DE1234360B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaeden - Google Patents

Description

—ABUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

14 360

Int. CL:

Deutsche KL: 32 a-37/02

Nummer: 1234 360

Aktenzeichen: P 34749 VI b/32 a

Anmeldetag: 24. Juli 1964

Auslegetag: 16. Februar 1967

Zur Zeit werden zur Herstellung von Glasfasern im wesentlichen zwei verschiedene Verfahren angewendet, nämlich das Strangverfahren, bei welchem kontinuierliche Fäden hergestellt werden, und das sogenannte Feinstfaserverfahren, bei welchem Elementarfäden zu diskontinuierlichen Fasern ausgezogen werden, die im allgemeinen als Vlies oder Matte gesammelt werden. Das Strangverfahren ergibt Fäden, die beispielsweise für Gewebe und ähnliche Verwendungszwecke geeignet sind.

Bei dem Strangverfahren werden die Ausgangsmaterialien vermischt, in einen Schmelztank eingeführt und geschmolzen. Aus dem Tank wird das geschmolzene Glas kontinuierlich in eine Wanne geleitet, an deren Boden ein oder mehrere elektrisch beheizte Düsenplatten aus einer Platinlegierung angeordnet sind. Jede Düsenplätte weist eine größere Zahl von Düsenlöchern auf, aus welchen einzelne Glasströme austreten, die mit hoher Abzugsgeschwindigkeit als Fäden abgezogen werden.

Der Durchmesser der so hergestellten Fäden hängt in erster Linie von der Abzugsgeschwindigkeit, der Größe der Düsenlöcher und der Temperatur der Düsenplatte ab. Die Temperatur des Glases an den Rändern der Düsenlöcher ist kritisch, wenn die Kontinuität der Abzugsoperation gewährleistet und der Durchmesser der Fäden im wesentlichen konstant sein sollen. Die Kontrolle dieser Temperatur wird erreicht, indem man die Stromzuführung zu der Düsenplatte kontrolliert. Im allgemeinen werden außerdem die Glaskegel, die sich an den Düsenlöchern bilden, gekühlt.

Die Fäden werden im allgemeinen während des Abziehens mit einer Schlichte überzogen, welche als Haftmittel für die einzelnen Fäden dient, wenn diese zu einem Strang zusammengefaßt werden und welche gleichzeitig ein Schmelz- oder Gleitmittel für die Fäden darstellt, so daß diese durch Reibung untereinander nicht beschädigt werden. Bei der Durchführung des Verfahrens können beliebige Schlichtemittel und beliebige Vorrichtungen zum Aufbringen der Schlichte verwendet werden.

Anschließend werden die einzelnen Elementarfäden zu Garnsträngen zusammengefaßt und auf eine Formspule aufgewickelt. Der Garnstrang bzw. das Garn> kann von der Fonnspule abgewickelt und' nach üblichen Verfahren zu verschiedenen Textilprodukten weiterverarbeitet werden.

Bei dem Feinstfaserverfahren werden die Ansatzmaterialien ebenfalls gemischt, in einen Schmelztank übergeführt und in Form von geschmolzenem Glas kontinuierlich in eine Ofenwanne geleitet. Am Boden

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
von Glasfäden

Anmelder:

Pittsburgh Plate Glass Company,

Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. W. Beil, A. Hoeppener und Dr. H. J. Wolff,

Rechtsanwälte,

Frankfurt/M.-Höchst, Adelonstr. 58

Als Erfinder benannt:
Warren Wendeil Drummond,
Allison Park, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29.JuIi 1963 (298 337)--

der Wanne sind eine oder mehrere elektrisch beheizte Düsenplatten aus einer Platinlegierung angeordnet. Jede Düsenplatte weist eine größere Anzahl von Düsenlöchern auf, von welchen feste Glasstäbe, die als Primärfäden bezeichnet werden, mit Hilfe von Zugrollen abgezogen werden.

Die Primärfäden werden weitergeleitet und in einen heißen Gasstrom eingeleitet, welcher durch Verbrennen einer geeigneten brennbaren Mischung in einem Brenner erzeugt wird. Die Hitze des Gasstromes erweicht die Primärfäden, und die Geschwindigkeit des Gasstromes zieht die erweichten Fäden zu feinen diskontinuierlichen Fasern mit einer hohen Geschwindigkeit aus.

Im allgemeinen werden eine Ölemulsion und, gegebenenfalls, ein wärmehärtbares harzartiges Bindemittel auf die gerade hergestellten diskontinuierlichen Fasern aufgebracht. Die feinen Fasern werden auf einem sich bewegenden Band als Matte oder Vlies gesammelt, welches dann mit Wärme ausgehärtet und zu der gewünschten Stärke und Dichte zusammengepreßt wird.

Verfahren und Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sind bei beiden beschriebenen Verfahren anwendbar. In der nachfolgenden Beschreibung wird die Anwendung jedoch beim Strangverfahren erläutert, d.h. bei der Herstellung von Glasseide, bei weichen* die erzielbaren Vorteile am größten sind.

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Die Vorrichtung ist .aber ebenso vorteilhaft bei dem Fcinstfaserverfahren¹ anzuwenden.

Die neue Vorrichtung besteht aus einem Tank, in welchem das Glas geschmolzen wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Tank eine Vorratswanne 16 angeschlossen ,ist, in'welche Heber 40 eintauchen, die das geschmolzene' Glas in unterhalb des Niveauspiegels liegende Düsenbehälter 20 leiten, und daß die Vorratswanne,.,Heber .und Düsenbehälter von einer boheizbaren Haube 28 umschlossen sind.

Das Ausgangsmaterial wird also in einen Schmelztank eingebracht und geschmolzen, so daß ein kontinuierlicher Strom von geschmolzenem Glas zur Verfügung steht. Das geschmolzene Glas wird aus dem Schmelztank in eine Vorratswanne, die sich in einem feuerfesten Gehäuse befindet,'"geleitet. Das feuerfeste Gehäuse ist mit Hilfsmitteln zur Wärmezufühiung ausgestattet, so daß der Glasvorrat in der Wanne auf einer gewünschten Temperatuf' gehalten werden kann. Eine Düsenlochplatte, die aus einer üblicherweise für diese Zwecke, verwendeten Platinlegierung besteht und Öffnungen für d.en Durchtritt des geschmolzenen Glases aufweist, ist unter der Oberfläche des geschmolzenen Glases und in der unteren Wand des Behälters angeordnet. Es kann eine beliebige Anzahl voVi Düseiipla'tten verwendet werden, und ihre Anordnung und ihr Abstand können je nach der Konstruktion ;des ,Behälters verändert werden. Ein Heberrohr ist mit der Düseneinheit an einem Ende verbunden und mit dem anderen Ende in den Vorrat aus geschmolzenem Glas eingetaucht, so daß Glas aus dem Vorrat ded'Düse zugeführt wird. Übliche Abzugsvorrichtungen' ,'und Hilfsmittel zum Zusammenfassen der Elcmentarfäden, z.B. mit Nuten versehene Fiihrungsglieder, sowie Strangaufwickelvorrichtungen werden _;bei der Herstellung der kontinuierlichen Fadenstrange verwendet. Gegebenenfalls kann ein Bindemittel oder eine Schlichte auf den Strang in üblicher Weise aufgebracht werden.

Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung können infolge der massiven Wärmezufuhr zu dem feuerfesten . Gehäuse im wesentlichen einheitliche Glas- und Düsentemperaturen aufrechterhalten werden. Das feuerfeste Gehäuse ist ein »Strahlungs-Gehäuse«, in welchem nahezu einem schwarzen Körper entsprechende Bedingungen herrschen, und die Temperaturen des Gehäuseinneren, des darin enthalv lenen Glases und der Düseneinheiten sind im wesentlichen einheitlich. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit einer kostspieligen Ausrüstung zur elektrischen Wärmezufuhr und zur Temperaturkontrolle der Düsen.

Die vorliegende Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden; in diesen bedeutet

Fig.l eine Ansicht der Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern nach der vorliegenden Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1, gesehen in Richtung der Pfeile,

F i g. 3 eine teilweise Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß F i g. 1 in teilweise geöffnetem Zustand,

F i g. 4 eine Ansicht der DUseneinheit, die in der Vorrichtung der F i g. 1 bis 3 verwendbar ist, ebenfalls teilweise geöffnet,

F i g. 5 eine Bodenansicht der Düseneinheit nach Fig. 4.

In Fig. 1 erkennt man in schematischer Darstellung einen Schmelztank 10 mit einem Zuführungsende (nicht gezeigt), in welchen die Ausgangsmaterialien mit Hilfe üblicher Vorrichtungen eingebracht werden und in welchem die Ausgangsmaterialien geschmolzen werden, so daß geschmolzenes Glas zur Verfügung steht. Durch kontinuierliche Zuführung von Ausgangsmaterial wird erreicht, daß geschmolzenes Glas kontinuierlich zur Verfügung steht, welches in einen trogähnlichen Behälter 16 geleitet wird und in diesem einen Vorrat an geschmolzenem Glas 18'bildet. Aus dem Vorrat 18 wird Glas

ίο zu einer oder mehreren Düseneinheiten 20 geleitet, aus welchen Fasern 22 abgezogen werden.

Der trogähnliche Behälter 16 ist vorzugsweise aus einem langgestrecktenisolierenden feuerfesten_BJqck 24 gebildet, welcheFden Boden und die Seitenwände des Troges bildet, welcher mit einer Auskleidung 26 aus Platin oder einer Platinlegierung versehen - ist, mit welcher das Glas in. .Berührung steht. Die Ver-: unreinigung des Glases in dem Vorrat 18 wird durcli die Auswahl dieser Materialien verhindert. '„ ''\'_ , Die Wanne 16 ist'innerhalb eines Gehäuses 28 aus feuerfestem Material; mit .guten isolierenden Eigen,·; schäften angeordnet, wobei das Gehäuse in der Längenausdehnung mit dem feuerfesten Block 24 übereinstimmt. Der isolierende feuerfeste Block 24 bildet dabei einen Teil des Bodens des Gehäuses. DeE. Boden des Gehäuses 28 umfaßt auch feuerfeste Teile 30, welche sich über die ganze Länge des Gehäuses erstrecken und so geformt sind, daß sie entweder die Düsenplatte 20 oder feuerfeste Abstandshalter 32) welche zwischen den benachbarten Düseneinheiten angeordnet sind, aufnehmen können. Die Teile 30, die Düseneinheiten 20 und die Abstandshalter 32 bilden zusammen mit dem Boden des feuerfesten Blockes 24 den Boden des Gehäuses. Entlang des Gehäuses 28 sind Zuführungsöffnungen 34 angeordnet, welche die Einführung von Wärme erlauben. Diese Wärme kann durch Gasbrenner üblicher Bauart zugeführt werden; die Brenner sind im einzelnen nicht gezeigt. Der Behälter 28 wird eine Strahlungseinheit, so daß alle darin enthaltenen Teile eine gleiche Temperatur aufweisen.

Jede Düseneinheit 20 weist eine Bodenplatte 36 mit einer größeren Anzahl von Spitzen 38 auf, die im allgemeinen in nebeneinanderliegenden Reihen angeordnet sind. Jede Spitze weist ein Düsenloch auf, durch welches geschmolzenes Glas fließt, das abgezogen und in die Faser 22 ausgezogen wird. Die Einheit weist Seitenwände 40 und eine obere Wand 42 auf, mit welcher das eine Ende des Zuführungsrohres 44, welches als Heberrohr bezeichnet wird, verbunden ist. Die Wände der Düseneinheit bilden einen Aufnahmebehälter für geschmolzenes Glas, welches durch das Heberrohr 44 zugeführt wird, dessen anderes Ende in den Vorrat aus geschmolzenem Glas 18 eintaucht. Der Abstand zwischen der obe-

' ren Wand 42 und der Bodenplatte beträgt vorzugsweise weniger als 2,5 cm, im allgemeinen etwa 1,25 cm und nicht mehr als 3,8 cm. Diese Konstruktion erlaubt es, daß die Strahlungswärme des Gehäuses die Temperatur des Glases innerhalb des Düsenbehälters bei einer gleichmäßigen Temperatur hält, da die Deckplatte des Behälters Strahlungsenergie aus dem Wärmevorrat innerhalb des Gehäuses aufnimmt. Die Düseneinheiten bestehen vorzugsweise aus Platin oder einer Platinlegierung, so daß sie das Glas nicht verunreinigen; sie sind so konstruiert, daß sie zwischen den benachbarten feuerfesten Teilen 30 eingesetzt und gehalten werden kön-

nen. Gegebenenfalls können die Düsen auch aus Stahl oder anderen hochtemperaturfesten Legierungen bestehen.

Wenn notwendig, können geeignete Hilfsmittel 46 verwendet werden, die unterhalb der Düse und zwischen den Reihen der Düsenspitzen angeordnet sind, um das aus den Spitzen ausfließende Glas zu kühlen. Solche Hilfsmittel werden im allgemeinen als »Kegel-Kühler« bezeichnet, und zwar wegen der Kegelform, die das Glas beim Austritt aus den Düsenspitzen annimmt. Es können beliebige Kegelkühler verwendet werden, so z.B. Rippen, die von einem gekühlten Kopfstück ausgehen, oder Drähte oder Rinnen, über die bzw. durch die Kühlwasser von einem Kopfstück geleitet wird. Solche Kegelkühler gehören nicht zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung und werden daher nicht näher erläutert.

Es werden übliche Abzugsvorrichtungen verwendet, d. h. ein Fadensammler, eine Schmelzeinrichtung, eine Changiervorrichtung und eine Auf wickelvorrichtung (welche im einzelnen nicht gezeigt werden), um die Fäden abzuziehen, zusammenzufassen und aufzuwickeln.

Wegen des Wegfalls von Temperaturausgleichsvorrichtungen zur Veränderung der Temperatur der Düseneinheiten zur Steuerung der Fadenbildung (um einen im wesentlichen gleichen Fadendurchmesser zu erreichen) und wegen der gleichmäßigen' Temperatur des Glases, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erreicht wird, wird vorzugsweise eine mit konstanter Geschwindigkeit laufende Aufwickelvorrichtung verwendet, um einen gleichmäßigen Verzug der Fäden und damit einen gleichmäßigen Fadenquerschnitt zu erreichen. Mit konstanter Geschwindigkeit laufende Abzugswalzen 47 fassen die Fäden zusammen und üben eine verstreckende Wirkung auf die Fäden aus, die dabei gleichzeitig mit einer Schlichte überzogen werden können; anschließend werden die Fäden als Kuchen 48 in einer Aufwickelvorrichtung (schematisch gezeichnet und mit der Bezugsnummer 50 bezeichnet) gesammelt.

Zur Vermeidung der beschriebenen Anordnung ist es nur notwendig, die Düseneinheit an der gewünschten Stelle anzuordnen und das Zuführungs- oder Heberrohr in den Glasvorrat 18 eintauchen zu lassen. Ein Saugkopf wird an den Düsenboden angelegt, so daß eine Saugwirkung auf die Düse ausgeübt und geschmolzenes Glas in das Heberrohr gesaugt wird.

Da sich die Düse unterhalb des Glasniveaus in dem Vorratsbehälter befindet, fließt das Glas aus dem Vorrat zu den Düsenspitzen. Es können so viele Düseneinheiten verwendet werden wie der vorhandene Platz zuläßt; die Anordnung der einzelnen Düseneinheiten zueinander innerhalb des vorhandenen Raumes kann beliebig abgeändert werden. Um die Glaszufuhr zu den Düsen zu stoppen, ist es nur notwendig, das Heberohr aus dem Glasvorrat zu

ίο entfernen. Um die Vorrichtung dem Feinstfaserverfahren anzupassen, müssen die Düsenspitzenöffnungen verändert, d. h. andere Düseneinheiten verwendet werden und zusätzlich Abzugs-, Führungsund Verblaseinrichtungen vorgesehen werden.

is Die Anordnung als Ganzes macht das Faserherstellungsverfahren in bisher nicht durchführbarer Weise flexibel. Die Verwendung des Strahlungsgehäuses macht kostspielige Düsenkonstruktionen, elektrische Leitungen und Kontrollvorrichtungen

ao überflüssig. Darüber hinaus ergibt das Strahlungsgehäuse eine Temperaturkonstanz, die bisher nicht erreicht werden konnte.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt.

as So können an Stelle der beschriebenen Düseneinheiten und des beschriebenen Strahlungsgehäuses auch runde Düseneinheiten und ein kreisförmiges Strahlungsgehäuse verwendet werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfäden, im wesentlichen bestehend aus einem Tank, in welchem das Glas geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß an den Tank eine Vorratswanne (16) angeschlossen ist, in welche Heber (40) eintauchen, die das geschmolzene Glas in unterhalb des Niveauspiegels liegende Düsenbehälter (20) leiten, und daß die Vorratswanne, Heber und Düsenbehälter von einer beheizbaren Haube (28) umschlossen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube durch Einführung heißer Gase beheizbar ist.

3. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ausübung einer Saugwirkung auf die Düsenenden der Düsenbehälter die Füllung der Düsenbehälter eingeleitet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen