DE1052073B

DE1052073B - Verfahren zum Spinnen von Glas oder anderen anorganischen, glasaehnlichen Massen ausStaeben

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Publication number: DE1052073B
Application number: DESCH22322A
Authority: DE
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Priority date: 1957-06-21
Filing date: 1957-06-21
Publication date: 1959-03-05
Also published as: US3055051A; US3055050A; GB933838A; FR1208547A; BE568686A; GB837910A

Description

Ld. I Art,

us.

■Pi

Nr.

Sl QSZ QJ3

43.08

Mf

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

deutsches mmm. Patentamt

kl. 32 a 25^y

INTERNAT. KL. C 03 b

AUSLEGESCHRIFT 1052 073

Sch 22322 IVc/32a

ANMKLDETAG:· 21. JUNI 1957

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

5. MÄRZ 1959

Es ist bekannt, Fäden aus Glas oder anderen anorganischen, glasähnlichen Massen herzustellen, indem Stäbe erhitzt und mittels einer Abzugstrommel zu Fäden ausgezogen werden.

Es ist weiterhin bekannt, aus einem Schmelz- oder Vorratsbehälter durch im Boden des Behälters angebrachte Düsenöfrnungen Fäden abzuziehen und diese aufzuspulen oder weiterzuverarbeiten.

Das ersterwähnte Verfahren hat den Vorteil der sehr genauen Dosierbarkeit des angelieferten Rohstoffes, nämlich der Glasstäbe, die innerhalb enger Toleranzen gefertigt werden können und die einer Kontrolle hinsichtlich Maßhaltigkeit einfach und jederzeit unterworfen werden können. Es leuchtet ohne weiteres ein, daß als Ausgangsmaterial der Fadenbildung dienende Stäbe genau gleichen Durchmessers bei konstanter Abzugsgeschwindigkeit auch am ehesten zu Fäden genau gleicher Stärke führen werden. Als nachteilig wird dagegen beim sogenannten Stabverfahren der Umstand angeschen, daß die nachgeschobenen Stäbe endlicher Länge nach dem Abschmelzen gegen neue Stäbe ausgetauscht werden müssen, wobei, bedingt durch die Einspannlänge und andere bauliche Gegebenheiten, ein erheblicher, nicht verwertbarer Stabrest übrigbleibt.

Das Auswechseln der Stäbe nimmt eine erhebliche Zeit in Anspruch, wobei zu bedenken ist, daß eine Vorrichtung normaler Bauart über 100 Stäbe enthält und daß der Einspannvorgang an sich stets die Gefahr des Zerbrechens der aus sprödem Material bestehenden Rohstäbe mit sich bringt. Unter diesen Umständen muß auch der zurückbleibende Stababfall einen erheblichen Prozentsatz des Beschickungsgutes der Vorrichtung ausmachen.

(Jm den Abfall der Stabenden zu vermeiden, wurde schon vorgeschlagen, die der Maschine neu zugeführten Stäbe mit denen in der Maschine befindlichen zu verschweißen. Da jedoch die Schweißstellen nicht entspannt werden konnten, zerbrachen die meisten Stäbe beim Weitertransport an der Schweißstelle, so daß die Produktion teilweise längere Zeit unterbrochen werden mußre.

Das Abziehen von Fäden aus einem eine Vielzahl von üüsenöft'nungen enthaltenden Schmelzbehälter ist insofern von Vorteil, als es die Möglichkeit des fortlaufenden Abzuges über einen größeren Zeitraum gestattet. Dennoch hat dieses Verfahren mehrere Nachteile, vor allem den, daß es nicht zu Fäden in sich und unter sich stets gleicher Stärke führt. Hierfür sind mehrere Gründe verantwortlich. Zunächst führt das im heißen Zustand befindliche, mit hoher Geschwindigkeit abgezogene flüssige Glas schon nach kurzer Zeit zu Erweiterungen der Diisenöffnungen, und außerdem ist es auch praktisch äußerst schwierig, über die Verfahren zum Spinnen von Glas

oder anderen anorganischen, glasähnlichen Massen aus Stäben

Anmelder:

Wolfgang Schuller, ίο Wertheim/M., Faserweg

gesamte mit Düsenöffnungen versehene Fläche eine

sj gleichmäßige Temperatur und, falls mit Druck gearbeitet wird, auch noch einen gleichmäßigen Druck zu erzeugen. Ein weiterer, als nachteilig empfundener Umstand ist der, daß zumindest der mit Düsenöffnungen versehene Boden des Schmelzbehälters aus einem

hoch hitzebeständigen Material bestehen muß, wofür praktisch, wie die Erfahrung bewiesen hat, nur das seltene und teure Platin in Frage kommt.

Die vorliegende Erfindung überwindet die vorbeschriebenen Nachteile, ohne den erwähnten Vorteil

des sogenannten Stabverfahrens, nämlich die Möglichkeit der genauen Dosierung des den einzelnen Faden bildenden Rohstoffes, aufzugeben. Sie hat demnach ein Verfahren zum Gegenstand, das das vollautomatische und kontinuierliche Spinnen von Glas oder anderen

anorganischen, glasähnlichen Massen aus Stäben ermöglicht, bei dem Arbeitskraft und Material eingespart wird und bei dem die zur Erwärmung der Abspinnstelle benötigte Energie völlig ausgenutzt wird, indem diese nicht wie bisher während des Stillstandes

der Einrichtungen ungenutzt abstrahlt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Spinnen von Glas oder anderen in der Hitze plastischen Massen aus Stäben, bei dem die Stäbe fortlaufend einer Vorratseinrichtung entnommen, zwangläufig und konti-

nuierlich lose aufeinander stehend einer direkt und/ oder indirekt beheizten Lochleiste zugeführt werden und in der die Stoßenden miteinander verschmolzen werden und aus der gleichzeitig aus der lediglich in den plastischen Zustand übergeführten Glasmasse

Fäden abgezogen werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

¹ Tn der Zeichnung ist eine mögliche, zur Durchführung des A^erfahrcns nach der Erfindung dienende Vor-

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richtung stark vereinfacht und schematisch dargestellt und an Hand dieser das Verfahren beschrieben; es stellen dar:

Fig. I eine Vorrichtung nach der Erfindung im Scilcnschnilt und stark verkleinertem Maßstab,

Fig. 2 einen Einzelteil der Vorrichtung nach der Erfindung, etwa im natürlichen Maßstab und in perspektivischer Ansicht,

Fig. 3 einen Schnitt durch einen Einzelteil des Gegenstandes nach der Erfindung, etwa in natürlichem Maßstab und in einer Ebene senkrecht zu der nach Fig. 1.

Mit 1 ist allgemein eine Bcschickungs- und Vorratscinrichtung bezeichnet, die bei dem in Fig. I dargestellten Beispiel aus einer die Stäbe 2 aufnehmenden schiefen Ebene 3 besteht.

Die schiefe Ebene 3 kann, wie durch den Doppelpfeil // angedeutet, in Rütlclbcwcgung, beispielsweise mittels eines Exzenters 4, versetzt werden, um den stetigen Nachschub der Stäbe zu gewährleisten. Der jeweils vorderste Stab 2' kommt gegen einen geeignet ausgebildeten Anschlag 5 zu liegen, der so eingestellt ist, daß der Stab lose auf den unter ihm befindlichen und bereits in der richtigen Vorschublagc stehenden Stab 2" aufsteht.

Heim weiteren Nachsinken wird der Stab von einer Vorschubeinrichtung, allgemein mit 6 bezeichnet, ergriffen und unter leichtem Druck in Richtung des Pfeiles H befördert, üie Vorschubeinrichtung kann beispielsweise aus zwei kontinuierlich angetriebenen Walzen, Rollen oder Scheiben 7a und Tb bestehen.

Der Stab gelangt schließlich in eine sogenannte Lochleistc 8, die im Gestell der Vorrichtung auf geeignete Weise befestigt ist, z. B. in einer Trägerlcistc9 aus .Schamotte od. dgl. ruht.

Vorher kann der Stab gegebenenfalls durch eine allgemein mit 10 bezeichnete Kühleinrichtung, die beispielsweise aus einer Führung 11 mit Wasserkanal 12 besteht, geleitet sein.

Iu der Lochleistc werden die bisher nur lose und unverbunden aufeinanderstellenden Stabenden derart miteinander verschmolzen, daß auf später noch zu beschreibende Weise der nachfolgende Stab 2'" in den plastischen liest 13 des vorhergehenden Stabes eingetaucht wird.

Es ist somit ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß das in den Bohrungen 14 der Leiste 8 und zum Abschmelzen und Abziehen verwendete Glas 13 stets nur in einem plastischen Zustand gehalten wird. Hierzu wird ciTmdungsgcmäß die Lochleistc8 so mit Wärmeenergie versehen, daß über ihren Querschnitt clic Temperatur vom Locheingang 15 bis zum Ausgang 16 ansteigt. Dies zu erreichen, ist auf verschiedene Weise möglich. So kann z. B. die Lochleistc von einer eng anliegenden Heizspule umgeben sein, die verschicclciic mittels Vorschaltwidcrstand regelbare Zweige aufweist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, der Lochlciste einen solchen Querschnitt zu geben, daß sich die gewünschte, nach unten zur Abschmelzstclle hin ansteigende Tempcraturvcrtcilung bei gleichmäßiger Beheizung von selbst ergibt. Einen Einzelteil einer Vorrichtung nach der Erfindung, der nach diesem Prinzip gestaltet ist, ist in Fig. 2 als Schnitt eines Blöckcheiis zur Dildung einer Leiste oder als Schnitt einer Leiste selbst dargestellt. Man erkennt, daß der zu beheizende Querschnitt bei 17 größer als bei 18 ist, wodurch sich die gewünschte Tcnipcraturvcrteilung ergibt. ]n Fig. 2 ist mit 19 der Flansch des ßlöckchcns 20 und mit 21 deren Bohrungen bezeichnet.

Es ist ferner möglich, im Abstand ein- oder zweckmäßig beidseitig der Leiste 8 eine Heizeinrichtung vorzusehen, deren Abstand so geregelt werden kann, daß die die Leiste erfassende Strahlungswärme nach oben zu in gewünschter Weise abnimmt. Diese Ausbildung des Verfahrens muß deshalb als sehr zweckmäßig angesehen werden, weil dadurch auf einfache Weise mittels einer einzigen Heizvorrichtung dem Bedürfnis entsprochen wird, daß die Anschmclzslelle, in Fig. 1 mit 22 bezeichnet, eine so hohe Temperatur hat, daß das Glas die zum Abziehen 'des Fadens α erforderliche flüssige Beschaffenheit erhält, während' der Stabrest 13 in der Bohiungl4 in lediglich plastischem Zustand befindlich sein soll.

Selbstverständlich muß zur Erzielung eines wirkungsgleichcn Effektes die Leiste 20 nicht notwendig die in Fig. 3 dargestellte Querschnittsform aufweisen, sondern es lassen sich auch andere Formen, beispielsweise ein nach unten stufenweise abnehmender Querschnitt, denken. Der Eingangs-Durchmesser 15 der Lochleiste 8 ist erfindungsgemiiß nur geringfügig größer als der Durchmesser der angelieferten Stäbe 2. Dadurch wird erreicht, daß im Verein mit der vorbeschriebenen allmählichen Temperaturabnahme zum Locheingang hin der nachfolgende Stab nicht abschmilzt, sondern tatsächlich in den plastischen Glassumpf, der aus dem vorhergehenden Stab gebildet wird, eintaucht. Es hat sich nämlich herausgestellt, daß unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das in der öffnung 14 befindliche Glas nicht im flüssigen, sondern bewußt nur im plastischen Zustand gehalten wird, eine wirkliche homogene Verbindung zwischen dem vorhergehenden und dem nachfolgenden Stab einwandfrei erzielt werden kann, so daß, wenn diese Stelle durch den Lochleistenausgang passiert, kein Fadenbruch vorkommt.

Die Bohrungen der Lochleistc können, wie beispielsweise in Fig. 2 dargestellt, eine gering konisch verlaufende Form besitzen. Sie können jedoch ebensogut zylindrisch ausgebildet sein oder derart, daß, wie in Fig. 1 dargestellt, ein zylindrischer Teil in einen konischen Teil übergeht.

Die Aufteilung des Schmclzraumes in eine \'ielzahl einzelner verhältnismäßig kleiner Räume hat neben der bereits erwähnten Tatsache der Zufuhrung einzelner Stäbe und somit genau dosierbarcr Glasmassen den weiteren Vorteil, daß die in den einzelnen Bohrungen befindliche Glasmasse genau in der gewünschten, lediglich den plastischen Zustand herbeiführenden Temperatur gehalten werden kann.

Wie aus der Zeichnung ohne weiteres ersichtlich und sich daraus ergibt, sind die Bohrungen zylindrisch oder gering konisch ausgebildet und ihr Austrittsdurchlnesser relativ groß. Dadurch wird der Austritt der hier noch plastischen Glasmasse 13, die erst nachfolgend bei 22 dort, wo der Faden abgezogen wird, in den flüssigen Zustand übergeführt wird, erleichtert Damit ist aber auch der weitere erhebliche Vorteil verknüpft, daß ein Verstopfen der verhältnismäßig großen öffnungen praktisch nicht zu befürchten ist, während gerade die Verstopfung der Düsenöffnungen bekannter Vorrichtungen mit flüssige Glasmasse enthaltenden Vorratsbehältern eine der Hauptstörungsqucllcn war.

In Fig. 3 ist in Weiterbildung der Erfindung eine mögliche Altcrnativform einer Lochleistc oder eines Blockes dargestellt. Die Leiste 24 weist hier zylindrische Bohrungen 25 auf, die sich in zwei oder mehrere zylindrische oder konische Bohrungen 26 fortsetzen. Dies gibt die Möglichkeit, von jeweils einem

angelieferten Stab gleichzeitig zwei Fäden abzuziehen, wodurch das erfindungsgemäße kontinuierliche Spinnverfahren noch rationeller wird.

Die Lochleiste kann, und dies wird bei direkter Beheizung derselben zweckmäßig sein, aus einem Stück bestehen, sie kanu aber auch in mehrere vorteilhaft unter sich gleich große Einzclblöcke aufgeteilt werden. Di'e letzteie Ausbildungsform hat nicht nur den Vorteil des einfacheren und Material sparenden Aus-· tausches, beispielsweise bei Reinigung oder Auswechselnbeschädigter Teile, sondern auch den weiteren Vorteil, einfach eine genaue Lochteilung einzuhalten. Um dieses Problem richtig zu verstehen, muß man sich vergegenwärtigen, daß' die angelieferten Stäbe 2 in kaltem Zustand in genauem Seitenabstand voneinander zugeführt werden, während die Lochleiste, in deren öffnungen sie eintauchen, sich in warmem Zustand befindet. Beträgt also beispielsweise der Seitenabstand der Stäbe 10 mm, so müssen die Bohrungen mit 9,8-mm-Teilung gebohrt werden, damit die Löcher nach Erwärmung der Leiste und damit Ausdehnung derselben den verlangten Abstand von 10 mm aufweisen. Wenn nun die Erwärmung der Leiste über deren gesamte Länge nicht genau gleichmäßig ist, was beispielsweise durch ungleichmäßige Beschaffenheit der Heizvorrichtung oder nicht genau parallele Lage derselben eintreten kann, so lassen sich geringfügige, mit der ungleichmäßigen Erwärmung der Leiste verbundene Teilungsfehler bei Einzelblöckchen leichter ausgleichen, während bei einer einzigen Leiste durch Summierung der Teilungsfehler in dieser Hinsicht Schwierigkeiten auftreten können.

Für die direkte oder indirekte Beheizung der Lochleiste 8 bzw. des plastischen Glasgutes 13 und der Abspinnstelle 22 lassen sich die verschiedensten I-Tcizeinrichtungen verwenden. In Fig. 1 ist eine in die Trägcrlciste 9 eingesetzte Heizeinrichtung aus Stäben 27 dargestellt, aber ebensogut lassen sich auch andere gleich wirkende Einrichtungen, z. B. Heizwendeln od. dgl., denken.

Mit Hilfe des Verfahrens nach der Erfindung und mit einer Vorrichtung zur Durchführung desselben lassen sich u. a. folgende Vorteile erzielen:

1. Die kontinuierliche Speisung mit dem aus Stäben bestehenden Rohstoff ermöglicht das kontinuierliche Abspinnen und läßt den Zwang, neue Stäbe gegen alte Stabrestc auszutauschen, wegfallen. Dadurch wird eine erhebliche Einsparung an Arbeitskraft, -zeit und -material erzielt.

2. Dort, wo die Glasmasse in direkter Berührung mit Teilen der Vorrichtung steht, wird sie nur auf eine Erweichungstemperatur gebracht, die gerade hoch genug ist, um sie aus der Mündungsöffnung austreten zu lassen. Dadurch wird die Möglichkeit eröffnet, für die Vorrichtuugsteilc ein Material zu verwenden, das nicht so hoch hitzebeständig wie das teure Platin zu sein braucht.

3. Die hohen Temperaturen werden an die Stellen verlegt, wo die Glasmasse nicht in direkter Berührung mit Teilen der Vorrichtung steht und wo die ständige Abfuhr der Wärme durch die umgebende Luft gewährleistet ist.

4. Wegen der relativ großen Mündungsöffnungen ist ein Verstopfen derselben praktisch nicht zu befürchten.

5. Da die Temperaturen nicht so hoch sind, daß die ganze Glasmasse dauernd im flüssigen Zustand gehalten werden muß, ist der Energieaufwand geringer und das gefährliche Entglasen nicht zu befürchten.

6. Das die erweichte Glasmasse enthaltende Teil kann in eine Vielzahl kleinerer Untereinheiten unterteilt werden, wodurch Kühlung, Reinigung und Austausch erleichtert werden.

7. Das Zuführen von einzelnen Ställen gibt die Möglichkeit, die die Abspinnstellen beliefernde Glasmasse stets genau zu dosieren und damit den Faden-Durchmesser genauestcns einzuhalten.

Claims

PATEN TANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Spinnen von Glas oder anideren anorganischen, glasMtMie.heiLM.assein aus Stäben·, dädurdf gekennzeichnet, daß die Stäbe/fortlaufend einer Vorratseinrichtung entnommen, zwangsweise und' kontinuierlich lose aufeinanderstellend einer beheizten Lochleiste zugeführt werdün£>in der d'as Stabende in eine nur plastische Glasmasse übergeführt und mit dem jeweils folgendem·, lose aufstehenden Stabende 'homogen verschmolzen wird¹ und! die plastische Glasmasse, im weiteren Durchfluß zum Düsenauistritt, auf die für das Fadenziehen günstige Viskosität erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß je zuigeführten Stab ein oder mehrere Einzelfäden abgezogen wenden·.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Anardmiung

a) einer Beschiükungis-und Vorratseinrichtung (1)

b) einer Vorschubeinrichtung (6)

c) einer beheizten Lochleiste (8) mit einer der Stabzahl entsprechenden Anzahl von Bohrungen (14)

d) einer Leiste (8) und Abspinnstelle (22) erfassenden Heizeinrichtung (27)

e) einer beliebigen Fadenafozuigseimrichtung

f) gegebenenfalls unter Zwisdhenischadtung einer zwischen Vonschubeinridhtung und Lochleiste liegenden Kühleinrichtung (10).

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Lochleiste von der Eingangs- zur Auisgaingsöffnung gleich- ' mäßig oder stufenweise abnimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine indirekt wirkende Heizeinrichtung mit entsprechend festgelegtem oder regelbarem Abstand von der Lochleiste und/oder eine die Lochleiste direkt erwärmende Heizeinrichtung vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, d'aß die Bohrungen der Lochiieiste zylindrisch, gering konisch verlaufend oder so ausgebildet sind, daß sich ein zylindrischer Teil in einen konischen TeM fortsetzt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zylindrische Teil der Bohrung in zwei oder mehrere zylindrische oder konische Teile fortsetzt.

8. Vorrichtung wach Anspruch 3 sowie 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eimgangsdurchmesser der Bohrungen der Lochleiste nur geringfügig größer als der Durchmesser der zugelieferten Stäbe ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 sowie 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiste aus einem Stück besteht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 sowie 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochleiste in mehrere, zweckmäßig unter sich gleich große Einzelblöcke aufgeteilt ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 4 sowie 6 Ws 10, dadurch gekennzeichnet, daiß die Einzel-

blöcke mit einem Flamsdh (19) auf der Träger leiste (9) aiii liegen od'er damit in entsprechenden Ausnehmungen der Trägcrleiste aufgenommen sind.

12. Vorric'hfcuing nach AiTSpruclli 3, gekonnzeichnet diurdh eine zur Lageriinig der Vorratsstäibe und ihrem Nadhsdhuib .dienende schiefe Ebene (3), die an der Beschickungseinrichtung gelenkig auge-

bracht ist und in eine kontinuierlich schwingende Bewegung, beispielsweise mittels eines Exzenters (4), versetzbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Schweizerische Patentschrift Nr. 316 351.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen