DE1136449B - Vorrichtung zur Herstellung von Faeden aus thermoplastischem Material, insbesondere von Glasfasern, mit konzentrischem Verteiler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere von Glasfasern, mit konzentrischem Verteiler.

Dabei ist vorgesehen, daß das Material (mineralische oder organische Stoffe) in viskosem Zustand verarbeitet wird. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Herstellung, bei der das Material im genannten viskosen Zustand auf oder in einen Körper gebracht wird, der mit großer Geschwindigkeit um seine Achse gedreht wird und dabei den genannten Stoff in Form von Fäden herausschleudert. Bekannt sind Schleuderhohlkörper in Kombination mit einem Verteilerkörper, welch letzterer für eine Vergleichmäßigung der Verteilung der viskosen Masse im Innern der Mantelfläche des Schleuderhohlkörpers sorgt. Der Schleuderhohlkörper ist dabei an seinem Umf angsmantel mit Löchern versehen, aus denen die viskose Masse ausgeschleudert wird. Es hat sich herausgestellt, daß mit diesen bekannten Vorrichtungen die Verarbeitung eines sehr heißen Glases nur schlecht möglich ist, da bei den bekannten Vorrichtungen die drehenden Elemente durch ein heißes Glas leicht beschädigt werden. Auch sind bei den bekannten Vorrichtungen die Nachteile gegeben, die eine Folge der Entglasung sind. Bei den bekannten Vorrichtungen können die Schleuderöffnungen verformt werden, und sie können auch im Zusammenhang mit einer Entglasung durch die sich dabei bildenden Kristalle verschlossen werden. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Ausströmmenge aus einer Öffnung abhängig ist von der vierten Potenz des Durchmessers der Öffnung. Eine leichte Veränderung des Durchmessers zieht also eine Unstabilität in der Faserherstellung nach sich. Ferner ist bei den bekannten Vorrichtungen die Gefahr gegeben, daß unter Umständen Steine und nichtgeschmolzene Teile in die Schleuderkörper geraten und diese Schleuderkörper zerstören. Mit Rücksicht darauf, daß die bekannten Vorrichtungen für die Verwendung eines sehr heißen Glases nicht besonders gut geeignet sind, ist man bei den bekannten Vorrichtungen gezwungen, im allgemeinen verhältnismäßig teure Gläser zu verwenden, die sich auch bei niedrigeren Temperaturen noch gut als Fäden ausschleudern und zu Fasern verarbeiten lassen. Mit Rücksicht auf die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten ist es nötig, bei den bekannten Vorrichtungen den Schleuderhohlkörper aus hochwertigem und teurem Material herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung so auszubilden, daß die vorbeschriebe-Vorrichtung zur Herstellung von Fäden

aus thermoplastischem Material,

insbesondere von Glasfasern,

mit konzentrischem Verteiler

Anmelder:

Compagnie de Saint-Gobain,
Neuilly-sur-Seine, Seine (Frankreich)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Scheller, Patentanwalt,
Aachen, Zollernstr. 1

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 15. Februar 1958 (Nr. 758 343)

Marcel Levecque, Saint-Gratien, Seine-et-Oise,

und Marcel Mabru, Paris (Frankreich),

sind als Erfinder genannt worden

nen Nachteile der bekannten Vorrichtungen vermieden werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Vorrichtung gekennzeichnet durch einen Verteilerkörper zum Abschleudern des Schmelzgutes und durch eine Anzahl den Verteilerkörper umgebender, ringförmiger Platten, die im wesentlichen gleichachsig mit der Drehachse des Verteilerkörpers sind.

