DE1286682B

DE1286682B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischem, anorganischem oder organischem Material mittels Einwirkung von Gasstrahlen auf einen Strom des Materials

Info

Publication number: DE1286682B
Application number: DEC27432A
Authority: DE
Inventors: Mabru Marcel
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1961-07-13
Filing date: 1962-07-11
Publication date: 1969-01-09
Also published as: GB997574A; OA00386A; US3282668A; BE620050A; NL280625A; FR1302508A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Patentschrift 736 098 entnehmen kann, keinen ausVorrichtungen zur Herstellung von Fasern aus ther- reichenden Hinweis für diese Weiterentwicklung moplastischem organischem oder anorganischem darstellt.

Material, z. B. Glas, mittels Einwirkung von Gas- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in strahlen auf einen Strom des Materials. Sie betrifft 5 der deutschen Patentschrift 811139 beschriebenen

die Weiterentwicklung der in der deutschen Patent- Verfahren und Vorrichtungen so weiterzuentwickeln,

schrift 811139 beschriebenen Verfahren und Vor- daß die Herstellung der Fasern in bedeutendem

richtungen. Gemäß dieser Patentschrift bilden die Maße verbessert wird.

Gasstrahlen ein den Materialstrom umgebendes, ihn Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine grundsätzliche nicht treffendes Bündel, sind die Achsen der Gas- ίο Art des weiterentwickelten Verfahrens erfindungs-

strahlen gegen die Achse des Materialstromes ge- gemäß dadurch gekennzeichnet, daß in eine Zone

neigt, ohne diese Achse zu treffen, und legen sich vor dem Austritt der Gasstrahlen Luft oder ein an-

die Gasstrahlen an eine den Materialstrom in Höhe deres Gas eingeführt wird, die vor oder innerhalb

der Einschnürungszone des Bündels umgebende ge- dieser Zone erhitzt und in das Innere des Gasstrahlen-

schlossene Linie an, die selbst keine Berührung mit 15 bündeis induziert werden,

dem Materialstrom hat. Eine zweckmäßige Art des erfindungsgemäßen

Durch Versuche würde festgestellt, daß diese be- Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der kannte Art der Leitung der Gasstrahlen es gestattet, Materialstrom, bevor er der Wirkung der Gasstrahfür eine gegebene Produktionsmenge besonders feine len unterworfen wird, durch eine Zone genau geFasern und/oder eine besonders große Produktions- ao regelter Temperatur geleitet wird, deren Beheizung menge zu erhalten. ohne stoffliche Berührung mit einer Wärmequelle

Die erfindungsgemäße Weiterentwicklung ist dar- erfolgt.

auf gerichtet, die Herstellung der Fasern durch zu- Auch diese Art des erfindungsgemäßen Verfahrens

sätzliche Behandlungen weiter zu verbessern. ist nicht zu vergleichen mit dem Verfahren gemäß

Es ist durch die deutsche Patentschrift 764 396 25 der obengenannten deutschen Patentschrift 736 098,

bekanntgeworden, eine Glasreserve zu erwärmen, bei welchem die Vorwärmung mit Flammen, also

bevor die Fäden aus dieser Reserve austreten, um gerade nicht ohne stoffliche Berührung, erfolgt. Die

durch Dampf gemäß einem bekannten Verfahren erfindungsgemäße Beheizung ohne stoffliche Berüh-

ausgezogen zu werden. Dieser Patentschrift ist je- rung hat den Vorteil, daß dabei keine Störung der

doch kein Hinweis auf eine Weiterentwicklung des 30 Gasinduktion gegeben ist.

beschriebenen Verfahrens gemäß der deutschen Die Beheizung ohne stoffliche Berührung kann

Patentschrift 811139 zu entnehmen. durch Strahlung, Induktion oder durch dielektrische

Ferner ist durch die USA.-Patentschrift 2 635 389 Verluste erfolgen.

