CN102596834A - 喷丝口装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是提供一种喷丝口装置，其能够增加(从而改进)生产率，而没有所述缺点并且在喷嘴区域中显示出了尽可能均匀的温度分布。该目的是通过用于制造玻璃纤维的喷丝口装置(10)实现的，其具有：由侧壁(12，12′)、盖板(14，14′)、端板、基板(1)构成的熔化腔室(11)，所述基板设置有平行于喷丝口(10)的侧壁(12)而排列的多个开口或喷嘴(2)；和玻璃熔体(17)的供应线路(13)，其特征在于，所述基板(1)在其顶侧上设置有额外的增强元件(4)，所述增强元件连接至盖板(14，14′)。

Description

喷丝口装置
在玻璃纤维(特别是意图在玻璃纤维增强塑料中所使用的玻璃纤维)的制造中，玻璃的起始材料在炉中被熔化，将所形成的玻璃熔体供应到各个纺丝区(spinning point)，在纺丝区中玻璃体(glass mass)通过玻璃纤维喷嘴(所谓的套管)排出。从喷嘴排出的玻璃线被拉拔(drawn off)、冷却(例如通过空气冷却或用水喷射)并捆束，以形成一个或多个纤维束。如果必要，纤维束准备好被提供，然后缠绕到线轴上或供应到切割设备。这种材料用于进一步的处理，例如在玻璃纤维增强热塑性塑料的生产中。
在公开的文献EP 229 648A1中，呈现了一种典型的用于玻璃纤维纺丝的喷丝口。该喷丝口具有在基板上的成排的尖端，成排的尖端布置成沿着直线从喷嘴的端板到端板。在每个端板上存在两个分开的电源。电流通过电源传导经过喷丝口，喷丝口设计成实现玻璃熔体的加热。尽管这种几何形状被设计成在玻璃熔体的加热的均匀性方面提供了超过现有技术的优势，但是这些套管的使用的实践显示了温度分布的不一致，结果导致玻璃纤维直径的不均匀。
在专利说明书JP 1 333 011中，描述了一种用于玻璃纤维喷丝口的制造方法。在该方法中，通过使预制的锥形的尖端元件借助于铂垫圈被焊接到喷丝口的预备好的孔中，喷丝口的尖端被附接至喷丝口。尖端在这里被分别结合成两排，各排相对于加热流经过喷丝口的基板的方向成横向地延伸。但是在使用期间出现许多问题。
在纺丝区处的纺丝输出特别是由喷丝口上的喷嘴尖端(下文中简称尖端)的总数或没单位面积的数量决定的。但是喷丝口装置上的尖端的数量是有限的。一方面这是由于每单位面积上的开口的数量有限。为了获得大量的开口或喷嘴，喷丝口装置在理论上能无限地扩大，但产生了许多公知的问题，特别是宽度相对于长度显著增加的情况。最常发生的问题是喷丝口装置的工作寿命的缩短。设置有喷嘴或开口的基板通常在顶视图中是矩形的，四个侧边直接熔接到矩形本体的相对侧壁和端壁上。如果基板的宽度增加，那么在基板起到梁的作用的情况下，梁被支撑在侧部和端部，在中间没有支撑。由于与重的熔融材料过长的接触(而产生的)相当大的弯曲应力经过一段时间后(in time)影响基板，由于依赖于时间的塑性变形或由依赖时间的蠕变而导致下垂。由于下垂导致不均匀的热量分布，这种下垂对横跨基板同时生产直径不同的纤维不利。表面积的减小因此是必要的，以便限制蠕变的发生，从而增大工作寿命，但是导致输出不希望的减少。
这些问题已经在DE 19638056，EP 1399393和EP 1193225中得到解决，其中将金属板熔接到基板，作为喷丝口装置内部的加强元件，以便因此产生增加刚度的基板。而在US 594813中，替代性地示出这种效果还能通过基板中的突出部(bead)产生。
