DE1045606B - Verfahren zum duesenlosen, fortlaufenden und vollautomatischen Ausziehen von Glas zu feinsten Faeden und zur unmittelbaren Herstellung eines Garnes bzw. Vlieses aus diesen Faeden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausziehen von Glas zu feinsten Fäden und zur Herstellung eines Garnes bzw. Vlieses aus diesen Fäden.

Für das Ausziehen von Glas zu feinen Fäden sind verschiedene Verfahren bekanntgeworden, die im wesentlichen darauf beruhen, daß ·—· meist mittels einer rotierenden Trommel — Fäden entweder von den auf Spinntemperatur erwärmten Spitzen fertiger Stäbe oder vermittels Düsen aus der Schmelze abgezogen werden. Die Fäden werden dann auf der Trommel entweder aufgewickelt und in gewissen Zeitabständen bei stillgesetzter Trommel von dieser abgenommen oder aber vor Vollendung einer einmaligen Umdrehung fortlaufend wieder abgehoben und in zerteiltem oder unzerteiltem Zustand garn- oder vliesbildend auf eine bewegte Unterlage gebracht. Das Spinnverfahren durch Abziehen des Fadens von einem Stab besitzt den Vorteil, daß sich, gleichbleibender Querschnitt des Stabes und konstante Vorschubgeschwindigkeit in die Spinntemperaturzone sowie konstant gehaltene Fadenabzuggeschwindigkeit vorausgesetzt, konstante Fadenquerschnitte erzielen lassen. Weiter bietet dieses Verfahren den Vorteil, daß der Spinnvorgang im Falle eines Reißens des Fadens dadurch von selbst wieder eingeleitet wird, daß sich am fortlaufend in die Spinntemperaturzone vorgeschobene Stabende ein Tropfen bildet, der nach kurzer Zeit abtropft und einen Faden nach sich zieht, welcher an der sich drehenden Trommel anlegt und weiter versponnen wird. Andererseits ist es bei diesem Verfahren unbedingt als nachteilig anzusehen, daß die Kontinuität des Verfahrens nicht gewahrt werden kann, da die Stäbe nur in bestimmten Höchstlängen angefertigt werden können und daher nach dem Fertigverspinnen eines Stabes bis zum Beginn des Verspinnens des nächstfolgenden Stabes unvermeidliche Unterbrechungen eintreten. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß das Verfahren verhältnismäßig teuer ist, da man als Ausgangsprodukt einen bereits fertigen Stab benötigt, dessen Herstellung in anderen komplizierten Vorrichtungen erfolgt.

Weiter ist ein Verfahren zum Erzeugen von Glasfaden aus Glasstäben bekannt, bei dem eine Reihe von Glasstäben je einer Führung für jeden Glasstab durchlaufen und an je einer Spinnstelle vom Stab in Fadenform abgeschmolzen und abgezogen wird. Bei diesem bekannten Verfahren sind mehrere einzelne Führungsstellen übereinander für jeden Glasstab derart vorgesehen, daß die obere Reihe der Glasstäbe mit der unteren Reihe in einer besonderen Schmelzvorrichtung miteinander verschmolzen werden. Durch unmittelbares Aneinanderreihen der einzelnen Glasstäbe werden an jeder Spinnstelle ohne Betriebspause endlose Fäden erzeugt.

Verfahren zum düsenlosen, fortlaufenden und vollautomatischen Ausziehen von

Glas zu feinsten Fäden und zur

unmittelbaren Herstellung eines Garnes bzw. Vlieses aus diesen Fäden

Anmelder:

Edeltraud Riedel, geb. Gobes,
Venedig (Italien)

^X5 Vertreter: Dr.-Ing. Dr. jur. F. Lehmann, Patentanwalt, München 5, Papa-Schmid-Str. 1

Beanspruchte Priorität:
Österreich, vom 7. November 1956

Johannchristoph Riedel, Venedig (Italien),
ist als Erfinder genannt worden

Das zweite obenerwähnte Verfahren, nämlich das Abziehen von Fäden vermittels Düsen aus der Schmelze, weist wohl gegenüber dem oben erläuterten Stabziehspinnverfahren den Vorteil auf, daß es wirtschaftlicher ist, da als Ausgangsmaterial an Stelle der teueren Stäbe billige Scherben od. dgl. verwendet werden können, doch ist es in bezug auf die Forderung nach konstanten Fadendurchmessern unverläßlich und besitzt vor allem den schweren Nachteil, daß es für eine selbsttätige Produktion ungeeignet ist. Der Fadendurchmesser wird beim Abziehen von der Düse auch bei gleichbleibender Abzugsgeschwindigkeit und unter Voraussetzung konstanter Düsenöffnungen wesentlich von der Temperatur der Schmelze beeinflußt. Temperaturschwankungen in der Schmelze sind aber im praktischen Betrieb fast unvermeidlich. So kann es vorkommen, daß beispielsweise durch das Einbringen von neuem Material in die Schmelze eine Temperaturverminderung eintritt, die ausreicht, um den Durchmesser des gesponnenen Fadens zu verringern, wobei es im Extremfall zu einem Reißen des Fadens kommen kann. Nun bildet sich wohl auch bei diesem Verfahren an der Düsenöffnung ein Tropfen, dieser bleibt jedoch entweder an der Düsenöffnung hängen, ohne abzutropfen, und verstopft damit die Öffnung; oder wenn um die Düsenöffnung zusätzliche Heizelemente

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vorgesehen sind — was auch bereits vorgeschlagen : \vurde — kann es zu einem glatten Ausrinnen der Schmelze kommen, ohne daß der Spinnvorgang von selbst wieder eintritt. Es ist somit ersichtlich, daß es bei diesem Verfahren im Falle eines Reißens von Fäden jeweils erforderlich ist, den Spinnvorgang für jeden Einzelfaden von Hand aus wieder einzuleiten.

Der Vollständigkeit halber ist auch noch auf einen Vorschlag hinzuweisen, der darauf abzielte, das normal angewandte Verfahren zur Herstellung von Stäben aus der Schmelze mit dem obenerwähnten Stabziehspinnverfahren zu kombinieren. Hierbei sollten aus der Schmelze mittels Abzugwalzen Stäbe abgezogen werden, die dann fortlaufend in eine Spinntemperatur- zone vorgeschoben und dort in bekannter Weise zu ^X5 Fäden versponnen werden sollten. Es sollte damit bezweckt werden, die Vorteile der beiden obengenannten Verfahren zu vereinigen und ein kontinuierliches Herstellungsverfahren von Fäden aus der Schmelze, wobei als Zwischenprodukt zunächst Stäbe erhalten werden, zu ermöglichen. Dabei wurde jedoch übersehen, daß es beim Herstellen der Stäbe mittels Abzugorgane, die eine Verstreckung der aus den Austrittsöffnungen des Schmelzbehälters austretenden Masse verursachen, auch wieder — ähnlich wie beim Düsenspinnverfahren — zu Pendelungen im Strömungszustand der noch plastischen, gezogenen Flüssigkeit kommt und daher ein Konstanthalten des Durchmessers der hergestellten Fäden unmöglich ist. Weiter ist zu bemerken, daß das Verfahren einen kontinuierlichen und selbsttätig wieder einsetzenden Arbeitsablauf nicht gewährleistet. Kommt es nämlich zu irgendwelchen Störungen und Unterbrechungen im Strömungslauf zwischen den Austrittsöffnungen des Schmelzbehälters und den Abzugorganen, dann besteht keinerlei Möglichkeit, daß der Arbeitsprozeß von selbst ohne Einwirkung von Hand aus wieder einsetzt.

Die Erfindung bezweckt nun, die angeführten Nachr teile sämtlicher bisher bekannten Spinnverfahren zu beseitigen und ein Verfahren zu verwirklichen, das tatsächlich ein fortlaufendes, vollkommen selbsttätiges Verspinnen von Glas zu feinen Fäden und in unmittelbarer Darauffolge deren Weiterverarbeitung zu fertigen Garnen oder Vliesen gestattet.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Ausgangsmaterial fortlaufend in einem Behälter zum Schmelzen gebracht und in diesem Behälter ständig ein bestimmtes Niveau an geschmolzener Masse bei Fließtemperatur aufrechterhalten wird, daß die geschmolzene Masse aus vom Behälterboden etwas herausragenden kühlen Ausflußkanälen unter dem hydraulischen Druck der darüber befindlichen Schmelze in stabähnlicher Form ausgeschoben wird, wobei die dermaßen fortlaufend ausgeschobenen Stäbe zum Verspinnen in eine Zone gebracht werden, in der Spinntemperater aufrechterhalten wird und wo in an sich bekannter Weise von der sich bildenden Spinnspitze eines jeden Stabes fortlaufend mittels- einer sich drehenden Trommel ein Faden abgezogen und schließlich in an sieh bekannter Weise garn,- oder vliesbildend fortlaufend weiterverarbeitet wird.

Es ist wesentlich für das erfindungsgemäße Verfahren, daß die aus dem Schmelzbehälter in Stabform austretende Masse nicht abgezogen= wird* sondern einzig und allein durch den hydraulischen Druck der in besagtem Behälter befindlichen Schmelze ausgeschoben wird. Um dies in einwandfreier Weise zu ermöglichen, ist es erforderlich, daß die Masse in den Austrittsöffnungen aus dem Schmelzbehäiter bereits gekühlt. ist und im Vergleich zur dünnflüssigen Schmelze selbst einen zäheren Viskositätsgrad besitzt. Die Ausflußkanäle ragen daher aus dem Behälterboden unten etwas heraus, so daß sie natürlich gekühlt werden. Die aus den Kanälen ausgeschobene Masse muß dabei an der Austrittsstelle bereits so starr sein, daß sie nicht mehr plastisch verformbar ist. Die Ausschubgeschwindigkeit hängt dabei vom hydraulischen Druck der im Schmelzbehälter enthaltenen dünnflüssigen Schmelze ab, welche bei Fließtemperatur auf konstantem Niveau gehalten wird.

Um die Vorschubgeschwindigkeit der so erhaltenen Stäbe in die Spinntemperaturzone zusätzlich einregeln zu können, kann es zweckmäßig sein, auf die Stäbe ~an einer Stelle zwischen-den Ausflußkanälen und der Spinntemperaturzone Vorschubwalzen einwirken zu lassen, wobei jedoch jede Zugwirkung zu vermeiden ist. Die lichte Durchtrittsweite zwischen diesen Vorschubwalzen entspricht dabei dem Durchmesser der Ausflußkanäle, so daß von vornherein jegliche etwaige Verstreckung der Stäbe unmöglich gemacht ist.

Zur besseren Klarstellung der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen einige praktische Ausführungsbeispiele beschrieben, wobei rein beispielsweise die Herstellung von Glasfäden bzw. Garnen oder Vliesen aus der Glasschmelze erörtert wird.

Die Zeichnungen veranschaulichen rein schematisch <md ohne auf bauliche Einzelheiten näher einzugehen, die Mittel zur Durchführung der verschiedenen Stufen des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Anordnung zur fortlaufenden Herstellung eines Garnes nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2 eine Einzelheit betreffend die Weiterverafbeitung der abgezogenen Fäden zu einem Vlies und

Fig. 3 und 4 eine Anordnung zur fortlaufenden Herstellung eines Garnes beliebiger Stärke durch Abheben ^einer Vielzahl parallel liegender Fäden unmittelbar von der sich drehenden Trommel in Seiten- und Vorderansicht.

Unter besonderer Bezugnahme auf Fig. 1, in der eine Spinnstelle dargestellt ist, deren in einer Maschine für gewöhnlich mehrere (auch 100 und mehr) neben- bzw. übefeinanderlaufend angeordnet sind, ist ersichtlich, daß das Ausgangsmaterial, beispielsweise Tafelglas 1, in an sich bekannter und nicht näher erläuterter Weise selbsttätig und fortlaufend in einen Schmelzofen 2 eingebracht wird. In den Wänden des Schmelzofens 2 sind Heizkörper 3 beliebiger Art untergebracht, die auf die Schmelz- und Läuterungstemperatur des Glases erhitzen. Aus einer Bodenöffnung 4 des Bodens 2 fließt die Glasschmelze in einen darunter befindlichen Behälter 5, in dem ständig ein bestimmtes Niveau an geschmolzener Masse bei Fließtemperatur (ungefähr. 1000° C)aufrechterhalten wird, Vom Boden des Behälters- 5 ragen Ausfiußkanäle 6 fmit vorzugsweise kreisrundem Querschnitt etwas heraas, autebi welche unter dem hydraulischen Druck der darüber befindliehen Schmelze je ein Glasstab 7 ausgeschoben wird. Ee ist beachtenswert, daß der im Ausftaßkaöal6 befindliche Glasposten durch die Wärmeableiteng des heraussagenden Kanals einen Temperateräbfall von etwa 10° C je 1 mm erfährt, so daß sieh durch natürliche Kühlung, längs des Kanals von selbst der erforderliche T'termoviskösitätsgrad der geschmolzenen. Masse einstellt. Unter diesen Umständen wird def Glasstab 7 etwa mit einer Geschwindigkeit von 10mm pro Min'ute ausgeschoben und ist beim Austreten- aus dem Kanal 6 so· weit erstarrt, daß er nicht mehr plastisch verformbar ist.

Der Stab 7 wird weiter vorgeschoben und gelangt sodann in eine Zone₅ in der Stirch entsprechende Heizmittel 9 eine zum Spinnen erforderliche Temperatur (ungefähr 950° G) aufrechterhalten wird. Von der sich in dieser Zone bildenden Spihrispitze kann nun fortlaufend in an sich bekannter Weise ein Faden 11 abgezogen werden. Sollte der Faden 11 aus irgendeinem Grunde reißen, so setzt der Spinnvorgang von selbst wieder ein, da sich an der Spinnspitze des Stabes 7 ein Tropfen bildet, der abtropft und einen neuen Faden nach sich zieht.

Der Faden 11 kann schließlich in an sich bekannter Weise garn- oder vliesbildend fortlaufend weiterverarbeitet werden. Auf derartige Möglichkeiten wird im folgenden noch verwiesen.

Um die Vorschubgeschwindigkeit des Stabes 7 in die Spinntemperaturzone, welche vom hydraulischen Druck der Schmelze im Behälter 5 und vom mehr oder weniger zähen Thermoviskositätsgrad des Glaspostens im Ausfiußkanal 6 abhängt, zusätzlich auf einen ao absolut konstanten Wert einregeln zu können, können gegebenenfalls an einer Stelle zwischen dem Ausflußkanal 6 und den Heizmitteln 9 der Spinntemperaturzone Vorschubwalzen 8 angeordnet werden. Diese Walzen 8 werden jedoch so angetrieben, daß sie auf den Stababschnitt zwischen dem Ausflußkanal und der Durchtrittsstelle zwischen den Walzen 8 keinerlei Zug- und Streckwirkung ausüben. Die lichte Durchtrittsweite zwischen den Walzen 8 entspricht dem Durchmesser des Kanals 6, wodurch schon jede etwaige VerStreckung des Stabes unmöglich gemacht ist.

Die Weiterverarbeitung der von den Spinnspitzen der Stäbe 7 in der Spinntemperaturzone abgezogenen Fäden 11 kann auf verschiedene bekannte Art und Weise stets in kontinuierlichem Arbeitsvorgang erfolgen.

So werden gemäß Fig. 1 die Fäden, die am Umfang einer sich rasch drehenden Trommel 10 auflaufen, zu einem Garn verarbeitet. Die Fäden werden dabei zur Vollendung einer vollen Umwindung fortlaufend in an sich bekannter Weise wieder vom Trommelumfang abgehoben und vermittels Umlenk- und Förderwalzen 12, 13 als Garn auf einer Spule 14 aufgewickelt.

Gemäß Fig. 2 werden die ebenfalls vor Vollendung einer vollen Umwindung fortlaufend vom Trommelumfang wieder abgehobenen Fäden beispielsweise zerteilt, indem die Walze 12 mit einer Schneidvorrichtung versehen ist oder indem auf aerodynamischem Wege in bekannter Weise beispielsweise im Windkanal 15 eine Zerteilung herbeigeführt wird, auf eine netzartige, bewegte Unterlage 16 gebracht, so daß sich kontinuierlich ein Vlies 17 bildet, das von einem Transportband 18 abbefördert wird.

Es erübrigt sich hier auf diese an sich bekannten Abzieh- und Weiterverarbeitungseinrichtungen näher einzugehen, wichtig ist nur, darauf hinzuweisen, daß dieselben gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren fortlaufend und selbsttätig arbeiten können und daher einen vollautomatischen Betrieb gestatten.

In Fig. 3 und 4 ist eine weitere Möglichkeit der Weiterverarbeitung der gesponnenen Fäden zu einem Garn, bestehend aus einer beliebigen Vielzahl parallel verlaufender Fäden dargestellt. Hierbei werden die abgesponnenen Fäden 11 auf der sich kontinuierlich drehenden Trommel 10 aufgewickelt, bis auf ihr ein Belag 19 von einer gewissen Stärke entsteht. Mittels eines gegen die Trommeloberfläche gerichteten, sich langsam in Richtung der Trommelachse bewegenden Werkzeuges 20 kann man nun ein Garn beliebiger Stärke fortlaufend abheben, wobei das Werkzeug ahnlieh wie eiii spanabhebendes Drehwerkzeug arbeitet und, wenn es am Ende der Trommel 10 angelangt ist, rasch zürückversehöbeh wird, um von neuem einen Afbeitslauf zu beginnen. Es versteht sieh, daß die Vorsehubgesehwindigkeit des Werkzeuges 20 und die Aufwickelgeschwindigkeit der Fäden 11 entsprechend aufeinander abzustimmen sind und die Schnittiefe wahlweise eingeregelt werden kann. Der abgehobene Strang paralleler Fäden wird sodann auf geeignete Weise aufgefangen und schließlich als fortlaufendes Garn auf einer Spule od. dgl. aufgewickelt.

Dieses Verfahren der Weiterverarbeitung der Fäden zu einem Garn ist nur anwendbar, wenn das Spinnverfahren entsprechend der Erfindung durchgeführt wird, da es ein kontinuierliches, selbsttätiges Spinnerv der Fäden zur Voraussetzung hat, ohne das es unmöglich wäre, auf die angegebene Weise ein fortlaufendes Garn zu erhalten.

Wie bereits ausgeführt, eignet sich als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Verfahren besonders gut Fensterglas- bzw. Tafelglasbruch, der dank seiner chemischen Zusammensetzung den Anforderungen während des Spinnens sowie zur Verwendung als Glasfaden sehr gut entspricht und in großen Mengen billig erhältlich ist. Es kann aber natürlich auch Glas in beliebiger anderer Form und Zusammensetzung zur Verwendung kommen.

Die Produktionsleistung des Verfahrens, welche unter den geschilderten Umständen etwa in der Größenordnung von 50 m Glasfaden je Spinnstelle in der Sekunde liegt, kann noch gesteigert werden, wenn man die Glasmasse unter zusätzlichem Druck durch die Abflußkanäle 6 auspreßt.

Um ein sicheres Haften der Fäden auf der Abziehtrommel 10 zu erreichen, kann auch die piezoelektrische Selbstaufladung der Glasfäden ausgenutzt werden oder aber können die Fäden mit einem zweckmäßigen Kontaktmittel (Öl) versehen werden. Die erstgenannte Methode besitzt gegenüber der zweiten den Vorteil, daß die Fäden nicht mit einer Appretur versehen zu werden brauchen und mit reiner Oberfläche dem endgültigen Verwendungszweck zugeleitet werden können.

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum düsenlosen, fortlaufenden und vollautomatischen Ausziehen von Glas zu feinsten Fäden und zur unmittelbaren Herstellung eines Garnes bzw. Vlieses aus diesen Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial fortlaufend in einem Behälter (5) zum Schmelzen gebracht und in diesem Behälter ständig ein bestimmtes Niveau an geschmolzener Masse bei Fließtemperatur aufrechterhalten wird, daß die geschmolzene Masse aus vom Behälterboden etwas herausragenden, kühlen Ausflußkanälen (6) unter dem hydraulischen Druck der darüber befindlichen Schmelze in stabähnlicher Form (7) ausgeschoben wird, wobei die dermaßen fortlaufend ausgeschobenen Stäbe (7) zum Verspinnen in eine Zone gebracht werden, in der Spinntemperatur aufrechterhalten wird und wo in an sich bekannter Weise von der sich bildenden Spinnspitze eines jeden Stabes fortlaufend mittels einer sich drehenden Trommel ein Faden (11) abgezogen und schließlich in an sich bekannter Weise garn- oder vliesbildend fortlaufend weiterverarbeitet wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Einregelung einer konstanten

Vorschubgeschwindigkeit der Stäbe (7) in die Spinntemperaturzone, auf die Stäbe (7) an einer Stelle zwischen den Ausflußkanälen (6) und der Spinntemperaturzone Vorschubwalzen (8), deren lichte D.urchtrittsweite dem Durchmesser der Aus"

flußkanäle (6) entspricht, unter Vermeidung einer Zugwirkung zur Einwirkung gebracht werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 744 973.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen