2,5fache des Düsendurchmessers gehalten wird.

11. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aufwärts gegen die Düsenplatte gerichtete Gasstrom auf einen solchen Durchmesser eingestellt wird, dass er beim Auftreffen auf die Düsenplatte mindestens den mit den Düsen versehenen Bereich der Düsenplatte voll überdeckt.

12. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Glas zunächst bei einer Temperatur und einer Strömungsgeschwindigkeit durch die Düsen hindurchgeleitet wird, bei der eine Überflutung der Unterseite der Düsenplatte auftritt, und dass dann die Strömungsgeschwindigkeit vermindert und das überflutete Glas von der Unterseite der Düsenplatte abgezogen wird, um separate Glaskonen an der Mündung einer jeden Düse und sich daran anschliessende Einzelfäden auszubilden.

13. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Glases die Temperatur des durch die Düsen hindurchgeleiteten Glases bis in die Nähe der Entgla-sungstemperatur erniedrigt wird.

14. Verfahren nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erniedrigung der Temperatur des durch die Düsen geleiteten Glases Kühlluft gegen die Düsen gerichtet wird.

15. Verfahren nach Patentanspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur des geschmolzenen Glases von dem Bereich von 1150 bis 1315°C aus um 50 bis 150°C gesenkt wird.

16. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die durch das Abziehen des überfluteten Glases von der Düsenplatte sich ausbildenden Einzelfäden zunächst mit einer Geschwindigkeit von etwa 1,27 cm pro Sekunde abgezogen werden.

17. Verfahren nach Patentanspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abziehen des überfluteten Glases von der Unterseite der Düsenplatte und der Ausbildung der Einzelfäden die Glasströmung durch die Düsen hindurch wieder erhöht und zugleich der aufwärts gerichtete Gasstrom gegen den mit den Düsen versehenen Bereich der Düsenplatte gerichtet wird.

18. Verfahren nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Glasströmung durch die Düsen hindurch die Temperatur der Düsenplatte erhöht wird.

19. Verfahren nach Patentanspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit für den Abzug der Fasern auf einen Wert oberhalb etwa 1500 m pro Minute erhöht wird, und dass der Druck des aufwärts gerichteten Gasstroms während der Erhöhung der Temperatur der Düsenplatte korrelativ gesteuert wird, um eine asymptotische Konfiguration der Glaskonen aufrechtzuerhalten.

20. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekenn5

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zeichnet, dass die Blaseinrichtung (44) eine Düse (45) enthält sowie eine Zufuhrleitung (47) für Druckgas, und dass die Düse 2,5 bis 50 cm unterhalb der Düsenplatte (22) angeordnet ist.

21. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) mit einer Stromleitung (38, 40) verbunden ist, und dass zur Steuerung der Temperatur der Düsenplatte Mittel zur Regelung des Stromflusses durch die Stromleitung vorgesehen sind.

22. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzebehälter (16) eine Hülse (18) aufweist, in der sich eine Säule (14) aus geschmolzenem Glas befindet, und dass unterhalb der Hülse im Übergang zur Düsenplatte (22) ein Basisteil (20) angeordnet ist.

23. Vorrichtung nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass um den Schmelzebehälter (16) eine Isolierung (46,48) angeordnet ist, die im Bereich der Hülse (18) einen Ringspalt (50) um die Hülse bildet, und dass innerhalb des Ringspalts eine Heizeinrichtung (52) angeordnet ist, welcher Heizeinrichtung eine Regeleinrichtung zugeordnet ist, um Wärmeverluste an der Aussenseite des Schmelzebehälters zu kompensieren.

24. Vorrichtung nach Patentanspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende des Schmelzebehälters (16) ein Ventil (28, 39) angeordnet ist, welches das Innere des Schmelzebehälters mit einem Vorrat (30) an geschmolzenem Glas verbindet, und dass dem beweglichen Ventilteil (28) des Ventils ein Regulator (36) zugeordnet ist.

25. Vorrichtung nach Patentanspruch 2 und 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (34) zur Ermittlung der Höhe der Glassäule (14) innerhalb des Schmelzebehälters (16) vorgesehen ist, welche ein die jeweilige Höhe anzeigendes Signal erzeugt, auf das der Ventilregulator (36) anspricht, um die Höhe der Glassäule konstant zu halten.

26. Vorrichtung nach Patentanspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstand oberhalb des Vorrats (30) an geschmolzenem Glas eine weitere Isolierung (54) angeordnet ist, und dass sich der Ventilregulator (36) oberhalb dieser weiteren Isolierung befindet.

27. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) mit dem Basisteil (20) des Schmelzebehälters (16) verbunden ist.

28. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) aus einer Platinlegierung besteht.

29. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen am Umfangsrand des mit den Düsen (24) versehenen Bereichs der Düsenplatte (22) einen grösseren Durchmesser haben als die übrigen Düsen.

30. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (24) mit einer Dichte von mindestens 50 Düsen pro 6,45 cm2 in der Düsenplatte (22) angeordnet sind.

31. Vorrichtung nach Patentanspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (24) mit einer Dichte von mindestens 100 Düsen pro 6,45 cm2 in der Düsenplatte (22) angeordnet sind.

32. Vorrichtung nach Patentanspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (24) mit einer Dichte von mindestens 200 Düsen pro 6,45 cm2 in der Düsenplatte (22) angeordnet sind.

33. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des mit Düsen (24) versehenen Bereichs der Düsenplatte (22) mindestens zehn Reihen von Düsen in jeder Richtung angeordnet sind.

34. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mit den Düsen (24) versehene Bereich der Düsenplatte (22) mindestens 1,25 cm breit ist.

35. Vorrichtung nach Patentanspruch 34, dadurch gekenni zeichnet, dass der mit den Düsen (24) versehene Bereich der Düsenplatte (22) mindestens 2,5 cm breit ist.

36. Vorrichtung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (22) eine praktisch ebene Platte ist, auf deren Unterseite sich kapillare Rillen befinden, die einander benachbarte Düsen (24) miteinander verbinden.

37. Vorrichtung nach Patentanspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass jede Düse (24) mittels der kapillaren Rillen mit mindestens zwei benachbarten Düsen verbunden ist.

38. Vorrichtung nach Patentanspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass nur die am Umfang des mit den Düsen (24) versehenen Bereichs der Düsenplatte (22) gelegenen Düsen durch kapillare Rillen miteinander verbunden sind.

In neuerer Zeit hat der Verbrauch an Glasfasern (worunter hier nicht nur kürzere Fasern, sondern auch längere Fäden oder Filamente verstanden sein sollen) beträchtlich zugenommen, so dass Glasfasern in einer entsprechend grossen Menge produziert werden müssen. Dabei hat sich das Hauptinteresse darauf gerichtet, die Produktionsleistung der Herstellungs-Anlagen zu steigern.

Zur Herstellung von Glasfasern, und zwar insbesondere zur Herstellung längerer Fäden aus Glas, wird im allgemeinen eine Düseneinrichtung mit einer Anzahl von Einzeldüsen verwendet. Dieser Düseneinrichtung ist ein Schmelzebehälter, z.B. eine kleine Wanne, ein Trog oder dergleichen, so zugeordnet, dass geschmolzenes Glas, welches sich in dem Schmelze-Behälter befindet, durch die Düsen hindurch nach unten austreten kann, wobei es sich unterhalb der Düsenöffnungen zunächst zu einem Konus aus geschmolzenem Glas formt, der dann in einen Glasfaden übergeht. Die einzelnen Glasfäden können dabei ggfs. auch mit einem mechanischen Zug nach unten gezogen werden.

Bei den bisher verwendeten Düseneinrichtungen sind die einzelnen Düsen durchweg als sogenannte «Spitzendüsen» ausgebildet, d.h. die Düsen besitzen ein über die Ebene der Düseneinrichtung hinaus nach unten vorstehendes isoliertes Mundstück, das ggfs. noch mit Kühlrippen oder anderen Kühleinrichtungen versehen sein kann und das eine ordnungsgemässe Separation der einzelnen Glas-Konen sicherstellen soll. Bei einer solchen Ausbildung der Düseneinrichtung können jedoch nur verhältnismässig wenig Düsen pro Flächeneinheit der Düseneinrichtung vorgesehen sein, so dass der Durchsatz einer Düseneinrichtung entsprechend begrenzt ist. Ausserdem ist eine solche Düseneinrichtung normalerweise auch ziemlich teuer, weil eine unmässige Menge an kostbarem Platin (dem üblicherweise verwendeten Metall) benötigt wird, sehr komplexe Düsengestaltungen erforderlich sind, oft unter erhöhtem Druck gearbeitet werden muss und demzufolge Druckerzeugungsmittel und druckbeständige Schmelzebehälter eingesetzt werden müssen, usw.