但是，这些方法均不太令人满意，因为一方面通过这种方式所希望的有利效果有限，而另一方面基板的一部分的表面积不再能用于引入开口或喷嘴，从而减少了输出。这能用另外的扩大来弥补，但是下垂问题因此得到了进一步的强化，因此进一步的加强措施是必要的，这最后致使与扩大相关的生产率的增长最终是不具有吸引力的。
另一个问题在于由于液体玻璃熔体流入喷丝口装置，形成了液压，液压还作用在喷丝口装置的其他侧部上，比如侧壁、端板，以及盖板(最重要的)，在基板扩大的情况下，盖板具有越来越大的表面积。尽管形成在玻璃纤维生产设备内的这些部件是从外部支撑的，但是在喷丝口装置中产生了应力，这进一步缩短了工作寿命。
本发明的目的是提供一种喷丝口装置，其能够增加(从而改进)生产率，而没有所述缺点并且在喷嘴区域中显示出了尽可能均匀的温度分布。
本发明的目的是通过用于制造玻璃纤维的喷丝口装置(10)而实现的，喷丝口装置具有由侧壁(12，12′)、盖板(14，14′)、端板、基板(1)形成的熔化腔室(11)，基板(1)设置有平行于喷丝口(10)的侧壁(12)而排列的多个开口或喷嘴(2)，以及玻璃熔体(17)供应线路(13)，其特征在于，基板(1)在其顶侧上设置有额外的增强元件(4)，增强元件(4)连接至盖板(14，14′)。
本发明的核心是利用液压，并将所产生的力转移至定位成与盖板相对的基板，以便再次减小下垂，从而增加喷丝口装置的工作寿命。
在本发明的一个实施方式中，增强元件具有杆状结构。
根据喷丝口装置的设计，这些增强元件能相对于基板成直角或倾斜。
有利地，这些增强元件具有1mm-3mm的厚度。
为了将力更好地分布到盖板和/或基板中，增强元件通过加强元件安装。这些加强元件能是例如加强盘，有利地，加强盘的厚度是增强元件厚度的1.5-10倍，即，例如，在杆作为增强元件的情况下，盘具有相应的直径。开口或喷嘴(2)有利地组合成两排或更多排(优选3-5排)的主要排(main row)。
动力连接件(6)有利地并按照惯例通过端板(5)和(5′)被连接。
增强元件(4)还能构造成具有I、V、U、T或双T形轮廓并给定合适尺寸的异型件或者金属板或者金属板部，必要时其具有用于玻璃熔体通过的孔(采取如在DE 19638056中描述的类似的方式)，以便一方面不阻塞流动，同时在之后还能用于监视玻璃流。增强元件中的孔具有优选为5-15mm的直径。
本发明还涉及一种根据本发明的用于制造玻璃纤维的喷丝口装置的用途，以及一种包含根据本发明的喷丝口的用于制造玻璃纤维的装置。
本发明还涉及一种玻璃纤维制造方法，其中将玻璃的起始材料熔化、将形成的玻璃熔体供应到喷丝口装置，在喷丝口装置中玻璃体通过开口排出以及从喷嘴排出的玻璃线被拉拔、冷却并捆束在一起，以形成一个或多个纤维束，其特征在于，使用了根据本发明的喷丝口装置。
喷丝口装置的主要的成排的尖端在这里大体平行于喷丝口装置的侧壁排列。
增强元件优选地是由与喷丝口装置的其它构成部件相同的材料生产的，通常是具有10-35％重量比的铑或铱成分的铂/铑合金或铂/铱合金，或者是铂、铑或铱本身，这些金属作为氧化物分散的(oxide-dispersed)、细粒稳定的材料是尤其有利的。
如果使用金属板或异型件，尤其是V形异型件，那么这些部件尽可能也连接(例如熔接)到端板。增强元件的安装在基板上产生了快速并且更一致的温度分布，由此能进行均匀、一致的(玻璃)线的拉拔(drawoff)。由于改进了温度分布，纤维直径的标准偏差提高达20％。基板的增强额外地带来了基板的长期稳定性的改进，从而显著地增加了喷丝口装置的工作寿命。
