DD214840A5

DD214840A5 - Verfahren zur bildung von endlos-glasfasern aus einem glasschmelze-fuellkoerper

Info

Publication number: DD214840A5
Application number: DD83257091A
Authority: DD
Inventors: Lawrence J Grubka; Clarence E Fracker Jr
Original assignee: Owens Corning Fiberglass Corp
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-11-24
Publication date: 1984-10-24
Also published as: EG15126A; MX159029A; HU193174B; FI844886L; DE3369310D1; ES8503317A1; DK159817B; JPS60501356A; DK577484A; EP0139646B1; AU553018B2; JPS6240304B2; NO160916B; DK159817C; DD223142A5; US4488891A; ZA834681B; EP0139646A1; NO844937L; FI75796C

Abstract

Die Aufgabe besteht, bei der Bildung von Endlos-Glasfasern bei einem Filmentriss an einer der Oeffnungen einer Zuteilvorrichtung das Ueberfluten und Abtropfen von Glasschmelze aus dieser Oeffnung zu verhindern. Dies wird erfindungsgemaess dadurch erreicht, dass einer Duesenscheibe geschmolzenes Glas bei im wesentlichen atmospaerischem Druck zugefuehrt wird. Es erfolgt weiterhin das Kuehlen der Unterseite der Duesenscheibe auf eine nichtbenetzende Temperatur sowie das Zuliefern von Glasschmelze zur Duesenscheibe bei einem Druck, der unter dem durch die Oberflaechenspannung hervorgerufenen Innendruck irgendeiner Glasperle liegt, die sich beim unterbrechen der Faserstreckung an der Unterseite der Duesenscheibe gebildet hat.

Description

Berlin, 18. 5. 1984 AP G 03 G/257 091 7 62 835 23

Verfahren zur Bildung von Endlos-Glasfasern

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung von Endlos-Glasfasern aus einem Glasschmelze-Füllkörper.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bei der Herstellung von Endlos-Glasfasern werden üblicherweise einzelne Ströme aus geschmolzenem Glas durch eng beeinanderliegende Öffnungen in der Bodenwandung eines elektrisch beheizten Zuteilers oder Futterstückes aus Platinlegierung durchgesetzt. Die mit der Zuteilvorrichtung verbundene Apparatur zieht oder verdünnt die Ströme zu Filamenten, die entweder endlos oder unterbrochen sein können.

Zwei Typen von Endlosfaser-Zuteilvorrichtungen befinden sich im allgemeinen Gebrauch. Bei einem ersten herkömmlichen, stärker verbreiteten Typ wird eine Bodenwandung mit Stromauslaßöffnungen verwendet, wobei die Öffnungen in Gestalt von Vorsprüngen oder Spitzen über die äußere Oberfläche der Wandung herausragen. Bei einem zweiten, erst kürzlich entwickelten Typ wird eine mit Düsenöffnungen versehene Bodenwandung mit einer ebenen äußeren Oberfläche verwendet. Der erstgenannte ältere Typ ist auch als "bestückte" Zuteilvorrichtung bekannt und in den US-PS 24 060, 4 222 757 und 4 321 074 beschrieben· Der zweite Typ ist auch als "unbestückter" Zuteiler bekannt. Ein Beispiel für einen derartigen Zuteiler bzw* für ein derartiges Futterstück ist in der US-PS 3 905 790 beschrieben.

Bei einem dritten Typ von Bndlosfaser-Zuteilvorrichtungen sind vergrößerte, fest verbundene "Spitzen" vorgesehen, von denen jede mit "unbestückten" Mehrfachöffnungen ausgestattet ist· Bei dieser Zuteilvorrichtung handelt es sich um eine hybride "bestückte-unbestückte" Vorrichtung.

Bislang kam es bei Zuteilvorrichtungen des unbestückten Typs beim Starten des Fertigungsprozesses sowie während der FiIamentbildung nach einem Fadenriß zu Überflutungserscheinungen· Das überfluten verlangsamt das Starten der Speisevorrichtung und unterbricht die Filamentbildung, nachdem der Vorgang der Fadenverdünnung erst einmal begonnen hat· Im Gegensatz hierzu sind Zuteilvorrichtungen des bestückten Typs nicht so anfällig gegenüber einer Überflutung· Die mit Öffnungen versehenen Vorsprünge der bestückten Zuteilvorrichtungen isolieren an ihren Endzonen die einzelnen emittierten Ströme von geschmolzenem Glas und behindern so die Bewegung der Glasschmelze im Sinne eines Überflutens der äußeren Oberfläche der Bodenwandung# Unbestückte Zuteilvorrichtungen beinhalten diese stromisolierende Geometrie nicht.

Diese verschiedenen Typen von Zuteilvorrichtungen arbeiten insofern unbefriedigend, weil es zu einem Abtropfen von Glasperlen in den "Schleier" von Filamenten während der Fadenstreckung kommt· Bricht ein Filament während der Fadenausdünnung, dann tritt in Verbindung mit dem zerrissenen Filament geschmolzenes Glas aus der Öffnung heraus; das geschmolzene Glas bildet eine kleine Kugel oder Perle, die sich vergrößert, bis ihre Masse dazu führt, daß sie von der Öffnung in die zu streckenden Fäden hineinfällt· Wie das Überfluten, so unterbricht auch das Abtropfen von Glasperlen die Filament erzeugung·

Selbst ein einzelner in den Schleier eintretender Perltropfen bewirkt das Zerreißen von zusätzlichen Pasern, worauf es nacheinander zu einer weiteren Unterbrechung kommt, bis die gesamte Zuteilvorrichtung erneut gestartet werden muß*

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein sicheres und schnelles Starten des Fertigungsprozesses zur Bildung von Endlos-Glasfasera zu gewährleisten·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der Bildung von Endlos-Glasfasera bei einem Pilamentriß an einer der Öffnungen einer Zuteilvorrichtung das Überfluten und Abtropfen von Glasschmelze aus dieser Öffnung zu verhindern·

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Glasschmelzeströme aus düsenförmigen Öffnungen in ein strombildendes Bauteil geleitet und aus den Strömen Glasfilamente gestreckt werden und die Glasschmelze derart zu den Öffnungen des strombildenden Bauteiles mit im wesentlichen atmosphärischen Druck während der Filamentbildung geleitet wird, daß bei einem Filamentriß an einer der Öffnungen der Glasschmelzestrom aus einer derartigen Öffnung stoppt.

Weiterhin werden Bildungskegel aus geschmolzenem Glas aus in Abständen voneinander befindlichen düsenförmigen Öffnungen in einer Wandung bereitgestellt, die ihrerseits einen Glasschmelze-Püllkörper zurückhält, ein Endlos-Glasfaden aus jedem der Bildungskegel gestreckt und der Druck des geschmolzenen Glases an den Öffnungen auf einen Druck reduziert, der

unter dem Innendruck einer Glasperle, die sich an einer Öffnung· der Düsenscheibe beim Aufhören der Faserstreckung an dieser Öffnung gebildet hat, jedoch über dem Innendruck der Bildungskegel während der Streckung liegt.

Bei einem Verfahren zur Bildung von Glasfasern aus einem Glasschmelze-Füllkörper, der über einer mit einer Vielzahl von düsenförmigen Öffnungen versehenen Düsenscheibe liegt und wobei das geschmolzene Glas von dieser Düsenscheibe in Gestalt von Fasern aus Bildungskegeln gezogen wird, wird der Druck des unmittelbar über der Düsenscheibe gelegenen Glasschmelze-Füllkörpers auf einen Druck· reduziert, der unter dem Innendruck einer Perle, die sich an einer Öffnung der Düsenscheibe beim Aufhören der Faserstreckung an dieser Öffnung gebildet hat und über dem Innendruck des die Faser bildenden Kegels während der im dynamischen Gleichgewicht befindlichen Streckungsoperation liegt.

Weiterhin wird ein Glasschinelze-Füllkörper von nennenswerter liefe über einer Düsenscheibe mit einer Vielzahl von durch sie hindurchreichenden vertikalen Öffnungen bereitgestellt, geschmolzenes Glas aus dem Glasschmelze-Füllkörper durch jede der Öffnungen zwecks Bildung einer einzelnen Glasperle an der Austrittsstelle jeder Öffnung gedrückt, wobei der Druck der Glasschmelze oberhalb der Düsenscheibe größer gehalten wird als der Innendruck der Perlen, die Perlen zwecks Bildung eines Faserkegels an jeder düsenförmigen Öffnung sowie zwecks Bildung einer aus jedem Kegel .gezogenen Faser gestreckt werden, während des Streckens der Druck des unmittelbar über· der Düsenscheibe liegenden geschmolzenen Glases auf einen Druck reduziert wird, der unter dem Innendruck einer Glasperle, die sich an einer Öffnung beim Unter-