Es ist das Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Düsenplatte anzugeben, welche weniger aufwendig und billiger als bisher hergestellt werden kann und zugleich einen höheren Durchsatz als bisher ermöglicht.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren zur Herstellung von Glasfasern erreicht, bei dem diese Fasern von Glaskonen abgezogen werden, die aus geschmolzenem Glas bestehen und sich an den Austrittsöffnungen der Düsen einer praktisch ebenen und mindestens vier in einem beim Nichtabziehen der Fasern vom austretenden geschmolzenen Glas überflutbaren Abstand voneinander angeordneten Düsenreihen aufweisenden Düsenplatte bilden, während ein Gasstrom auf den die Austrittsöffnungen aufweisenden Bereich der Düsenplatte gerichtet ist, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Düsenplatte kontrolliert erwärmt wird, um den Durchfluss des Glases durch die Düsen zu steuern, der

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Gasstrom eine sich aufwärts bewegende Gassäule bildet, die auf den die Austrittsöffnungen und die daran ausgebildeten Glaskonen aufweisenden Bereich der Düsenplatte auftrifft und dessen Menge, Geschwindigkeit und Auftreffwinkel derart eingestellt werden, dass das aus den Austrittsöffnungen austretende Glas während des Abziehens der Fasern ausreichend gekühlt wird, um das Überfliessen der Düsenplatte zwischen den Austrittsöffnungen zu vermeiden und dadurch eine gleichmässige Ausbildung der Glaskonen und die Trennung zwischen den einzelnen Konen zu gewährleisten, und das Gas vom Bereich der Austrittsöffnungen über die Oberfläche der Platte in allen Richtungen nach aussen geführt und ungleichmässiges Abführen des Gases in der Nachbarschaft der Düsenplatte vermieden und eine Quelle für von den abgezogenen Fasern mitgeführtes Glas gebildet wird.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens enthält einen Behälter zum Aufnehmen eines Vorrats an geschmolzenem Glas, eine an der Grundfläche dieses Behälters angeordnete, praktisch ebene Düsenplatte mit mindestens vier in einem beim Nichtabziehen der Fasern vom austretenden geschmolzenen Glas überflutbaren Abstand voneinander angeordneten Düsenreihen zum Abziehen von Glasfasern von den Austrittsöffnungen der Düsen und eine Blaseinrichtung, um einen Glasstrom gegen den die Austrittsöffnungen aufweisenden Bereich der Düsenplatte zu leiten und ist gekennzeichnet durch eine Heizeinrichtung zum kontrollierten Erwärmen der Düsenplatte, um den Durchfluss des Glases durch die Düsen zu steuern, unter der Düsenplatte angeordnete Blaseinrichtung, um den Gasstrom in Form einer Gassäule nach oben und auf den die Austrittsöffnungen und die daran ausgebildeten Glaskonen aufweisenden Bereich der Düsenplatte zu richten und dessen Menge, Geschwindigkeit und Auftreffwinkel derart einzustellen, dass das aus den Austrittsöffnungen austretende Glas während des Abziehens der Fasern ausreichend gekühlt wird, um das Überfliessen der Düsenplatte zwischen den Austrittsöffnungen zu vermeiden und dadurch eine gleichmässige Ausbildung der Glaskonen und die Trennung zwischen den einzelnen Konen zu gewährleisten, und das Gas vom Bereich der Austrittsöffnungen über die Oberfläche der Platte in alle Richtungen nach aussen geführt und ungleichmässiges Abführen des Gases in der Nachbarschaft der Düsenplatte vermieden und eine Quelle für von den abgezogenen Fasern mitgeführtes Gas gebildet wird.

Die bei dem neuen Verfahren verwendete Anordnung einer einfachen ebenen Platte mit engständigen Durchgangsbohrungen ermöglicht, pro Flächeneinheit der Düsenplatte wesentlich mehr Düsen anzuordnen als bei den bisherigen Spitzendüsen, so dass sich allein schon dadurch eine entsprechende Durchsatzerhöhung einstellt. Derartige ebene Düsenplatten mit einfachen und engständigen Durchgangsbohrungen konnten bislang für die Herstellung von Glasfasern nicht verwendet werden, weil bei solchen engständigen Durchgangsbohrungen das aus den Düsen austretende Glas die Unterseite der Düsenplatte überflutet und damit die Ausbildung individueller Glaskonen verhinderte. Durch die Verwendung des aufwärts gerichteten Gasstromes kann eine solche Düsenplatte mit einfachen engständigen Durchgangsbohrungen ausreichend gekühlt und folglich eine stabile Konusausbildung und damit eine sichere Separation der Konen erreicht werden.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile sind vielgestaltig. Beispielsweise kann die Herstellung der Düsenplatte (und damit des Schmelzebehälters, von dem die Düsenplatte einen Bestandteil bildet) vereinfacht werden, und es kann sehr viel weniger teures Platin verwendet werden als bei den bisher gebräuchlichen Düsenplatten mit Spitzdüsen. Im Vergleich zu diesen bisher gebräuchlichen Düsenplatten wird bei der neuen Düseplatte auch sehr viel weniger Strahlungswärme an die Umgebung abgegeben, was ermöglicht, das Bedienungspersonal besser gegen Strahlungswärme zu schützen. Die verminderte Abgabe von Strahlungswärme führt aber auch dazu, dass zum Heizen der Düsenplatte weniger elektrische Energie notwendig ist. Dieser letztgenannte Vorteil ist beim Vergleich von Düsenplatten der bisher gebräuchlichen Art mit der neuen Düsenplatte und mit gleichem Durchsatz besonders auffällig.

Da hohe Flächendichten an Düsen, d.h. eine grosse Anzahl von Düsen pro Flächeneinheit der Düsenplatte, realisiert werden können, ergibt das neue Verfahren eine verbesserte Produktionsleistung pro Flächeneinheit der Düsenplatte. Darüberhinaus kann aber auch pro Düse selbst ein erhöhter Durchsatz, wiederum im Vergleich zu konventionellen Düsenplatten mit Spitzdüsen, erreicht werden, und zwar hauptsächlich wegen einer auf einem «Skin Effekt» beruhenden Pumpwirkung beim Kühlen der Glaskonen durch das rasch strömende Gas, wegen der kürzeren Länge der Düsen und auch wegen der höheren Temperatur am Austrittsende der Düsen. Die erzeugten Glasfasern haben eine gute Gleichmässigkeit, obwohl für deren Herstellung keine komplizierte Vorrichtung benötigt wird. Insbesondere kann auf komplizierte Kühlrippen, Kühlflossen u. dgl., Hauben- und Schatanordnungen, gebogene druckfeste Schmelzebehälter und entsprechende Düsen sowie Drucksysteme verzichtet werden. Es ist auch nicht nötig, ein nichtatmosphärisches Gas, das mit Kohlenstoff-Plattie-rungs-Gasen gemischt ist, um eine nichtbenetzbare Kohlen-stoff-Barriere zu erzeugen und nichtbenetzbare Legierungen für die Düsenplatte zu verwenden. Einfacherweise kann als Kühlmittel gewöhnliche Luft verwendet werden.

Das neue Verfahren ist hinsichtlich der Anzahl der mit einer Düsenplatte herstellbaren Glasfäden sehr flexibel. Es ist ohne Schwierigkeiten möglich, mit einer einzigen Düsenplatte Stränge mit 1600,2000,3200,4000,20 000 und auch noch mehr Fäden zu ziehen, weshalb für viele Anwendungen auf Vorspinnoperationen verzichtet werden kann.

Eine sehr hohe Flexibilität besteht auch bei der Auswahl der Aufwickel-Geschwindigkeiten. Geringere Aufwickel-Geschwindigkeiten führen zu einer Verminderung der Gefahr eines Brechens der Fäden. Demgemäss lassen sich mit dem neuen Verfahren kommerziell akzeptable Produktionsraten (in kg Glas) dadurch bewirken, dass mehr Düsen und geringere Aufwickel-Geschwindigkeiten verwendet werden. Aber auch selbst bei höheren Aufwickel-Geschwindigkeiten wurde gefunden, dass das gefürchtete «Snap-Out», nämlich das gleichzeitige Brechen einer grossen Anzahl von Fasern zu praktisch der gleichen Zeit, nicht eintritt. Da die Düsenplatte mit dem sich mit hoher Geschwindigkeit aufwärts bewegenden Gas, das sich dann längs der Düsenplatte aus dem Düsenbereich heraus nach aussen bewegt, praktisch gegen die äussere Umgebung abgeschirmt ist, kann aus der Umgebung kein Fremdgas (welches Verunreinigungen tragen kann, die die Fäden verschmutzen und ein Brechen der Fäden verursachen können) in den Bereich der flüssigen Glaskonen gezogen werden, so dass die Atmosphäre um die Konen herum sauberer ist als bisher.

Die höhere Flächendichte an Düsen und damit die verhältnismässig grosse Anzahl von Fasern, die pro Düsenplatte erzeugt wird, führt weiterhin noch zu Vorteilen bei dem sogenannten «Schmälzen» der Glasfäden. Dieses Schmälzen geschieht normalerweise dadurch, dass die Glasfäden mittels einer Walze oder auch eines Zerstäubers mit flüssiger Schmälze (auch als Dressing, Binder oder Gleitmittel bezeichnet) beschichtet werden. Wegen der grossen Anzahl an Fäden ergibt sich bei diesem Schmälzen ein geringerer Verlust und damit ein geringerer Verbrauch an flüssiger Schmälze als bei den herkömmlichen Verfahren. Es scheint auch so, dass durch eine Art Scheuerwirkung der Glasfäden aneinander die Aufnahme überschüssiger Schmälze durch die einzelnen Fäden vermieden wird, so dass ein nachträgliches Abtropfen der Schmälze von den Fäden wesentlich vermindert ist. Das wies

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derum führt zu einer Verminderung einer Verunreinigung sowohl der Umgebungsluft als auch des Arbeitsplatzes durch die Schmälze und damit zu sauberen Arbeitsbedingungen.

In gleicher Richtung wirkt sich auch die Tatsache aus, dass durch das rasche Abschrecken des Glases die Abgabe von verdunstbaren Glasbestandteilen an die Umgebung vermindert wird. Die geringere Menge an abgegebenen verdampfbaren Bestandteilen kann durch das Kühlgas, welches von dem mit den Düsenöffnungen versehenen Bereich der Düsenplatte aus seitlich nach aussen strömt, leicht vom Arbeitsplatz fortgeführt werden.

Schliesslich ist aber auch die Qualität der nach dem neuen Verfahren erzeugten Glasfasern höher als bei den herkömmlichen Prozessen. Infolge der raschen Abschreckung des Glases (in der Grössenordnung 100:1, verglichen mit herkömmlichen Verfahren und Einrichtungen) und infolge der dadurch verminderten Verluste an verdampfbaren Glasbestandteilen bekommen die einzelnen Glasfäden eine Zusammensetzung, die besser der Zusammensetzung des geschmolzenen Glases im Glasbad entspricht. Darüberhinaus führt die beträchtlich grössere Kühlung des Glases in den flüssigen Glaskonen durch Leitung und Konvektion, anstatt durch die bisher übliche Kühlung durch Strahlung, zu besser getemperten Glasfäden.

Zur Durchführung des neuen Verfahrens können ohne weiteres ein konventioneller Glasschmelzofen mit konventionellem Zubehör, wie Heizeinrichtungen für den Schmelzebehälter, Applikatoren für die Schmälze sowie Aufwickeleinrichtungen, verwendet werden. Es ist auch möglich, bereits existierende Anlagen zur Durchführung des neuen Verfahrens umzubauen, indem der Schmelzebehälter modifiziert wird und indem die erforderlichen Einrichtungen für das Kühlgas vorgesehen werden.

Zur Durchführung des neuen Verfahrens genügt es, die Höhe der Säule an geschmolzenem Glas oberhalb der Düsenplatte auf die in üblichen Glasschmelzöfen gebräuchlichen Höhe einzustellen, d.h. im allgemeinen auf einen Wert von etwa 20 bis 35 cm. Das neue Verfahren kann aber auch mit Glassäulen, von sehr viel geringerer Höhe bis etwa 2,5 cm oder weniger praktiziert werden. Andererseits können auch Druckeinrichtungen vorgesehen sein, obgleich Drücke oberhalb derjenigen, die durch die Höhe der Säule an geschmolzenem Glas erzeugt werden, verhältnismässig aufwendige Einrichtungen erfordern, die auch im Betrieb zu Schwierigkeiten führen können. Die Temperatur des eingesetzten geschmolzenen Glases hängt naturgemäss vom jeweils verwendeten Glastyp ab. Bei dem gebräuchlichen Glas des Typs liegt die Temperatur des geschmolzenen Glasbades im Bereich von etwa 1150 bis 1315°C. Für andere Glastypen lässt sich die erforderliche Glas-Temperatur leicht routinemässig ermitteln.

Die zur Durchführung des neuen Verfahrens verwendete Düsenplatte kann aus jeder Legierung bestehen, die zum Betrieb unter den Bedingungen der Glasfaser-Herstellung akzeptabel ist. Diese Legierung kann benetzbar oder nichtbenetzbar sein. Als geeignet haben sich erwiesen eine übliche Platin-Legierung aus 80% Platin und 20% Rhodium, oder aber auch eine Legierung aus 90% Platin und 10% Rhodium. Weiterhin können auch mit Zirkonerde-Körnern stabilisierte Platin-Legierungen, die einen Kriech-Widerstand besitzen, eingesetzt werden.

Die Oberfläche der Düsenplatte sollte weitgehend eben sein. Ohne Nachteil können aber auch Platten verwendet werden, die kleine Einbuchtungen haben oder eine leicht konkave und/oder konvexe Konfiguration. Solche konkaven bzw. konvexen Konfigurationen können beispielsweise durch wärmebedingte Verwerfungen einer ursprünglich ebenen Düsenplatte entstehen, sie sind aber ohne weiteres tolerierbar. Im Bedarfsfall kann die Düsenplatte aber auch auf der Seite des geschmolzenen Glases (also zum Inneren des Schmelzebehälters hin) mit Rippen oder mit einer Wabenstruktur oder dergleichen ausgesteift werden.

Bei den bisher üblichen Spitzendüsen ist es bekannt, ein Kühlgas (z.B. Luft) zu verwenden, welches die Düsen auf einen Wert beträchtlich unterhalb der Masse-Temperatur der Düseneinrichtung herunterkühlt. Durch diese starke Kühlung der Düsen wird auch das durch die Düsen hindurch fliessende Glas gekühlt, so dass es viskoser wird und weniger leicht flies-sen kann. Damit wirken die Düsen gewissermassen als eine Art «thermisches Ventil», welches den Glas-Durchsatz durch die Düsen hindurch vermindert. Bei der Durchführung des neuen Verfahrens dagegen kann die Metall-Temperatur im Bereich der Auslassöffnungen der Düsenlöcher im Bereich der Masse-Temperatur der Düsenplatte liegen, so dass nachteilige Effekte nach Art eines «thermischen Ventils» nicht in spürbarem Umfang auftreten.

Die Dicke der Düsenplatte ist eine Funktion der Grösse des Schmelzebehälters, der Festigkeit der verwendeten Legierung, der Grösse der Düsen, der Flächendichte an Düsen usw. Im allgemeinen braucht die Düsenplatte nicht stärker als etwa 1,5 mm zu sein, und es wurden sogar auch schon Düsenplatten von etwa 1 mm Stärke erfolgreich eingesetzt. Der mit den Düsen versehene Bereich der Düsenplatte kann rechteckig, quadratisch, aber auch mit abgerundetem Umfang versehen sein. Der Bereich kann auf seiner kürzeren Seite etwa 1,2 cm, vorzugsweise aber mindestens etwa 2,5 cm lang sein. Es sind aber auch Bereiche mit einer Fläche von 25 X 25 cm brauchbar.

Wie auch bei der konventionellen Praxis ist bei einer Vorrichtung zur Durchführung des neuen Verfahrens der Schmelzebehälter oder die Düsenplatte mit Heizeinrichtungen versehen. Im allgemeinen wird dabei eine elektrische Widerstandsheizung verwendet.

Der Durchmesser der Düsen in der Düsenplatte ist vorzugsweise geringer als etwa 2,5 mm, es können Durchmesser von nur 0,5 mm und weniger verwendet werden. Das Muster der Anordnung der Düsen steht normalerweise zur freien Wahl, die Düsen können in quadratischem, hexagonalem oder auch jedem anderen gewünschten Muster angeordnet werden. Um den mit den Düsen versehenen Bereich der Düsenplatte optimal ausnutzen zu können, sollten die Düsen, von Mittellinie zu Mittellinie gemessen, nicht weiter als 2 Durchmesser von einander entfernt sein. Abstände von etwa 1,25 bis etwa 1,7 Durchmesser, wiederum von Mittellinie zu Mittellinie gemessen, sind bevorzugt. Bei den kleineren Düsen kann das Metall zwischen zwei benachbarten Löchern sehr schmal werden, beispielsweise können sich Stege von nur 0,025 mm Breite ergeben. Im übrigen hängt der Abstand der Düsen zum Teil auch von der Dicke der Düsenplatte ab. Falls gewünscht,

können in der Düsenplatte periodische Bereiche ohne Düsen vorgesehen sein, um die gesamte Anordnung zu verstärken. In einem solchen Fall muss allerdings sorgfältig darauf geachtet werden, dass kein ungleichmässiger Luftstrom um die Glaskonen herum entsteht.

In der Düsenplatte sind mindestens vier Reihen von Düsen, vorzugsweise aber mindestens etwa zehn oder elf Reihen von Düsen vorhanden, und noch besser werden mindestens etwa fünfzehn Reihen von Düsen (in jeder Richtung) verwendet. Infolge des geringen Abstandes zweier benachbarter Düsen, der sowohl für die Düsen innerhalb einer Reihe als auch für die Düsenlöcher zwischen zwei benachbarten Reihen gilt, kann das austretende Glas, wenn es nicht abgezogen wird, den Abstand zwischen den benachbarten Düsen überfluten, was der gegenwärtigen Praxis diametral entgegengeesetzt ist. Eine mit derartig engständigen Düsen (ohne Düsenspitzen oder Mundstücke) versehene Düsenplatte wird normalerweise sofort und vollständig von dem aus den Düsen austretenden Glas überflutet, so dass sich keine für die praktische Produktion notwendige Separation einzelner Glaskonen einstellt. Mit s

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dem neuen Verfahren ist jedoch die Verwendung einer solchen Düsenplatte ohne weiteres möglich, weil, wie schon eingangs erwähnt, der aufwärts gegen die Düsenplatte gerichtete rasche Gasstrom die Ausbildung separater Glaskonen und deren Aufrechterhaltung sicherstellt. Im übrigen wird die Brauchbarkeit einer solchen Düsenplatte bei dem neuen Verfahren auch nicht dadurch beeinträchtigt, dass die Düsenplatte unter den normalen Betriebsbedingungen (Glas-Druck und Glas-Tempe-ratur kurz oberhalb der Platte) doch einmal überfluten sollte und damit die ungehinderte Produktion unterbricht. Eine Produktions-Effizienz von mindestens 90% gilt allgemein als sehr wünschenswert, und eine derartige Effizienz, sogar noch eine grössere, lässt sich mit dem neuen Verfahren sehr leicht erreichen.

Für praktische Produktionszwecke ist eine Flächendichte der Düsen von mindestens 50 Düsen pro 6,45 cm2 (eine Düse pro 12,9 mm2) geeignet. Bevorzugt wird eine Flächendichte von mindestens 100 Düsen pro 6,45 cm2 (eine Düse pro 6,45 cm2) und am zweckmässigsten ist eine Flächendichte von 200 Düsen pro 6,45 cm2 (eine Düse pro 3,23 cm2). Bei sehr kleinen Düsen-Durchmessern kann die Flächendichte der Düsen auch Werte von etwa 500 bis 1000 Düsen pro 6,45 cm2 (eine Düse pro 1,29-0,65 mm2) annehmen. Die Tatsache, dass die Flächendichte jeweils auf 6,45 cm2 (entspricht 1 Square Inch im angelsächsischen Mass-System) bezogen wurde, bedeutet nicht, dass der tatsächlich von den Düsen bedeckte Bereich jeweils 6,45 cm2 betragen muss. Wie schon vorangehend erwähnt, kann der tatsächlich von den Düsen bedeckte Bereich grösser oder kleiner als 6,45 cm2 sein.

Als Kühlgas wird bei dem neuen Verfahren in erster Linie Luft verwendet, weil diese billig in beliebigen Mengen zur Verfügung steht. Die Luft kann dabei Umgebungstemperatur haben, sie kann aber auch erwärmt oder gekühlt sein. Weiterhin können Dampf, fein dispergiertes Wasser, andere flüssige Tröpfchen und dergleichen der Luft zugemischt sein, um im Bedarfsfall deren Kühlkapazität zu erhöhen. Auch andere Gase, wie z.B. Stickstoff, Kohlendioxyd o. dgl. können in Kombination mit Luft oder anstelle von Luft verwendet werden. Generell wird ein nicht-reduzierendes Gas bzw. ein nicht-reduzierendes gasförmiges Fluidum, welches keine reduzierende Atmosphäre im Bereich der Glaskonen und der Düsenplatte erzeugt, bevorzugt. Reduzierende Gase, wie Methan, Äthan o- dgl. werden demgegenüber nicht bevorzugt, sie können im Bedarfsfall aber auch verwendet werden. Da das Gas primär für Kühlzwecke benötigt wird, sind Gastemperaturen im Bereich der Zimmertemperatur und weniger (z.B. etwa 38°C oder weniger) bevorzugt. Die Vorteile des neuen Verfahrens lassen sich grundsätzlich aber auch mit einem wärmeren Gas mit einer Temperatur bis zu z.B. etwa 260°C erreichen, vorausgesetzt, dass dann das Gasvolumen entsprechend ver-grössert wird, um die notwendige Kühlkapazität zu ergeben. Da Luft das bevorzugte Gas ist, sind alle nachfolgenden speziellen Zahlenangaben auf Luft bezogen. Für die Verwendung anderer Kühlgase gelten entsprechend andere Zahlenangaben, die sich aber unschwer ermitteln lassen.

Zur Inbetriebnahme einer zur Durchführung des neues Verfahrens geeigneten Vorrichtung kann in verschiedener Weise vorgegangen werden. Wenn beispielsweise sich vom vorhergehenden Betriebsende aus die Temperatur der Düsenplatte um bis zu 1000° vermindert hat und im übrigen die Glasmasse innerhalb des Schmelzebehälters auf der Betriebstemperatur von beispielsweise etwa 1150 bis 1315°C gehalten wurde, besteht eine Möglichkeit darin, die Düsenplatte auf eine Temperatur etwa im Bereich der Entglasung-Temperatur des Glases, die für Glas des Typs E zwischen etwa 1083 und 1105°C liegt, zu erhöhen. Dadurch wird eine dünne Glasschicht innerhalb der Düsenplatte auf die gleiche Temperatur gebracht, während die auf Betriebstemperatur gehaltene

Masse des Glases innerhalb des Schmelzebehälters davon nicht beeinflusst wird. Als Folge dieser Temperaturerhöhung der Düsenplatte fliesst eine geringe Glasmenge, die zuvor mit der Düsenplatte im Kontakt gestanden hatte, durch die Düsen aus, und zwar in der Form gesonderter Ströme. Diese ausfliessende geringe Glasmenge benetzt und überflutet die Unterseite der Düsenplatte nicht, selbst wenn die Düsenplatte aus einer benetzbaren Legierung hergestellt ist. Es entstehen somit von vorneherein Einzelfäden, die zwar zunächst noch sehr spröde sind, die sich aber bei sorgfältiger Handhabung langsam abziehen lassen. Wenn danach die Temperatur der Düsenplatte auf Werte oberhalb des Entglasungs-Bereichs erhöht und zugleich die Luftkühlung einjustiert wird, lässt sich die geringe Menge an entglastem Glas schnell und vollständig ausspühlen, und danach kann das Glas dann in üblicher Weise weiterbehandelt werden.

Eine andere Methode der Inbetriebnahme besteht darin, die Temperatur des Glases in der Nähe der Düsenplatte durch entsprechende Temperaturerhöhung der Düsenplatte selbst so zu erhöhen, dass das Glas gering viskos wird und unter dem Druck der Säule an geschmolzenem Glas innerhalb des Schmelzebehälters rasch aus den Düsen der Düsenplatte aus-fliesst. Infolge der Benetzungsfähigkeit des Glases und der Engständigkeit der Düsen wird dabei die Unterseite der Düsenplatte überflutet, und es bildet sich auf der Unterseite der Düsenplatte ein immer schwerer werdendes Glasvolumen aus, welches schliesslich abreisst und dabei die einzelnen Glasfäden mit sich zieht. Sobald das Volumen des überfluteten Glases schwer genug geworden ist und die anfängliche Abziehkraft liefert, ist es allerdings notwendig, die Strömung des flüssigen Glases durch die Düsen zu vermindern, weil sonst keine Separation in einzelne Glaskonen und damit keine Ausbildung von einzelnen Glasfäden eintritt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird diese Regelung der Strömungsgeschwindigkeit des Glases durch eine entsprechende Temperaturregelung der Düsenplatte bewirkt. Bei einer anderen, ebenfalls sehr vorteilhaften Ausführungsform kann der elektrische Stromfhiss zur Düsenplatte konstant gehalten werden, und die Verminderung der Temperatur der Düsenplatte zum Zwecke der Separation der einzelnen Glaskonen kann dadurch erfolgen, dass eine stetige Strömung an Kühlluft auf die Platte gerichtet wird. Sobald die Separation eingetreten ist, kann dieser Strom an Kühlluft vermindert werden, damit sich die Düsenplatte aufwärmen und in der vorangehend beschriebenen Weise arbeiten kann.

Die zweitgenannte Methode der Inbetriebnahme ist im allgemeinen etwas schneller als die erstgenannte Methode. Eine weitere Beschleunigung der Separation der einzelnen Glaskonen lässt sich erzielen, wenn nach dem Überfluten der Unterseite der Düsenplatte die Temperatur der Düsenplatte in den Bereich oder an den Rand des Bereiches der Entglasungs-Temperatur des Glases vermindert wird. Durch diese Temperaturverminderung, die normalerweise eine Temperaturverminderung um etwa 50 bis 150°C bedeutet, bewirkt, dass die Düsenplatte als eine Art «thermisches Ventil» für die Strömung des geschmolzenen Glases wirkt und praktisch den Glasfluss durch die Düsen hindurch stoppt. Dadurch wird es leichter möglich, das überflutete Glas an der Unterseite der Platte zum Abfliessen zu bringen oder ggf. (z.B. mit Hilfe eines Glasstabes) von der Unterseite der Düsenplatte abzuziehen, wobei sich dann die gewünschte Separation einstellt.

Die Geschwindigkeit für den Abzug des Glases sollte am Anfang der Inbetriebnahme verhältnismässig gering sein (generell etwa im Bereich von 1,2 bis 1,3 cm/Sek.), um eine zu starke Ausdünnung mit der Folge eines unerwünschten Abrisses der sich bildenden Glasfäden zu verhindern und um zu ermöglichen, dass sich das an der Oberfläche der Düsenplatte anhaftende Glas langsam in den abgezogenen Hauptstrom s

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hineinzieht. Eine solche bedächtige und langsame Geschwindigkeit für das Abziehen des Glases sollte möglichst so lange aufrechterhalten bleiben, bis die Unterseite der Düsenplatte frei von Glas ist und die Separation der einzelnen Glaskonen eingetreten ist. Zu diesem Zeitpunkt ist es, um eine Ausdünnung und einen Abriss der Fäden zu vermeiden, notwendig, die Strömungsgeschwindigkeit des Glases durch die Düsen hindurch wieder zu vergrössern, was zweckmässig durch ein leichtes Anwärmen der Düsenplatte geschieht. Durch das Anwärmen der Düsenplatte auf eine etwas höhere Temperatur spricht das zuvor durch die Temperaturerniedrigung geschlossene «thermische Ventil» in Öffnungseinrichtung an, d.h. es stellt sich wieder eine begrenzte Strömungsgeschwindigkeit an geschmolzenem Glas durch die Düsen hindurch ein. Die sich dabei unterhalb der Mündungen der einzelnen Düsen ausbildenden Glasfäden können um eine sich sehr langsam drehende Wickelvorrichtung, z.B. eine Spannhülse, aufgewickelt werden. Anschliessend können die Drehgeschwindigkeit der Wickelvorrichtung und die Temperatur der Düsenplatte (also die Strömungsrate durch die Düsenplatte hindurch) simultan und graduell erhöht werden, während zugleich die Luftkühlung durch Absenken des Kühlluftdruckes in angepasster Weise vermindert wird, bis schliesslich eine maximale Abzugsgeschwindigkeit und eine maximale Temperatur erreicht sind.

Während des Betriebes ergibt sich für das durch die einzelnen Düsen hindurchfliessende Glas eine dynamische Saugspannung, und zwar als Folge der beim Abziehen wirksamen Kräfte, denen entgegensteht der Viskositäts-Widerstand des Glases durch die Konen (deren Basen durch Oberflächenspannung an dem Rand der Austrittsöffnungen der Düsen anhaften), die Benetzungsenergie des Glases und das teilweise Vakuum innerhalb der Konen. Durch diese dynamische Saugspannung wird mehr Glas durch die einzelnen Düsen hindurchgezogen, als unter der Wirkung der Schwerkraft allein durch sie hindurchfliessen würde. Es ergibt sich ein stetiger Glasfluss zu den einzelnen Fäden hin, und ein Überfluten der Düsenplatte wird vermieden.

Um eine asymptotische Geometrie der Glaskonen unterhalb der Düsen und damit eine ordnungsgemässe Separation der einzelnen Glasfäden aufrechtzuerhalten, ist es vorteilhaft, die einzelnen Glaskonen und die sich daraus bildenden Fäden im wesentlichen identisch zu kühlen und ausserdem eine richtige Korrelation zwischen der Abzugsgeschwindigkeit, der Temperatur der Düsenplatte und der Strömungsgeschwindigkeit durch die einzelnen Düsen hindurch aufrechtzuerhalten. Zur gleichförmigen Kühlung der einzelnen Glaskonen und Glasfäden dient der von der Blaseinrichtung aus gegen die Düsenplatte gerichtete rasche Gasstrom (vorzugsweise Luft). Dabei hängt der Abstand der Blaseinrichtung von der Düsenplatte ab von der Grösse des mit den Düsen versehenen Bereichs der Düsenplatte, von der Grösse der Luftdüsen und dergleichen. Generell kann dieser Abstand im Bereich zwischen etwa 2 und 50 cm liegen, er beträgt bei den weiter unten erläuterten Luftdüsen etwa 5 bis 10 cm. Bevorzugt wird der sich aufwärts bewegende Luftstrom in einem Abstand von etwa 5 bis 30 cm von der Düsenplatte eingeführt. Wenn der mit den Düsen versehene Bereich der Düsenplatte grösser ist, sollte die Luftdüse für den sich aufwärts bewegenden Luftstrom mindestens 10 cm von der Düsenplatte entfernt sein, so dass der Luftstrom ohne Schwierigkeiten auf den gesamten mit den Düsen versehenen Bereich der Düsenplatte auftreffen kann. Dieser Luftstrom kann sich dabei ohne weiteres zwischen den einzelnen Fäden hindurch zu jedem der Hunderte oder Tausende von Glaskonen bewegen, denn unterhalb der Düsenplatte ist trotz der Engständigkeit der Düsen beträchtlich mehr offener Raum, als Raum von den Glasfäden eingenommen wird.

Trotz des verhältnismässig geringen Raumes, den die Glasfäden einnehmen, reissen die Fäden, infolge ihrer schnellen Bewegung, Luft mit nach unten und wirken damit als eine Art Luftpumpe. Innerhalb der ersten Bruchteile eines Zentimeters unterhalb der Düsen ist der Oberflächenwiderstand der Fäden zwar noch nicht in der Lage, die sich nach aussen schiebenden Luftwirbel so zu beschleunigen, dass die Pumpwirkung infolge Mitreissens der Luft spürbar ist. In grösserem Abstand von der Düsenplatte jedoch werden die Fäden immer enger aneinander gebracht, und die Luft schiebt sich immer fester und schneller mit den Grenzschichten auf den einzelnen Fäden nach unten, d.h. die Pumpwirkung nimmt rapide zu.

Wenn die aufsteigende turbulente Luft die Zwischenräume zwischen den einzelnen Düsen erreicht, reisst sie nach Art eines hexagonalen Sterns auseinander, wobei ein Teil der Luft direkt zum Gebiet zwischen den Fäden strömt, während der Rest perfekt so proportioniert wird, dass er eine gleichmässige 360°C-Kühlung der Glaskonen bewirkt. Diese Kühlluft erwärmt sich dabei und strömt abwärts, wobei sie die Glaskonen und auch die sich daran anschliessenden Fäden auf voller Länge umhüllt und mit den Fäden abwärts gerissen wird. Sie folgt den Fäden in die Zone hoher Pumpwirkung und wird dabei auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt. Ausserdem werden durch den Einfluss der die sich abwärts bewegenden Fäden umgebenden Grenzschichten Luftwirbel erzeugt, in denen eine ständige Durchmischung der aufsteigenden kalten Luft mit der abwärts strömenden warmen Luft stattfindet. Diese ständige Durchmischung führt zu einer gleichförmigen und stabilen Umgebung über die gesamte Länge der gebildeten Fäden hinweg.

Der aufwärts gerichtete Luftstrom hat nicht nur den Zweck, die Oberfläche der Glaskonen zu kühlen und einen mit den Fäden abwärts gezogenen Luftstrom zu ergeben, sondern dient auch dazu, Gebiete von stagnierender Luft, die zu lokalen Überhitzungen und damit zur Gefahr eines Überflutens der Düsenplatte führen können, zu verhindern. Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Teil der aufwärts gerichteten Luft nach dem Auftreffen auf die Unterseite der Düsenplatte sich aus dem mit den Düsen versehenen Gebiet der Düsenplatte seitlich nach allen Richtungen herausbewegt. Dadurch wird insgesamt eine gleichmässige und wirksame Kühlung sichergestellt, die die Ausbildung und Aufrechterhaltung der Separation der Konen und damit der Fäden gewährleistet.

Genau entgegengesetzt zu dem Verhalten üblicher Düseneinrichtungen mit Spitzendüsen wurde festgestellt, dass bei konstanter Aufwickelgeschwindigkeit und konstanter Temperatur der Düsenplatte eine stärkere Luftkühlung zu Fäden von grösserem Durchmesser führt. Offensichtlich wird durch die Oberflächenkühlung in den Glaskonen eine zusätzliche Pumpwirkung erzeugt, wenn die Fäden aus den Konen gezogen werden.

Im normalen Betrieb ist die Länge der Glaskonen, die für das blosse Auge stabil ist, nur sehr kurz, generell beträgt sie nicht mehr als etwa das 2,5fache des Durchmessers der Düsen, und in jedem Fall sind die Glaskonen nicht länger als etwa 3 mm. Unter bevorzugten Betriebsbedingungen ist die Länge der Glaskonen nur um etwa das l,5fache grösser als der Durchmesser der Düsenöffnungen. Oftmals führt die Pumpwirkung, die durch die gekühlte Oberfläche der Konen erzeugt wird, dazu, dass sich die Basen der Konen etwas aufwärts zur Seite der Düsen in der Düsenplatte hin zurückziehen. Die Glastemperatur an der Spitze der Konen liegt etwa bei der Temper-Temperatur des Glases, d.h. im allgemeinen im Bereich zwischen etwa 760 und 930°C.

Der Winkel, mit dem der Luftstrom nach oben gegen die Düsenplatte gerichtet wird, hängt etwas von der Anzahl der Reihen an Düsen und von der Flächendichte der Düsen ab. Generell ergibt sich die beste Prozesskontrolle, wenn der Luftstrom so vertikal zur Düsenplatte angeordnet wird, wie

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dies gerade noch mit der Notwendigkeit, die Glasfäden abwärts zu ziehen, verträglich ist. Beispielsweise kann die Luft in einem Winkel von etwa 40° aus der Horizontalen heraus auf die Düsenplatte gerichtet werden. Untersuchungen an einer Düsenplatte mit 17 Reihen und mit 10 Reihen haben gezeigt, dass sich im kommerziellen Betrieb eine realistische Prozesskontrolle (d.h. die Gewährleistung und Beeinflussung der Separation der Konen) erzielen lässt, wenn der Winkel des Luftstromes bei mindestens etwa 45 bis 46° von der Horizontalen liegt, und wenn er bevorzugt bei mindestens etwa 60° von der Horizontalen liegt. Bei Verwendung von nur wenigen Reihen an Düsen scheint der Winkel des Luftstromes etwas weniger kritisch zu sein. In jedem Fall werden, soweit möglich, Winkel des Luftstromes von etwa 70 bis 85° bevorzugt. Der Ausdruck «Horizontale» bedeutet dabei die Ebene, in der die Düsenplatte normalerweise liegt.

Als Blaseinrichtung kann jede mechanische Anordnung verwendet werden, die einen Massestrom an aufwärts gerichteter Luft erzeugt, d.h. eine einzige sich aufwärts bewegende Luftsäule, die als solche im Bereich der Konen und der Düsenplatte ankommt und auf die Düsenplatte auftrifft. In manchen Fällen ist dabei eine einzige Luftdüse ausreichend, in anderen Fällen können Mehrfach-Düsen oder Schlitz-Düsen zweckmässiger sein. Auch können Ablenkplatten, die die Luft zu einem aufwärts gerichteten Strömungsweg ablenken, eingesetzt werden. Im allgemeinen genügt es, die Luft von einer Seite der Düsenplatte aus auf den mit den Düsen versetzten Bereich der Düsenplatte zu richten, und eine solche Anordnung ist bevorzugt. Falls gewünscht, kann die Luft aber auch von zwei oder mehr Seiten der Düsenplatte aus auf den mit den Düsen versehenen Bereich der Düsenplatte geleitet werden. In jedem Fall sollte der Querschnitt des Luftstroms im Augenblick des Auftreffens auf die Düsenplatte mindestens so gross sein wie der mit den Düsen versehene Bereich der Düsenplatte. Um etwas zusätzlichen Platz für die Anordnung der Blaseinrichtung zu schaffen, kann es im übrigen zweckmässig sein, die Fasern etwas zu einer Seite hin abzuziehen. Der gleiche vorteilhafte Effekt lässt sich aber auch dadurch erreichen, dass die Fasern senkrecht abgezogen werden und die Düsenplatte selbst etwas schräg angeordnet wird.

Die Drücke der Luft, mit denen der aufwärts gerichtete Luftstrom erzeugt wird, lassen sich für den jeweiligen Bedarfsfall leicht ermitteln, sie können zwischen 5 cm Wassersäule bis hinauf zum Bereich von 0,35 bis 0,7 atü liegen und ggf. auch noch grösser sein, je nach Grösse, Anordnung und Positionierung der Düsen usw. Generell werden Drücke von etwa 0,07 bis 0,35 atü bevorzugt, insbesondere für Düsenplatten mit 10 oder mehr Reihen an Düsen. Die lineare Geschwindigkeit der die Luftdüsen verlassenden Luft liegt durchwegs bei mehr als etwa 30 m pro Sekunde und vorzugsweise bei mehr als 60 m pro Sekunde. Luftgeschwindigkeiten von 120 m pro Sekunde und höher können aber auch verwendet werden, die Luftgeschwindigkeiten hängen ebenso wie die verwendeten Luftdrücke teilweise von der Art der Blaseinrichtung ab. Sichergestellt sein muss in jedem Fall lediglich, dass der Luftstrom zum Kühlen der Konen und zum Aufrechterhalten einer stabilen Separation der Konen ausreicht, dass er auf die Düsenplatte auftrifft und jegliche stagnierende Luft in der Nähe der Düsenplatte vermeidet, und dass er eine Quelle für mit den Fasern abwärts gesaugtes Gas bildet. Andererseits darf natürlich aber die Kühlung nicht so prononziert sein, dass die Herstellung der Glasfäden nachteilig beeinflusst wird.

Die Engständigkeit der Düsen und die Stabilität der Glaskonen unterhalb der Düsen hat noch den besonderen Vorteil, dass eine Selbst-Korrektur einer örtlichen Überflutung eintritt, wenn sich durch Brechen eines Fadens während des Betriebs eine solche örtliche Überflutung einstellen sollte. Falls ein Faden bricht, stellt sich an der zugeordneten Düsenöffnung eine Überflutung zum benachbarten Faden hin ein, und dieser benachbarte Faden übt eine zunehmende Abziehkraft auf das überflutete Glas aus, so dass sich die Konus-Ausbildung und damit die Faserbildung auch an der überfluteten Düsenöffnung wieder einstellt. Im Bedarfsfall kann dabei eine lokalisierte Zusatzkühlung, wie sie als solche bekannt ist, z.B. mit einer Hand-Luftlanze, bei den infolge der Überflutung ineinander geflossenen Fasern angewandt werden, um die Überflutung zu beseitigen und die normalen Betriebsbedingungen wieder Iherzustellen.

Um sicherzustellen, dass im Falle eines Fadenbruchs das geschmolzene Glas von der betreffenden Düse aus in kontrollierter Weise flutet, sieht ein Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung kapillare Rillen zwischen den Auslassöffnungen der Düsen vor. Diese kapillaren Rillen haben die Wirkung,

dass sich die Düsenplatte so verhält, als ob sie eine gesteuerte, aber perfekte Benetzbarkeit hätte. Zweckmässig wird dabei jede Düse mit mindestens zwei benachbarten Düsen verbunden, so dass im Falle eines Fadenbruchs ein kontrolliertes Überströmen des Glases von der betreffenden Düse aus zu mindestens einer benachbarten Düse sichergestellt ist. Die kapillaren Rillen können so breit sein wie die Düsen selbst, vorzugsweise haben sie aber eine Breite von nur einem Drittel des Durchmessers der Düsen. Ihre Tiefe kann etwa die Hälfte der Dicke der Düsenplatte betragen.

Im Zusammenhang mit der Inbetriebnahme der Vorrichtung und im Zusammenhang mit der Selbst-Korrektur des Überflutens ist eine Düsenplatte aus einer stark benetzbaren Legierung, die leichter überflutet, gegenüber einer Düsenplatte aus einer sogenannten nicht-benetzbaren Legierung bevorzugt. Natürlich überfluten aber alle Legierungen, sobald die Temperatur des Glases ausreichend hoch ist und das Glas vollständig leicht flüssig ist.

Es hat sich gezeigt, dass die Glaskonen am Umfangsrand des mit den Düsen versehenen Bereichs der Düsenplatte häufig eine leichte Instabilität zeigen, im Vergleich zu den übrigen Glaskonen. Dies beruht darauf, dass sowohl die Düsenplatte als auch das Glas infolge von Wärmeverlusten am Umfangsrand des mit den Düsenlöchern versehenen Bereichs der Düsenplatte etwas kühler sind. Die Stabilität der Glaskonen am Umfangrand des mit den Düsen versehenen Bereichs der Düsenplatte lässt sich aber verbessern, wenn die Düsen am Umfangsrand etwas grösser (beispielsweise um etwa 0,02 mm bis 0,07 mm im Durchmesser) gemacht werden als die übrigen Düsen in der Düsenplatte. Dadurch ergibt sich ein stabiler Betrieb, ohne dass die Gleichförmigkeit der Fadengrössen spürbar beeinträchtigt wird. Da die Hauptmasse des ausströmenden Glases und nicht gerade nur dessen Oberfläche bei den am Umfangsrand angeordneten Düsen etwas kühler ist, fliesst das Glas durch diese Düsen etwas weniger leicht hindurch, so dass der etwas vergrösserte Durchmesser dieser Düsen die verminderte Fliessfähigkeit des Glases kompensiert und im Ergebnis einen Glasfaden von praktisch der gleichen Dicke bildet, wie er auch von den innerhalb gelegenen Düsen geliefert wird. Im übrigen kann es, alternativ oder zusätzlich zur geringfügigen Vergrösserung des Durchmessers der am Umfangsrand gelegenen Düsen, auch zweckmässig sein, der bei den am Umfangsrand gelegenen Düsen etwas stärkeren Tendenz zum Überfluten dadurch zu begegnen, dass nur diese am Umfangsrand gelegenen Düsen mit den kapillaren Rillen versehen werden.

Die Glasfäden werden nach einer gewissen Abkühlung bei dem neuen Verfahren ebenso wie bei allen herkömmlichen Verfahren vorzugsweise noch mit einer üblichen Schmälze beschichtet, was mittels einer Walze oder einer Sprüheinrichtung geschehen kann. Anschliessend werden sie dann aufgewickelt. Die Abzieh- und Aufwickel-Geschwindigkeiten der Fasern können sich in einem weiten Bereich von z.B. etwa

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30 m pro Minute bis zu etwa 4000 m pro Minute oder sogar auch noch etwas mehr halten. Die Festlegung der Aufwickel-Geschwindigkeit und damit der Abzieh-Kräfte lässt sich im Zusammenhang mit den übrigen Betriebsbedingungen ohne Schwierigkeiten treffen. Bei üblichen Verfahren werden Aufwickel-Geschwindigkeiten von mehr als 1500 m pro Minute verwendet, und entsprechende Geschwindigkeiten sind auch bei dem neuen Verfahren ohne weiteres einsetzbar. Andererseits kann es bei Verwendung geringerer Abzieh-Geschwindig-keiten leichter möglich sein, die Glasfaser-Produktion an die Verbrauchsgeschwindigkeit der Glasfasern anzupassen, so dass bei der Herstellung eines bestimmten Produktes stets ein Glasfaser-Bündel so erzeugt wird, dass es unmittelbar für das betreffende Produkt weiterverarbeitet werden kann. In Hinsicht auf die grosse Flächendichte an Düsen in der Düsenplatte ist auch eine Arbeitsweise mit geringen Abzieh-Geschwindig-keiten durchaus noch im Bereich der erzielbaren Vorteile und auch im Bereich praktischer Durchführbarkeit. Die Schmälze-Applikatoren (Walzen oder Zerstäuber), die jeweils verwendeten Schmälzen selbst sowie auch die Abzieh- und Aufwickel-Einrichtungen sind konventionell und werden deshalb hier nicht mehr näher erläutert.

Es wurde bereits erwähnt, dass die Qualität der nach den neuen Verfahren hergestellten Glasfasern ausgezeichnet ist und dass infolge der raschen Kühlung des geschmolzenen Glases unterhalb der Düsen weniger verdampfbare Bestandteile des Glases verloren gehen und damit die Zusammensetzung der Glasfasern näher an der Zusammensetzung des Glases im Glasbad liegt. Darüber hinaus ergibt das neue Verfahren aber auch die Herstellung getemperter Fasern. Mit der sehr raschen, geradezu abschreckungsartigen Abkühlung des Glases durch die aufwärtsströmende Luft wird die Oberfläche des Glases sehr viel rascher gekühlt als dessen Inneres, und der Temperaturgradient liegt stärker oberhalb der Temper-Temperatur des Glases als darunter. Als Ergebnis davon steht die Oberfläche der erzeugten Glasfäden unter Kompression. Bei üblichen Verfahren unter Verwendung von Spitzendüsen dagegen tritt genau der gegenteilige Effekt ein, der Temperaturgradient ist stärker unterhalb der Temper-Temperatur als darüber.

Im übrigen tritt bei herkömmlichen Verfahren öfter das sogenannte «Snap-Out» auf, d.h., eine grosse Anzahl von Fasern bricht bei Temperaturen unterhalb der Temper-Tem-peratur praktisch zur gleichen Zeit, was eine empfindliche Störung des Produktionsprozesses verursacht. Dieses «Snap-Out» wird in Umfangsrichtung und auch in Längsrichtung wirkenden temporären Zugkräften zugeschrieben. Wie schon weiter vorn erwähnt, ist ein «Snap-Out» bei der Praktizierung des neuen Verfahrens nicht beobachtet worden, und es ist nunmehr verständlich, warum dem so ist.

Es wurde auch schon gefunden, dass bei der Praktizierung des neuen Verfahrens jeder übliche Glasschmelzofen mit dem üblichen Zubehör verwendet werden kann. In manchen Fällen kann es aber zweckmässig sein, eine Vorrichtung zu verwenden, bei der die Höhe der Säule an geschmolzenem Glas im Schmelzebehälter unabhängig vom Pegel des geschmolzenen Glasbades konstant gehalten werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei stellen dar:

Fig. 1 schematisch im Längsschnitt eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern mit einer zusätzlichen Einrichtung zur Konstanthaltung der Höhe der Glassäule im Schmelze-Behälter,

Fig. 2 in vergrösserten Masstab Schnittansichten der Düsenplatte und des Schmelzebehälters bei der Vorrichtung gemäss Fig. 1 und

Fig. 3 im vergrösserten Masstab ein Detail der Fig. 1.

Die in Fig. 1 im schematischen Querschnitt dargestellte Vorrichtung 10 enthält einen kleinen büchsenartigen Schmelzebehälter 16, innerhalb dem sich eine Säule aus geschmolzenem Glas 14 befindet. Dieser Behälter 16 setzt sich zusammen aus einem oberen Hülsenteil 18 von beispielsweise rechteckigem, quadratischem, kreisförmigem oder elliptischem Querschnitt, einem demgegenüber im Querschnitt vergrösserten unteren Basisteil 20 und einer am unteren Ende des Basisteils angeordneten ebenen Düsenplatte 22, in der sich zahlreiche eng beieinander stehende, als einfache Durchgangsöffnungen ausgebildete Düsen 24 befinden. Beispielsweise kann die Düsenplatte bei einer quadratischen Fläche von 6,85 X 6,85 cm insgesamt 2000 Düsen 24 enthalten, wobei jede Düse einen Durchmesser von 0,1 cm besitzt und wobei der Abstand zweier benachbarter Düsen, von Mittellinie zu Mittellinie gemessen, etwa 0,15 cm beträgt. Die Länge der Düsen in der Düsenplatte liegt normalerweise im Bereich von etwa 0,07 cm bis 0,15 cm.

Um die Düsenplatte 22 zu verfestigen und gegen Verwerfungen und Verbiegungen zu sichern, können oberhalb der Düsenplatte noch Aussteifungselemente angeordnet sein, beispielsweise, wie zeichnerisch dargestellt, T-förmige Aussteifungsschienen 26 oder aber (was nicht dargestellt ist) eine bienenwabenförmige Aussteifungsstruktur. Unbedingt notwendig ist die Verwendung solcher Aussteifungselemente aber nicht, in zahlreichen Fällen kann die Düsenplatte auch ohne zusätzliche Aussteifungselemente verwendet werden.

Oberhalb des Behälters 16 befindet sich ein Vorrat 30 an geschmolzenem Glas. Weiterhin ist am oberen Ende des Behälters 16 ein Ventilsitz 39 angeordnet, der mit einem Ventil 28 zusammenwirkt, welches im geöffneten Zustand eine Verbindung zwichen dem Glas-Vorrat 30 und dem Inneren des Behälters 16 herstellt. Durch entsprechende Betätigung des Ventils 28 kann der Glaszufluss vom Vorrat 30 zum Inneren des Behälters 16 so geregelt werden, dass die Glassäule 14 innerhalb des Behälters 16 eine vorbestimmte und praktisch konstante Höhe hat. Durch die Höhe der Glassäule 14 lässt sich der Durchmesser der einzelnen Glasfäden beeinflussen, indem eine grössere Höhe der Glassäule 14 zu etwas grösseren Fäden führt.

Um eine einfache Regelung der Höhe der Glassäule 14 innerhalb des Behälters 16 zu ermöglichen, ist vom Inneren des Behälters 16 aus ein längliches Platinrohr 32 nach oben geführt. Dieses Platinrohr 32 erstreckt sich durch das Ventil 28 hindurch und trägt an seinem oberen Ende ein Echolot 34. Das Echolot 34 seinerseits ist mit einem Ventil-Regulator 36 gekoppelt, der im Ansprechen auf die vom Echolot gelieferten Ausgangssignale das Ventil 28 entweder nach oben in die geöffnete Stellung oder nach unten in die geschlossene Stellung bewegt und damit den Glaszufluss zum Inneren der Hülse 16 hin öffnet oder sperrt.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist das Ventil 28 mechanisch mit dem Regulator 36 verbunden, und zwar über eine Gewindestange 37. Durch Drehen dieser Gewindestange 37 wird das Ventil 28 vertikal zu seinem Sitz 39 bewegt, so dass es je nach Drehrichtung und nach dem Ausmass des Drehens der Gewindestange entweder in die geschlossene oder aber in eine mehr oder weniger geöffnete Stellung gelangt. Auf diese Weise lässt sich während des Betriebs die gewünschte konstante Höhe der Glassäule 14 innerhalb des Behälters 16 gewährleisten.

Weiterhin ist im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 eine aus Platin bestehende Stromschiene 38, die an eine Stromquelle von etwa 3 V und 1000 A angeschlossen ist, mit der Düsenplatte 22 verbunden, um die Düsenplatte zu beheizen. Oberhalb dieser Platin-Stromschiene befindet sich eine weitere, aus Kupfer bestehende Stromschiene 40, die den elektrischen

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Kontakt zwischen der Stromschiene 38 und der Stromquelle herstellt und dadurch die notwendige Länge der Stromschiene 38 vermindert, also durch Einsparung an Platin die Kosten vermindert. Diese Kupfer-Stromschiene 40 ist wassergekühlt, um die Temperatur im Kontaktbereich der beiden Stromschienen und damit eine mögliche Korrosion des Kupfers zu vermindern. Der Abstand der Kupfer-Stromschiene 40 von der Düsenplatte 22 beträgt mindestens 3,8 cm, so dass die Stromschiene 40 praktisch keinen Einfluss auf die Temperatur der Düsenplatte selbst hat. Durch entsprechende Einstellung des elektrischen Stromflusses, beispielsweise mittels einer nicht weiter dargestellten Regeleinrichtung, lässt sich die Temperatur der Düsenplatte 22 innerhalb sehr genauer Grenzen regeln, wobei die Betriebstemperatur normalerweise im Bereich von etwa 1120°C bis etwa 1260°C liegt. Alternativ zu der in Fig. 1 dargestellten Methode der Beheizung lässt sich die Temperatur der Düsenplatte aber auch durch Induktionsheizung regeln, wobei dann die beiden Stromschienen 38 und 40 nicht notwendig sind.

Aus der Düsenplatte 22 tritt ein Glasfaser-Bündel 12 aus. Im Abstand unterhalb der Düsenplatte 22 ist eine Blaseinrichtung 44 vorgesehen, die einen aufwärts gerichteten Luftstrom 49 erzeugt. Die Blaseinrichtung 44 besteht beispielsweise aus einer mit einer Zufuhrleitung 47 verbundenen Düse 45 oder aber auch aus einer Reihe solcher Düsen, die so angeordnet sind, dass praktisch ein einziger Luftstrom entsteht. Der Luftstrom 49 trifft auf die Unterseite der Düsenplatte 22 auf und kühlt die in diesem Bereich noch konischen Glasfäden, um die Konen in einer stabilen Konfiguration zu halten. Das Abziehen der Glasfäden wird durch eine Drehtrommel 42 bewirkt.

Wie sich am deutlichsten aus Fig. 3 ergibt, ist der Basisteil 20 des Behälters 16 von einem keramischen Support 46 umgeben, der zur Festigkeit des Basisteils beiträgt und ausserdem dessen Aussenseite isoliert. Um den Support 46 herum ist ein weiterer Isolier-Mantel 48 angeordnet, der sich bis in den Bereich zwischen den beiden Stromschienen 38 und 40 und dem Glas-Vorrat 30 hinein erstreckt und damit auch den Hülsenteil 18 des Behälters 16 umgibt. Im Bereich des Hülsenteils 18 lässt der Isolier-Mantel 48 dabei aber einen Ringspalt 50 frei, in dem eine Heizspule 52 angeordnet ist, die die Wärmeverluste infolge Wärmeleitung durch die Isolation hindurch kompensiert. Mit der Heizspule 52 kann beispielsweise ein Thermokreuz oder ein entsprechender Temperaturfühler gekuppelt sein, um den Stromfluss durch die Heizspule und damit die von der Heizspule erzeugte Kompensationswärme zu regeln. Im übrigen ist im Abstand oberhalb des Vorrates 30 an flüssigem Glas noch eine Deckschicht 54 aus Isolationsmaterial angeordnet, welche einen Isolier-Zwischen-raum 56 begrenzt.

Die in Fig. 1 gezeigten Massnahmen zur Isolation und zur zusätzlichen Beheizung stellen nur ein exemplarisches Ausführungsbeispiel dar. Ebenso gut können auch andere Massnahmen angewendet werden, es kommt nur darauf an, dass die erforderlichen Temperaturen hergestellt sind. Beispielsweise kann zur Kompensation der Wärmeverluste infolge Wärmeleitung auch eine Widerstands-Beheizung der Hülse 16 erfolgen, indem die Hülse als Widerstandselement in einen geschlossenen Schaltkreis eingeschaltet wird. In einem solchen Fall hat sich ein Generator mit 400 Hz als ausgezeichnete Energiequelle erwiesen.

Schliesslich sei noch erwähnt, dass in dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 ein Schmälze-Zerstäuber 58 vorgesehen ist, der die einzelnen Fäden des Glasfaser-Bündels 12 mit einer üblichen Schmälze wie z.B. Stärke überzieht, um den Abrieb zwischen benachbarten Fasern zu vermindern und um die Benetzbarkeit der Fäden z.B. durch Kunstharz zu verbessern. Anstelle eines Schmälze-Zerstäubers kann auch eine Schmälze-Walze vorgesehen sein bei der der Verbrauch an

Schmälze meistens etwas geringer ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einiger ausgewählter Zahlenbeispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Aus einer 1,0 mm starken Platte aus einer Platin-Rhodium-Legierung (80% Pt und 20% Rh) wurde eine mundstücklose Düsenplatte hergestellt. Dazu wurden in die Platte insgesamt 804 Löcher von 1,32 mm Durchmesser gebohrt. Diese Löcher wurden in einem hexagonalen Muster mit 1,78 mm Abstand der Mittellinien angeordnet, und zwar innerhalb eines recht-eckförmigen Flächengebietes von etwa 3,12 cm Breite und etwa 7,24 cm Länge. Auf diese Weise ergaben sich Loch-Reihen, die in der einen Richtung 46 Löcher und in der anderen Richtung abwechselnd 17 und 18 Löcher aufwiesen.

In einem Glasschmelzofen wurde ein Glas des Typs E so aufgeschmolzen, dass sich ein Glas-Bad mit einer Temperatur von etwa 1260°C und mit einer Tiefe von etwa 25,4 cm ergab. Aus diesem Glas-Bad wurden mit Hilfe der vorangehend beschriebenen Düsenplatte Glasfäden hergestellt. Dazu wurde die Düsenplatte mit einer Heizeinrichtung versehen und auf einer Temperatur von etwa 1150°C gehalten. Auf die erzeugten Glasfäden wurde mittels einer Walze eine Standard-Schmalze aufgetragen, und die Glasfäden wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 915 m pro Minute aufgewickelt.

Auf die Unterseite der Düsenplatte wurde ein aufwärts gerichteter Luftstrom geleitet, und zwar von der langen Seite der Düsenplatte aus in einem Winkel von etwa 15° zur Vertikalen. Dieser Luftstrom wurde durch sechs Luftdüsen von 6,1 mm Durchmesser erzeugt, die in einer Reihe auf der einen Seite des die Düsen enthaltenden Bereichs etwa 12,7 cm unterhalb der Düsenplatte angeordnet waren. Der verwendete Luftdruck lag im Bereich von etwa 0,2 bis 0,35 atü.

Die Glasfäden wurden erfolgreich in stabiler Operation gezogen, und eine ordnungsgemässe Separation der Fäden blieb aufrechterhalten.

Während des Betriebs ergab sich eine gewisse Verwerfung der Düsenplatte, die sowohl zu konkaven als auch zu konvexen Flächenbereichen führte. Diese Verwerfung behinderte jedoch die Herstellung der Glasfasern nicht.

Beispiel 2

Die Wirksamkeit der Düsenplatte gemäss Beispiel 1 wurde verglichen mit der Wirksamkeit zweier konventioneller, mit Düsenmundstücken und Rippen-Kühlung versehener Düseneinrichtungen (nachfolgend als Typ A und Typ B bezeichnet). Die Gesamtfläche der Düsenplatten war in allen Fällen die gleiche, aber bei der Düsenplatte gemäss Beispiel 1 befanden sich die Düsen nur auf einem Bereich von weniger als einem Viertel der Gesamtfläche. In allen Fällen wurde wiederum ein Glas der Type E benutzt.

Es wurden die folgenden Daten ermittelt:

Düseneinrichtung:

Beispiel I Typ A

TypB

Anzahl der Düsen:

804

390

390

Loch-Durchmesser (mm):

1,32

1,98

2,29

Durchsatz (kg/h):

29,5

17,7

23,4

Querschnittsfläche eines

einzelnen Loches (mm2):

1,37

3,08

4,10

Loch-Flächen-Verhältnis:

1

2,25

3

Mit Düsen versehener Bereich

der Düsenplatte (cm2) ungefähr:

23

101

101

Spezifischer Durchsatz

(kg/h X cm2):

1,282

0,176

0,232

Anzahl der Düsen pro cm2

des mit Düsen versehenen

Bereichs der Düsenplatte:

35

4

4

s

10

is

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

620 887

Aus der vorangehenden Zusammenstellung ist zu ersehen,

dass durch die Erfindung ein höherer Durchsatz pro Flächeneinheit des Düsengebietes des Schmelzbehälters erreicht wird als bei der konventionellen Praxis. Dies wird besonders deutlich bei einem Vergleich der Werte für den spezifischen Durch- s satz, d.h. dem auf das mit Düsen versehene Flächengebiet bezogenen Durchsatz. Wenn die Düsenplatte gemäss Beispiel 1 vollständig (d.h. in dem gleichen Bereich wie bei den Typen A und B) mit Düsen versehen gewesen wäre, würde sie 3527 Fäden mit einem Durchsatz von 129 kg/h erzeugt haben. io

Beispiel 3

Aus einer 152 mm starken Platte einer Platin-Rhodium-Legierung (80% Pt und 20% Rh) wurde eine Düsenplatte hergestellt, in die 1670 Düsen eingebohrt wurden, und zwar 15 wiederum in einem hexagonalen Muster mit 1,78 mm Abstand der Mittellinie. Das mit den Düsen versehene Flächengebiet der Düsenplatte war etwa 2,86 cm breit und etwa 16,51 cm lang. Die am Umfangsrand liegenden Düsen besassen einen Durchmesser von 1,245 mm, die übrigen, nicht am Rand 20 gelegenen Düsen hatten einen etwas kleineren Durchmesser von 1,19 mm.

Es wurde wie in den vorangehenden Beispielen ein Glas der Type E verwendet, das zu einem Glas-Bad mit einer Tiefe von etwa 25,4 cm und einer Temperatur von etwa 1260°C aufgeschmolzen wurde. Zur Herstellung der Fasern wurde die vorangehend beschriebene Düsenplatte benutzt, diese wurde mit einer Heizeinrichtung versehen und auf einer Temperatur von etwa 1230°C gehalten. Die erzeugten Glasfasern wurden mit einer Geschwindigkeit von etwa 760 m pro Minute aufgewik-kelt und zuvor mittels einer Walze mit einer Standard-Schmälze versehen.

Auf die Unterseite der Düsenplatte wurde von der langen Seite des Düsengebietes aus ein aufwärts gerichteter Luftstrom geleitet, und zwar in einem Winkel von etwa 20° zur Vertikalen. Dieser Luftstrom wurde durch zwölf Luftdüsen von 6,1 mm Durchmesser erzeugt, die in einer Reihe auf der einen Seite des Düsengebietes etwa 12,7 cm unterhalb der Düsenplatte angeordnet waren. Der verwandte Luftdruck lag wie beim Beispiel 1 im Bereich von 0,2 bis 0,35 atü.

Die Glasfäden wurden in stabiler Betriebsweise gezogen, und die Separation der Fäden blieb aufrecht erhalten. Insbesondere waren auch die am Umfangsrand des Düsengebietes befindlichen Konen sehr stabil.

B

1 Blatt Zeichnungen