Bei dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die folgenden Vorteile gegeben. Die Schwierigkeiten bei den Schleuderöffnungen hinsichtlich ihrer Verformung, ihres Verschließens usw. kommen in Fortfall. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erlaubt ein Arbeiten bei einer nennenswert erhöhten Temperatur. Die Unstabilität in der Faserherstellung, die infolge der Abhängigkeit der Ausströmmenge von der vierten Potenz des Durchmessers der Ausströmöffnung bereits bei geringen Veränderungen des Durchmessers erheblich ist, tritt beim Gegenstand der Erfindung nicht in Erscheinung. Dies wird erreicht durch Entlanggleiten der Glasströme an den Platten. Durch Versuche wurde dabei festgestellt, daß der Reibungswiderstand des Glases beim Passieren der Platten praktisch nicht geändert wird, und zwar auch nicht

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nach längerem Gebrauch. Bei der erfindungsgemäßen radial angeordnete gekrümmte Leisten untereinander Vorrichtung ist die Gefahr der Entglasung beträcht- verbunden sind.

lieh reduziert. Ferner ist die Gefahr einer Beschädi- Erfindungsgemäß können die Leisten zur Ebene

•gung der Vorrichtung durch Steine und nicht- der Platten parallele Kanäle oder Wellungen aufgeschmolzene Teile sehr viel geringer als bei den 5 weisen.

bekannten Vorrichtungen. Bei der erfindungsgemäßen Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner

Vorrichtung ist es möglich, billigere Gläser zu ver- gekennzeichnet sein durch mehr als einen Verteilerwenden. Ferner ist es möglich, für den eigentlichen körper.

Zentrifugalkörper verhältnismäßig preisgünstige Ma- Im einzelnen kann die erfindungsgemäße Vorrich-

terialien zu verwenden, die für die Herstellung von io tang noch folgende Merkmale aufweisen. Bei verÖffnungen sehr kleinen Durchmessers ungeeignet schieden großem Außendurchmesser der Platten kann wären. Die vorteilhaften Eigenschaften der erfin- der Durchmesser sich beispielsweise progressiv ändungsgemäßen Vorrichtung beruhen unter anderem dem. Die Randzone der Platten kann auch durch darauf, daß ein oder mehrere Ströme aus geschmol- Spitzen aufgerauht sein, um das Wegschleudern des zenem Material mit dem Verteilerorgan in Berührung 15 geschmolzenen Materials in Form von Fasern zu gebracht werden, welches den oder die Ströme teilt erleichtern. Das oder die Materialverteilerorgane auf und das genannte Material herausschleudert, um es den Drehelementen können mechanischer oder pneuauf eine Vielzahl von Oberflächen zu verteilen, die matischer Art sein, feststehen oder einer Schiebesich im wesentlichen um die gleiche Achse drehen und/oder Drehbewegung unterworfen sein. Insbeson- und den Verteilerkörper umgeben, wobei das er- 20 dere, wenn die Materialbelieferung durch Zuleitung wähnte Material durch die genannten Oberflächen auf die eine oder die beiden großen Stirnseiten der so geführt wird, daß eine sehr gleichförmige Ver- Drehscheiben (Platten) erfolgt, können diese Scheiben teilung dieses Materials auf dem ganzen Umfang der außen und gleichachsig an dem Verteilerorgan beOberflächen sichergestellt wird, derart, daß jede der festigt sein, das dann, wie oben erwähnt, mit diesen genannten Oberflächen das ganze auf ihr abgelagerte 25 Scheiben kraftschlüssig verbunden sein kann. Material vom ganzen Umfang wegschleudert und Bei dieser Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn

dieses Wegschleudern in Form von Fasern geschieht, das Verteilungsorgan die Form eines Behälters hat, welche die Drehachse gleichmäßig umgeben. Dabei welcher an seinem Umfang mit Löchern oder können gegebenenfalls die drehenden Elemente unab- Schlitzen versehen ist, mit den Scheiben umläuft und hängig voneinander mit Material beliefert werden. 30 von dem das Material unter der Wirkung der Flieh-Erfindungsgemäß kann die Vorrichtung dadurch kraft durch die Löcher oder Schlitze hindurch hergekennzeichnet sein, daß sämtliche Platten denselben ausgeschleudert und auf den Scheiben abgelagert Außendurchmesser aufweisen. wird. Die Löcher des Verteilungsorgans sind zwischen

Eine etwas andere Ausführungsart der erfindungs- den verschiedenen Scheiben so verteilt, daß eine gute gemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, 35 Materialverteilung auf diesen gesichert ist. Gute Erdaß die Platten unterschiedliche Außendurchmesser gebnisse werden durch mehrere Reihen von versetzt aufweisen. zueinander angeordneten Löchern erzielt und durch

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner da- zwei Reihen von Löchern zwischen zwei übereinanderdurch gekennzeichnet sein, daß die Platten glatt aus- liegenden Scheiben. Wie oben bereits ausgeführt, kann gebildet sind. 40 mitder erfindungsgemäßen Vorrichtung auch ein heißes

Eine andere Ausbildungsart der erfindungsgemäßen Glas verarbeitet werden. Tatsächlich kann das Glas auf Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die jede beliebige Temperatur erhitzt werden, ohne daß Platten an ihrem Umfang mit einer Zone ausgebildet die Gefahr entsteht, daß die drehenden Elemente besind, die eine Riffelung, Wellung oder Unebenheit schädigt werden. Bezüglich der Entglasung ist fest-(z. B. Zähne) aufweist. 45 gestellt worden, daß beim Beginn einer Entglasung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner auf einem sich drehenden Element die Kristalle, sogekennzeichnet sein durch einen Verteiler, der das bald sie eine bestimmte Größe erreicht haben, durch Schmelzgut zwischen die Platten und über deren die Fliehkraft herausgeschleudert werden, ganzen Umfang verteilt und mit denselben eine ge- Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung

meinsame Drehachse aufweist. 50 mit den Zeichnungen näher beschrieben.

Eine zweckmäßige Ausbildungsart der erfindungs- Zu der Ausführungsform nach Fig. 1 sind drei

gemäßen Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, gleichachsig übereinander angeordnete Scheiben vordaß der Verteiler mit den Platten kraftschlüssig ver- gesehen. Diese Scheiben sind im äußeren Teil vonbunden ist. einander getrennt, haben aber als gemeinsames Innen-

Diese Ausbildungsart der erfindungsgemäßen Vor- 55 stück ein Verteilerorgan 2 in gleichachsiger Anordrichtung kann ferner dadurch gekennzeichnet sein, nung. Dieses Verteilerorgan hat die Form eines zylindaß der Verteiler aus einem Rezipienten besteht, der drischen Behälters, der oben offen ist und in seiner an seinem Umfang Öffnungen trägt, von denen das Umfangswand Löcher 3 enthält. Die Scheiben und Schmelzgut unter der Wirkung der Schwerkraft gegen das Verteilerorgan bilden den drehenden Körper, der die Öffnungen abgeschleudert wird. 60 kraftschlüssig mit einer Halterung 4 verbunden ist,

Eine noch weitere Ausbildung der erfindungs- die den drehenden Körper trägt und ihm eine rotiegemäßen Vorrichtung kann dadurch gekennzeichnet rende Bewegung mitteilt. Das Material, wie z, B. gesein, daß die Öffnungen in Schachbrettform ange- schmolzenes Glas S, fällt im Verteilerorgan auf die ordnet sind, wobei zwei Reihen von Öffnungen zwi- innere Wand, wo es eine dünne Schicht bildet und sehen je zwei Platten vorgesehen sind. 65 durch die Löcher 3 auf die Scheiben geschleudert

Zur Lösung der obengenannten Aufgabe kann die wird.

erfindungsgemäße Vorrichtung andererseits auch da- Wie dargestellt, ist es vorteilhaft, zwei Reihen von

durch gekennzeichnet sein, daß die Platten durch Löchern 3 in Abständen zwischen den Scheiben an-

zuordnen, so daß das weggeschleuderte Material durch die erwähnten Löcher durchgeleitet wird, um auf den jeweiligen Flächen der Scheiben eine dünne Schicht zu bilden, die dann von innen nach außen wandert, um schließlich an den Umfang der Scheiben zu gelangen, von wo das Material in Form von Fasern weggeschleudert wird.

Wie aus Fig. 1 a ersichtlich ist, ist es vorteilhaft, daß sich die Achse der Austrittslöcher mit der Oberfläche der zugehörigen Scheibe auf gleicher Höhe be- ίο findet. Das Material kann auf diese Weise leicht die dünne Schicht bilden, die auf der Oberfläche einer jeden Scheibe nach außen wandert.

Es können auch, wie in Fig. Ib gezeigt, in den Scheiben ringförmige Ausnehmungen 6 vorgesehen werden, in die die Löcher des Verteilerorgans münden und von denen das Material auf die Scheibenoberflächen weiterwandert.

Gegebenenfalls können zwischen den Scheiben 1 Platten 23 angeordnet werden, um die Führung des aus den Löchern 3 austretenden Materials zu erleichtern.

Der Umfang der Scheiben 1 kann, wie in Fig. 2 gezeigt, vorteilhaft mit Riefen oder radialen Rillen 7 versehen sein, welche die Faserbildung erleichtern, oder auch glatt, wie bei 8 in Fig. 3 gezeigt, bzw. mit Zähnen 9 (Fig. 4) ausgebildet sein. Der Apparat kann mit allen geeigneten Vorrichtungen ausgestattet werden, besonders mit solchen, welche das Beheizen des Umfangsteils der Scheiben sowie das Beheizen der äußeren Zone, welche den Umfangsteil umgibt, ermöglichen. Ferner können Mittel zum Ausziehen der Fasern vorgesehen sein. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist ein ringförmiger und zum sich drehenden Körper koaxialer Verbrennungsraum 10 vorgesehen, durch dessen Schlitz 11 Flammen oder heiße Gase hindurchtreten und auf den Umfang sowie in der den Scheiben benachbarten äußeren Zone ihre Wirkung entfalten. Ferner sind noch Brenner 12 mit Ablenkflächen 13 zur Heizung des drehenden Körpers vorgesehen.

Die Scheiben 1 können alle den gleichen Durchmesser, jedoch auch verschiedene Durchmesser haben, mit zunehmenden Werten von der oberen zur unteren Scheibe. Im letzteren Falle kann die Kante 1 α schräg (Fig. 5 und 6) oder gerade (Fig. 7) verlaufen.

Bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsform sind zwei Scheiben 14 und 15 vorgesehen, wobei die obere Scheibe 14 kraftschlüssig mit der Halterung 16 verbunden ist, die oben für den Durchfluß des geschmolzenen Materials 17 offen ist. Zwischen diesen Scheiben ist ein Verteilerorgan 24 angeordnet, das z. B. dem Verteilerkörper nach Fig. 1 ähnlich sein kann. Zwischen den beiden Scheiben sind gekrümmte Schaufeln 18 eingebaut. Das den Schaufein 1 zugeführte Material wird in Form von Filmen oder Fasern weggeschleudert.

Die Schaufeln 18 können mit Ringnuten (Fig. 8 a) oder mit Wellungen (Fig. 8 b) versehen sein, die parallel zu den Scheiben verlaufen. Sie können aber auch glatt sein (Fig. 8 c).

Wie dargestellt, kann in koaxialer Anordnung zum drehenden Körper eine Verbrennungskammer 19 vorgesehen sein, die mit einem Schlitz oder mit nahe beieinanderliegenden Löchern 20 versehen ist, durch die Gas- oder Dampfstrahlen von hoher Temperatur oder Flammen herausdringen und mit dem Umfangsteil des drehenden Körpers über dessen ganze Höhe in Berührung kommen. Es können auch Gebläseorgane 21 vorhanden sein, wobei dann die durch einen ringförmigen Schlitz 22 aus den Gebläseorganen austretenden Gas- oder Dampfströme die Fasern mitreißen.

In den beispielsweise beschriebenen Vorrichtungen besteht der Verteiler aus einem Hohlkörper und kann an seinem Umfang Schleuderlöcher haben. Dieser Verteiler kann selbstverständlich auch abweichend ausgebildet sein und z. B. ein konisches Schleuderorgan haben und über eine gewisse Zahl von waagerechten oder schrägen Lagerungen verfügen. Es kann ferner auch ein fester oder beweglicher pneumatischer Verteiler verwendet werden.

Den erfindungsgemäßen Vorrichtungen können auch Mittel zugeordnet sein, welche das Schleudern auf die Umfangszone der drehenden Elemente gewährleisten, insbesondere bei deren Berührung mit einem Gas oder Dampf von hoher Temperatur oder mit Flammen, welche die ganze Höhe der Materialschleuderfläche bestreichen. Dieses Gas oder Dampf von hoher Temperatur oder diese Flammen können die Fasern bei ihrer Fortbewegung begleiten, so daß die Fasern beim Strecken im Inneren des heißen Gases oder Dampfes verbleiben. Es können auch rings um den Umfang der drehenden Elemente Gasströme erzeugt werden, die so gerichtet werden, daß sie die aus den Flammen stammenden heißen Gase zwingen, die Fasern in ihrer Fortbewegung zu begleiten.

Weiterhin kann in Verbindung mit den erfindungsgemäßen Vorrichtungen eine ringförmige Verbrennungskammer Verwendung finden, die Gase von erhöhter Temperatur und großer Geschwindigkeit erzeugt, so daß die Fasern im Augenblick ihrer Fortschleuderung von den drehenden Elementen eine plötzliche Richtungsänderung erfahren und einem intensiveren Streckvorgang unterzogen werden, der sie in feine Fasern verwandelt.

Die Temperatur des Umfangs der sich drehenden Elemente kann durch die Einwirkung von Heiz- oder Kühlmitteln so geregelt werden, daß die Temperatur der sich drehenden Elemente von der Temperatur des Belieferungsmaterials und der Umgebung unabhängig wird. Diese Heizmittel können eine gleichmäßige Wirkung auf die ganze Höhe der Schleuderoberfläche haben oder nur bis zu einer bestimmten Höhe einwirken. Die Heizung kann dadurch geschehen, daß elektrischer Strom durch die sich drehenden Elemente geleitet wird oder durch Induktionsströme oder auch durch eine auf diese Elemente gerichtete Wärmestrahlung.

Um auf die Fasern in der die sich drehenden Elemente umgebenden Zone einen Gasstrom von möglichst gleichmäßiger Temperatur und möglichst gleicher Geschwindigkeit an allen Stellen dieser Zone einwirken zu lassen, kann ein Kanal vorgesehen werden, der den Gasstrom aus seiner Auslaßöffnung auf den oberen Teil des ersten Elements richtet, damit sich der Gasstrom dort und dann später in einer ringförmigen Zone, welche in einem konstanten Querschnitt die Gesamtheit der drehenden Oberflächen umgibt, von allen störenden Strömen geschützt, entspannen und ausdehnen kann. Am Ausgang dieser Zone können Kühlmittel zur Härtung der Fasern angeordnet sein.

Die hier beschriebenen Vorrichtungen sind in erster Linie für die Herstellung von Fasern gedacht, sie

können aber auch zur Herstellung von Filmen verwendet werden, insbesondere, wenn sich drehende Elemente mit glattem Umfang vorgesehen werden.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus thermoplastischem Material, insbesondere von Glasfasern, mit konzentrischem Verteiler, gekenn zeichnet durch einen Verteilerkörper (2, 24) zum Abschleudern des Schmelzgutes (5,17) und durch eine Anzahl den Verteilerkörper umgebender, ringförmiger Platten (1, 14, 15), die im wesentlichen gleichachsig mit der Drehachse des Verteilerkörpers sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Platten (1) denselben Außendurchmesser aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (1) unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen. ao

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten glatt (8) ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten an ihrem Umfang mit einer Zone ausgebildet sind, die eine Riffelung (7), Wellung oder Unebenheiten (z.B. Zähne9) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Verteiler (2), der das Schmelzgut zwisehen die Platten (1) und über deren ganzen Umfang verteilt und mit denselben eine gemeinsame Drehachse aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler (2) mit den Platten (1) kraftschlüssig verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verteiler aus einem Rezipierten (2) besteht, der an seinem Umfang Öffnungen (3) trägt, von denen das Schmelzgut unter der Wirkung der Schwerkraft gegen die Öffnungen abgeschleudert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in Schachbrettform angeordnet sind, wobei zwei Reihen von Öffnungen zwischen je zwei Platten vorgesehen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten (14, 15) durch radial angeordnete gekrümmte Leisten (18) untereinander verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten (18) zur Ebene der Platten (14₃ 15) parallele Kanäle oder Wellungen aufweisen.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch mehr als einen Verteilerkörper.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 831139;
französische Patentschriften Nr. 1 127 561,
488, 921 976;
britische Patentschrift Nr. 794 302;
USA.-Pätentschrift Nr. 2 152 423.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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