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brechen der Faserstreckung an dieser Öffnung gebildet hat, jedoch über dem Innendruck der Kegel während der Streckung liegt, die unters Oberfläche der Düsenscheibe auf eine Temperatur gekühlt wird, die unter der Temperatur des Glases oberhalb der Düsenscheibe und unter jener Temperatur liegt, bei der die Glasschmelze über die Düsenscheibe hinwegflutet und im Falle der Faserbildungsunterbrechung an irgendeiner bestimmten Öffnung der Kegel an dieser Öffnung in ein Kügelchen an der Ausgangsstelle der Öffnung als Folge der Glas-Oberflächenspannung umgewandelt wird, die innerhalb des Kugel chens einen positiven Druck hervorruft, um so den Durchfluß von Glas durch die Öffnung aus dem über der Düsenscheibe liegenden Glasvorrat zu verhindern«

Bei einem Verfahren zur Bildung von Glasfasern aus einem Glasschmelze-Füllkörper, der über einer mit einer Vielzahl von düsenförmigen Öffnungen versehenen Düsenscheibe liegt und wobei das geschmolzene Glas von dieser Düsenscheibe in Gestalt von Fasern gezogen wird, während die untere Oberfläche der Düsenscheibe auf eine Nichtflutungstemperatür gekühlt wird, wird der Glasschmelze-Füllkörper direkt über und in unmittelbarer Uähe zur Düsenscheibe auf eine Temperatur erhitzt, bei der das geschmolzene Glas unmittelbar über der Düsenscheibe trotz der Kühlung der Unterseite der Düsenscheibe bei einer faserbildenden Temperatur gehalten wird. Die Glasschmelze wird auf eine Temperatur von etwa 93,3 ⁰C bis etwa 204 ⁰G über der Temperatur der Unterseite der Düsenscheibe aufgeheizt*

Auaführungabeiapiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Das Verfahren zur Bildung von Endlos-Glasfasern wird insbesondere mit einem Speisebehälter-.zur-Speisung von Strömen hitzeerweichten mineralischen Materials in filamentbildendem Zustand realisiert, der aus einer Düsenscheibe aus hochtemperaturfestern Material mit einer Vielzahl hindurchgehender vertikaler, düsenförmiger Öffnungen, Vorrichtungen zur Bereitstellung eines hitzeerweichten mineralischen Materials auf der einen Seite der Düsenscheibe und Durchflußwiderstandsvorrichtungen in unterteiltem Abstand zu-der mit den Öffnungen versehenen Düsenscheibe sowie innerhalb des Bereitstellungsweges des hitzeerweichten mineralischen Materials gebildet ist· Als hitzeerweichtes Material wird ein Glasschmelze-Füllkörper von nennenswerter Tiefe über der Düsenscheibe bereitgestellt und geschmolzenes Glas aus dem Glasschmelze-Füllkörper durch jede der Öffnungen zwecks Bildung einer einzelnen Glasperle an der Austrittsstelle jeder Öffnung gedrückt· Der Druck der Glasschmelze oberhalb der Düsenscheibe wird größer gehalten als der Innendruck der Perlen. Die Perlen werden zwecks Bildung eines Faserkegels an jeder Öffnung sowie zwecks Bildung einer aus jedem Kegel gezogenen Faser gestreckt· Während des Streckens wird der Druck des unmittelbar über der Düsenscheibe liegenden geschmolzenen Glases auf einen Druck reduziert, der unter dem Innendruck einer Glasperle, die sich an einer Öffnung beim Unterbrechen der Faserstreckung an dieser Öffnung gebildet hat, jedoch über dem Innendruck der Kegel während der Streckung liegt· Die untere Oberfläche der Düsenscheibe wird auf eine Temperatur gekühlt, die unter der Temperatur des Glases oberhalb der Düsenscheibe und unter jener Temperatur liegt, bei der die Glasschmelze über die.Düsenscheibe hinwegflutet und, im Falle der Faserbildungsunterbrechung an irgendeiner bestimmten Öffnung, der Kegel an dieser öffnung in ein Kügelchen an der Ausgangsstelle der Öffnung umgewandelt wird·

Der Glasschmelze-Füllkörper wird direkt über und in -unmittelbarer Nähe zur Düsenscheibe auf eine Temperatur erhitzt, bei der das geschmolzene Glas unmittelbar über der Düsenscheibe trotz der Kühlung der Unterseite der Düsenscheibe bei einer faserbildenden Temperatur gehalten wird. Die Glasschmelze wird dabei auf eine Temperatur von etwa 93 > 3 ⁰G bis etwa 204 ⁰C über der Temperatur der Unterseite der Düsenscheibe aufgeheizt·

Der Druck der Glasschmelze oberhalb der Düsenscheibe ist so gehalten, daß der Innendruck einer Perle oder eines Kügelchens aus geschmolzenem Glas, das sich an einer der düsenförmigen Öffnungen nach dem Abreißen der Filamentstreckung gebildet hat, nicht überstiegen wird· Dadurch wird sich die Perle oder das Kugelchen nicht vergrößern und herabtropfen, weil ihm kein Glas von dem darüberliegenden Mederdruck-Glasschmelze-Füllkörper durch die Düsenöffnung zugeführt werden kann» Des weiteren ist die Temperatur der Düsenscheibe und des geschmolzenen Glases der Perle oder des Kügelchens ausreichend niedrig, daß sich das Kügelchen oder die Perle nicht über die Düsenscheibe ausbreiten oder diese überfluten wird· Im Ergebnis dessen wird die bei einer Unterbrechung der ffilamentbildung entstandene Perle bzw. das dabei entstandene Kügelchen die kontinuierliche Streckung bzw· Verfeinerung der Endlosfasern an den anderen Öffnungen der Düsenscheibe nicht beeinträchtigen· Die Perle oder das Kügelchen wird entweder an Ort und Stelle verharren oder aber aufwärts in die darüberliegende Öffnung in Eichtung auf den niedrigeren Druck der Glasschmelze oberhalb der Düsenscheibe wandern·

Während des Aalaufenlassens ist der Druckabfall quer zur Druckplatte wesentlich niedriger als der Druckabfall während der normalen Padenverfeinerungsoperation, da hierbei ein ge-

längerer Glasschmelzfluß durch die Perforation der Druckplatte besteht. Daher wird es während des Anlaufenlassens zu einem "Abperlen" der Fällbuchse kommen·

Die physikalischen Anordnungen können beträchtlich variieren· Die Erfindung kann in kontinuierlich oder auch in diskontinuierlich ablaufenden Faserherstellungsverfahren genutzt werden; die Fasern können mechanisch oder unter Anwendung gasförmiger Hilfsmittel verdünnt und die Glaszusammensetzungen und Faserdurchmesser in einem weiten Bereich variiert werden. Das geschmolzene Glas muß lediglich den Öffnungen der Düsenscheibe mit einem Druck zugeführt werden, der unter dem Innendruck einer beim Abreißen der Faserverdünnung sich bildenden Perle liegt und der über dem Innendruck der faserbildenden Kegel während der Faserverdünnung im Zustand des dynamischen GleichgeYdxhtes liegt. Dies kann als eine Möglichkeit mit einer Zwischenplatte erreicht werden, wobei die Zwischenplatte durch jede andere Torrichtung ersetzt werden kann, die in der Lage ist, ein Druckgefälle in der Glasschmelze zuführung aufrechtzuerhalten, das sich proportional zur Geschwindigkeit des Glasschmelzeflusses verhält und das sich als wirksam erweist, den Druck oberhalb der Düsenscheibe auf einen Druck zu verringern, der unter dem Innendruck der an einer bestimmten Düsenb'ffnung nach dem Ausfall jener Düsenöffnung gebildeten Perle liegt, wenn der Rest der Düsen normal weiterarbeitet, und der über dem Innendruck der Kegel während des Fa&enverdünnens im dynamischen Gleichgewichtszustand liegt. Derartige Vorrichtungen, die ein Druckgefälle herbeiführen, wie etwa einzelne oder mehrfach vorhandene Fließeinschränkungen, ein thermisches Ventil usw., können solange genutzt werden, solange die Startbedingung eines ausreichenden Druckes zur Gewährleistung des Perlenwachstums aufrechterhalten wird.