ein mechanisches Ausziehverfahren von kontinuier- Insbesondere kann die Beheizung so erfolgen, daß liehen Glasfäden bekanntgeworden, bei dem eine 35 der Materialstrom unmittelbar vor seinem Eintreten Wiederaufheizung in einer Zone erfolgt, die unter- in die Wirkungszone der Gasstrahlen einer verstärkhalb der Ausziehzone liegt. Wie sich aus den Aus- ten Beheizung unterworfen wird, führungen weiter unten ergibt, ist eine solche Wie- Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung deraufheizung unterhalb der Ausziehzone bei der wird der Materialstrom (Faden aus thermoplastierfindungsgemäßen Weiterentwicklung nicht ange- 40 schem Material) der Wirkung einer Mehrzahl von strebt. Außerdem handelt es sich bei dem weiterzu- Gasstrahlgruppen unterworfen, wobei jede Gruppe entwickelnden beschriebenen Verfahren gemäß der ein den Materialstrom umgebendes Bündel bildet, deutschen Patentschrift 811139 nicht um ein mecha- Die Achsen der Gasstrahlen können, wie dies bereits nisch arbeitendes Ausziehverfahren. Der genannten in der obengenannten deutschen Patentschrift USA.-Patentschrift kann für die erfindungsgemäße 45 811139 beschrieben ist, entlang den Mantellinien Weiterentwicklung kein Hinweis entnommen werden. eines Hyperboloids, vornehmlich eines Rotations-

Außerdem ist durch die deutsche Patentschrift hyperboloids, gerichtet sein, wobei die die Einschnü-736 098 ein Verfahren bekanntgeworden, bei dem rungszonen der verschiedenen Hyperboloide umgegeschmolzenes Glas aus einem Behälter in Form benden geschlossenen Linien in parallelen Ebenen eines Stromes ausfließt und mittels in der Fließrich- 50 liegen. Die Erfindung sieht vor, daß diese Gasstrahtung geleiteter Gasströme zu Fasern ausgezogen wird len aus verhältnismäßig kälteren Gasen gebildet sein und wobei der Massestrom nach Verlassen des Be- können, so aus Dampf oder warmer Luft oder Gasen hälters schon vor dem Ausziehen zu Fasern frei von entsprechend hoher Temperatur, die von einer durch einen regelbaren geheizten Raum fließt. Ge- vorausgehenden Verbrennung in einer Brennkammer maß dem Kennzeichen des Anspruchs 1 dieser deut- 55 herrühren und mit großer Geschwindigkeit durch sehen Patentschrift 736 098 ist dieses Verfahren da- Entspannungsöffnungen austreten, durch gekennzeichnet, daß der Massestrom noch Die Gasstrahlen können von einer Gruppe zur innerhalb des Auslasses des Behälters in eine Anzahl anderen unterschiedliche Drücke und/oder Tempevon auf einem Kreise nebeneinanderliegenden dün- raturen aufweisen, wodurch es möglich ist, die Wirnen Strömen aufgeteilt, zum Ausfließen gebracht und 60 kung der Gasströme auf das Material zu regulieren in dieser Aufteilung durch den geheizten Raum ge- und vornehmlich den Auszieheffekt besser zu regeln, leitet wird. Dieses bekannte Verfahren ist somit völlig Sie können ferner von einer Gruppe zur anderen anders gestaltet als das oben beschriebene Verfahren verschiedene Richtungen, vornehmlich entgegengemäß der deutschen Patentschrift 811139, das gesetzte Richtungen, haben, um besonders kräftige durch die Erfindung weiterentwickelt werden soll. 65 Ausziehwirkungen zu erreichen. Wie weiter unten ersichtlich ist, ist daher auch die Gemäß einem weiteren Merkmal sieht die Erfinerfindungsgemäße Weiterentwicklung von solcher dung vor, daß das Material im plastischen Zustand Art, daß das, was man aus der genannten deutschen einer Aufheizwirkung unterworfen wird, unmittelbar

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nachdem es die Wirkung der Gasstrahlen erfahren hervorrufen, wobei die Achsen dieser öffnungen

hat. Diese Aufheizung kann mit Hilfe von Flammen insbesondere entsprechend den Mantellinien eines

verwirklicht werden, die in Richtung der Symme- Rotätionshyperboloids angeordnet sein können,

trieachse der Gasstrahlen oder parallel dazu gerichtet Bei der Ausführungsforffl nach F i g. 1 fließt der