在根据本发明的另一个优选的变型中，在基板之下，在主要成排的尖端之间，安装特别的冷却元件，例如冷却管或散热片，在必要时在它们的顶侧和/或底侧具有附加的散热片，以用于改进热交换。
喷嘴板的尖端是圆柱形或锥形的，这取决于制造方法，并且特别地，具有1-2.5mm的孔径。特别地，在尖端的主要排内的尖端之间的最小距离是＞/＝2.5mm，优选地是2.5-6mm。
动力连接件的厚度优选地是2.5-7mm，并且是根据宽度选择的。
玻璃纤维的拉拔速率通常是大约600-3000m/min，优选地是600-1500m/min。
增强元件优选地具有0.5-3mm的厚度，特别是0.5-1.6mm。
动力连接件的接触面大体具有20-100mm的宽度并且在它们之间大体围起大体上是15-30mm的间隙。根据本发明的喷丝口用于制造具有特别是8-30μm、优选地是9-24μm的玻璃纤维。
本发明的进一步的优选实施方式能从从属权利要求获得。
下面参照附图在说明性的基础上更详细地解释本发明。在这些图中：
图1示出了穿过具有增强元件的根据本发明喷丝口的内部部件的截面视图。
图2示出了穿过已知的喷丝口装置的截面视图，其具有金属珠作为增强元件。因此表面积的损失是明显的。

Claims (11)

1.一种用于制造玻璃纤维的喷丝口装置(10)，其具有：由侧壁(12，12′)、盖板(14，14′)、端板、基板(1)形成的熔化腔室(11)，所述基板设置有平行于所述喷丝口(10)的所述侧壁(12)而排列的多个开口或喷嘴(2)；和玻璃熔体(17)的供应线路(13)，其特征在于，所述基板(1)在其顶侧上设置有额外的增强元件(4)，所述增强元件连接至所述盖板(14，14′)。
2.根据权利要求1所述的喷丝口装置(10)，其特征在于，所述增强元件为杆状结构。
3.根据权利要求1或2所述的喷丝口装置(10)，其特征在于，所述增强元件安装成相对于所述基板成直角或倾斜。
4.根据权利要求1-3中的一项或多项所述的喷丝口装置(10)，其中所述增强元件具有1mm-3mm的厚度。
5.根据权利要求1-4中的一项或多项所述的喷丝口装置(10)，其中所述增强元件通过加强元件安装到所述盖板、所述基板或这二者内。
6.根据权利要求1-5中的一项或多项所述的喷丝口装置(10)，其特征在于，所述开口或喷嘴(2)组合成两排或更多排，优选地是3-5排，并且在主要排中靠近。
7.根据权利要求1-5中的一项或多项所述的喷丝口装置(10)，其特征在于，动力连接件(6)通过端板(5)和(5′)被连接。
8.根据权利要求1或3-7中的一项或多项所述的喷丝口装置(10)，其特征在于，所述增强元件(4)构造为I、V、U、T或双T形异型件，必要时所述增强元件具有用于玻璃熔体(17)通过的孔。
9.根据权利要求1-8中的一项或多项所述的用于制造玻璃纤维的喷丝口装置的用途。
10.一种制造玻璃纤维的设备，其包含根据权利要求1-8中的一项或多项所述的喷丝口装置。
11.一种制造玻璃纤维的方法，其中将玻璃的起始材料熔化，将形成的玻璃熔体供应到喷丝口装置，在所述喷丝口装置中玻璃体通过开口排出，以及将从喷嘴排出的玻璃线抽出、冷却并捆束在一起，以形成一个或多个纤维束，其特征在于，使用了根据权利要求1-8中的一项或多项所述的喷丝口装置。
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