Claims

S-

Erfindungsanspruch

1. Verfahren zur Eildung von Endlos-Glasfasern, gekennzeichnet dadurch, daß Glass chine lagst röme aus düsenförmigen Öffnungen in ein strombildendes Bauteil geleitet und aus den Strömen Glasfilamente gestreckt werden und die Glasschmelze derart zu den Öffnungen des strombildenden Bauteiles mit im wesentlichen atmosphärischem Druck während der Filamentbildung geleitet wird, daß bei einem Filamentriß an einer der düsenförmigen Öffnungen der Glasschmelzestrom aus einer derartigen Öffnung stoppt.
2. Verfahren zur Bildung von Endlos-Glasfasern nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß Bildungskegel aus geschmolzenem Glas aus in Abständen voneinander befindlichen düsenförmigen Öffnungen in einer Wandung bereitgestellt werden, die ihrerseits einen Glasschmelze-Füllkörper zurückhält, ein Endlos-Glasfaden aus jedem der Bildungskegel gestreckt wi^d und der Druck des geschmolzenen Glases an den Öffnungen auf einen Druck reduziert wird, der unter dem Innendruck einer Glasperle, die sich an einer Öffnung einer Düsenscheibe beim Aufhören der Faserstreckung an dieser Öffnung gebildet hat, jedoch über dem Innendruck der Bildungskegel während der Streckung liegt.
3. Verfahren zur Bildung von Glasfasern aus einem Glasschmelze-Füllkörper, der über einer Vielzahl von düsenförmigen Öffnungen versehenen Düsenscheibe liegt und wobei das geschmolzene Glas von dieser Düsenscheibe in Gestalt von Fasern aus Bildungskegeln gezogen wird nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß der Druck des unmittelbar über der Düsenscheibe gelegenen Glasachmelze-Püllkörpers auf einen Druck, der (a) unter dem Innendruck einer Perle, die sich an einer Öffnung

der Düsenscheibe beim Aufhören der Pas erst reckung an dieser Öffnung gebildet hat und (b) über dem Innendruck des die Paser bildenden Kegels während der im - dynamischen Gleichgewicht befindlichen Streckungsoperation liegt, reduziert wird.
4. Verfahren zur Bildung von Glasfasern nach den Punkten 1 und 3, gekennzeichnet dadurch, daß ein Glasschmelze-Pullkörper von nennenswerter Tiefe über einer Düsenscheibe mit einer Vielzahl von durch sie hindurchreichenden vertikalen düseaf Ö*rmigen Öffnungen bereitgestellt wird, geschmolzenes Glas aus dem Glasschmelze-Püllkörper durch jede der Öffnungen zwecks Bildung einer einzelnen Glasperle an der Austrittstelle jeder Öffnung gedruckt wird., wobei der Druck der Glasschmelze oberhalb der Düsenscheibe größer gehalten wird als der Innendruck der Perlen; die Perlen zwecks Bildung eines Paserkegels an jeder Öffnung sowie zwecks Bildung einer aus jedem Kegel gezogenen Paser gestreckt werden, während des Streckens der Druck des unmittelbar über der Düsenscheibe liegenden geschmolzenen Glases auf einen Druck reduziert wird, der unter dem Innendruck einer Glasperle, die sich an einer Öffnung beim Unterbrechen der Paserstreckung an dieser Öffnung gebildet hat, jedoch über dem Innendruck der Kegel während der Streckung liegt; die untere Oberfläche der Düsenscheibe auf eine Temperatur des Glases oberhalb der Düsenscheibe und (b) unter jener Temperatur liegt, bei der die Glasschmelze über die. Düsenscheibe hinwegflutet und im Palle der Paserbildungsunterbrechung an irgendeiner bestimmten Öffnung - der Kegel an dieser öffnung in ein Kügelchen an der Ausgangsstelle der Öffnung umgewandelt wird.
5. Verfahren zur Bildung von Glasfasern aus einem Glasschmelze-Fülikörper, der über einer mit einer Vielzahl von düsenförmigen Öffnungen versehenen Düsenscheibe liegt und wobei das geschmolzene Glas von dieser Düsenscheibe in Gestalt von Pasern gezogen wird, während die untere Oberfläche der Düsenscheibe auf eine Uichtflutungstemperatur gekühlt wird nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Glasschmelze-Füllkörper direkt über und in.unmittelbarer Sähe zur Düsenscheibe auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der das geschmolzene Glas unmittelbar über der Düsenscheibe trots der Kühlung der Unterseite der Düsenscheibe bei einer faserbildenden !Temperatur gehalten wird.
6. Verfahren nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß die Glasschmelze auf eine Temperatur von etwa 93»3⁰C bis etwa 204⁰G über der Temperatur der Unterseite der Düsenscheibe aufgeheizt wird·