Sind. · 5 Materialstrom (Faden) 2 aus einer Düse 3 aus. Bevor

Die Erfindung umfaßt auch Vorrichtungen und er durch die Zone geht, in der er der Wirkung der

Vorrichtungsteile zur Durchführung der beschrie- aus den öffnungen 1 kommenden Gasstrahlen unter-

benen Verfahren und Verfahrensschritte. worfen wird, tritt der Strom in seiner Achsrichtung

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann einen die durch einen Kanal oder ein Rohr 4 hindurch, dessen genannte Symmetrieachse umgebenden Flammen- io Wand 5 sich in der Nähe eines elektrischen Heizkranz aufweisen, dessen Flammen im wesentlichen Widerstandes 6 befindet, der nach außen hin durch parallel zu dieser Achse gerichtet sind. einen geeigneten Wärmeisolierstoff 7 isoliert ist. Die

Gemäß einem weiteren Merkmal ist bei der erfin- Wand 5 besteht aus feuerfestem Material und ge-

dungsgemäßen Vorrichtung ein Kranz oder Ring, währleistet die Beheizung des Stromes 2 durch Strah-

der ein verhältnismäßig kaltes Gas ausbläst, unter- is lung.

halb der Höhe der Blaselemente angeordnet. Diese Der Materialstrom geht dann durch einen konikalten Gase können dazu dienen, den Austrag der sehen Teil 16 hindurch, dessen Wand 8 ebenfalls die hergestellten Fasern zu erleichtern oder ein zusatz- Beheizung des Stromes sicherstellt, und zwar durch liches Ausziehen zu gewährleisten. Sie können ferner Abstrahlung der von einem elektrischen Widerzur Einführung von Flammen in die Gasstrahlen 20 stand 9 freigesetzten Wärme,
dienen. In dieser Weise auf eine geeignete Temperatur

Nachstehend sind einige Ausführungsformen von gebracht, die leicht durch Verändern der durch die

Vorrichtungen gemäß der Erfindung beschrieben. Widerstände 6 und 9 gehenden Stromstärke reguliert

Bei dieser Beschreibung wird auf die Zeichnungen werden kann, dringt der Materialstrom in die Zone

Bezug genommen. In diesen zeigt as der aus den öffnungen 1 kommenden Gasstrahlen

F i g. 1 eine Wiederholung der Abb. 1 der deut- ein. Diese öffnungen werden von einer Ringkammer sehen Patentschrift 811139, die dazu dient, das Zu- 10 aus gespeist, die selbst über Leitungen 11,11a Standekommen des den Materialstrom umgebenden, mit Brennkammern 12,12 a in Verbindung steht, ihn nicht treffenden Gasstrahlenbündels darzustellen, welche in bekannter Weise durch Mischkammern 14, mit zusätzlicher Einzeichnung von Pfeilen, die die 30 14« über Roste 13,13« gespeist werden,
erfindungsgemäße Induzierung von Luft oder einem Bei der in den F i g. 3 und 4 dargestellten abgeanderen Gas in das Innere des Gasstrahlenbündels wandelten Ausführung wird die Beheizung des Matedarstellen, rialstromes 2 mittels dielektrischer Verluste erzielt,

F i g. 2 eine axiale Schnittansicht einer ersten Aus- indem er durch zwei Elektroden 18,18 a hindurch-

führungsform, die insbesondere zur Herstellung von 35 geht, die ein Feld von hoher Frequenz erzeugen.

Fasern aus anorganischen thermoplastischen Stoffen, In F i g. 3 ist mit der Ziffer 19 ein ringförmiger

wie z. B. Glas, bestimmt ist, Brenner bezeichnet, der die durch den Kanal 4

Fig. 3 eine Schnittansicht einer zweiten Ausfüh- gehende Luft (siehe auch PfeileL in Fig. 1) erhitzt,

rungsform, die durch die auf den Materialstrom wirkenden Gas-

F i g. 4 als Einzelheit in Draufsicht eine mit dielek- 40 strahlen induziert wird,

trischen Verlusten arbeitende Vorheizeinrichtung, Die vorstehend genannten Vorrichtungen enthal-

F i g. 5 eine axiale Schnittansicht einer anderen, ten einen Kanal 17 zur Zirkulation eines Kühl-

mehrere Gruppen von Gasstrahlen aufweisenden mediums, der sich in dem massiven Teil 15 befindet,

Ausführungsform, in dem die Öffnungen 1 vorgesehen sind, um zu ver-

F i g. 6 eine axiale Schnittansicht einer anderen 45 meiden, daß der genannte massive Teil eine zu hohe

Ausführungsform, bei der die Düse, aus welcher der Temperatur annimmt.

Materialstrom austritt, in der Nähe der Gasstrahlen Die genannten Vorrichtungen enthalten ferner

mündet, und einen ringförmigen Gasbrenner 20, dessen Flammen

F i g. 7 eine axiale Schnittansicht einer Ausfüh- parallel zur Symmetrieachse der Gasstrahlen ge-

rungsform, die insbesondere zur Herstellung von 50 richtet sind und auf die von den genannten Strahlen

Fasern aus organischen Stoffen bestimmt ist. gebildeten Fasern einwirken, um diese aufzuheizen.

Aus der F i g. 1 und aus der obengenannten deut- Schließlich bläst ein Kranz 21, der konzentrisch sehen Patentschrift 811139 kann folgendes entnom- und außerhalb des Brenners 20 angeordnet ist, ein men werden: Es seien die Mittelpunkte A der Aus- verhältnismäßig kaltes Gas aus, wie z. B. Dampf trittsöffnungen der zur Erzeugung der Gasstrählen 55 oder warme Luft. Diese Gase gestatten es, durch Indienenden Vorrichtungen auf einem Kreis la mit duktion die aus dem Brenner 20 austretenden Flamdem Mittelpunkt O verteilt. Diese Strahlen 2 a bilden men abzulenken und dieselben so zu führen, daß sie die Mantellinien eines Ümdrehungshyperboloids, die Fasern während ihres Ausziehens begleiten. Diese dessen die Einschnürungszone umgebende geschlos- Gase gestatten es ferner, das Abführen der Fasern sene Linie 3 a mit dem Mittelpunkt O₁ den zähflüssi- 6o zu erleichtern oder ein zusätzliches Ausziehen zu gen Materialstrom, dessen Achse bei 4 a dargestellt gewährleisten.

ist, umgibt, ohne mit dem Materialstrom in Beruh- Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform

rung zu kommen. Der Verlauf der Achse eines Gas- enthält die Vorrichtung eine erste Gruppe von Öff-

strahles 2a wird durch die Werte α des Winkels nungen 22, die durch einen Kranz 23 gespeist wer-

0O₁A und β des Winkels O₁AB bestimmt. 65 den, der durch eine Leitung 24 mit einer Brenn-

Bei den dargestellten Ausführungsformen sind mit kammer 25 in Verbindung steht. Diese erste Gruppe

der Ziffer 1 die Auslaßöffnungen für Gase bezeich- bildet ein den Materialstrom umgebendes Gasstrah-

net, welche die weiter oben genannten Gasstrahlen lenbündel. Sie enthält ferner eine zweite Gruppe von

Öffnungen 26,27, die durch einen Kranz 28 gespeist werden, der durch eine Leitung 29 mit einer Brennkammer 30 in Verbindung steht. Diese zweite Gruppe von öffnungen bildet zwei Gasstrahlenbündel, die ebenfalls den Materialstrom umgeben.

Die Öffnungen dieser Gruppen können in die gleiche Richtung oder von einer Gruppe zur anderen in verschiedene Richtungen weisen, und es können gegebenenfalls verschiedene Drücke und/oder Temperaturen herrschen.

In F i g. 5 ist mit der Ziffer 31 ein Gasbrenner in Form eines Kranzes bezeichnet, dessen Auslaßöffnungen 32 Flammen gegen den Materialstrom richten und dessen Auslaßöffnungen 33 Flammen im wesentlichen parallel zu dem genannten Strom riehten. Mit der Ziffer 34 ist weiterhin ein ringförmiger Kanal bezeichnet, durch den ein verhältnismäßig kaltes Medium hindurchgeht, beispielsweise Dampf oder warme Luft, und aus öffnungen 35 austritt, die parallel zu dem Materialstrom gerichtet sind.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die den Materialstrom erzeugende Düse oberhalb der Vorrichtung vorgesehen. F i g. 6 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Öffnung der Düse 36 in der Nähe der öffnungen 1 mündet. Die letzteren werden in der zuvorbeschriebenen Weise gespeist.

F i g. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischem organischem Material. Das Material wird in geschmolzenem Zustand durch ein Rohr 37 bis in die Nähe der öffnungen 1 zugeführt, die mit einem verhältnismäßig kaltem Gas gespeist werden, so mit Dampf oder warmer Luft. Es kann ein ringförmiger Kranz 38 vorgesehen sein, um durch Öffnungen 39 einen Strom eines verhältnismäßig kalten Mediums zu leiten, so warme Luft oder Dampf, um insbesondere das Abführen der Fasern zu erleichtern oder ein zusätzliches Ausziehen zu gewährleisten.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischem anorganischem oder organischem Material mittels Einwirkung von Gasstrahlen auf einen Strom des Materials, wobei die Gasstrahlen ein den Materialstrom umgebendes, ihn nicht treffendes Bündel bilden, die Achsen der Gasstrahlen gegen die Achse des Materialstromes "geneigt sind, ohne diese Achse zu treffen und die Gasstrahlen sich an eine den Materialstrom in Höhe der Einschnürungszone des Bündels umgebende geschlossene Linie anlegen, die selbst keine Berührung mit dem Materialstrom hat, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Zone vor dem Austritt der Gasstrahlen Luft oder ein anderes Gas eingeführt wird, die vor oder innerhalb dieser Zone erhitzt und in das Innere des Gasstrahlenbündels induziert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrom, bevor er der Wirkung der Gasstrahlen unterworfen wird, durch eine Zone genau geregelter Temperatur geleitet wird, deren Beheizung ohne stoffliche Berühung mit einer Wärmequelle erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beheizung durch Strahlung, Induktion oder durch dielektrische Verluste erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrom unmittelbar vor seinem Eintreten in die Wirkungszone der Gasstrahlen einer verstärkten Beheizung unterworfen wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialstrom der Wirkung einer Mehrzahl von Gruppen von Gasstrahlen unterworfen wird, wobei jede Gruppe ein den Materialstrom umgebendes Bündel bildet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Gasstrahlen entlang Mantellinien eines Hyperboloids, insbesondere eines Rotationshyperboloids, gerichtet sind und die die Einschnürungszonen der verschiedenen Hyperboloide umgebenden geschlossenen Linien in parallelen Ebenen liegen.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrahlen von einer Gruppe zur anderen unterschiedliche Drücke und/oder Temperaturen erhalten.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrahlen von einer Gruppe zur anderen unterschiedliche Richtungen, insbesondere entgegengesetzte Richtungen, erhalten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Material unmittelbar, nachdem es die Wirkung der Gasstrahlen erfahren hat, einer Aufheizung unterzogen wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufheizung mit Hilfe von Flammen durchgeführt wird, die in Richtung auf die Symmetrieachse der Gasstrahlen hin oder parallel zu dieser Achse gerichtet sind.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch einen konzentrisch zur Symmetrieachse der Gasstrahlen angeordneten Kranz von im wesentlichen parallel zu dieser Achse gerichteten Flammen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch die Anordnung eines Kranzes oder Ringes konzentrisch zur Symmetrieachse der Gasstrahlen und unterhalb der Höhe der Blaselemente, mit welchem ein verhältnismäßig kaltes Gas kranzförmig zur Einwirkung auf die durch die Gasstrahlen erzeugten Fasern gebracht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen