DE1471901A1 - Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Glas - Google Patents

Description

Patentanmeldung

der Firma
Montecatini, Societa Generale per l'Industria Mineraria e Chimioa, Mailand, Italien und der Firma

Vetrocoke, Sooieta per Azioni, Porto Marghera, Venedig,Italien

betreffend

Vorrichtung und Verfahren zum kontinuierlichen Spinnen von Glas

Die Erfindung bezieht sioh auf eine Vorrichtung und ein kon-* tinuierliches Verfahren zum Spinnen von Glas in durchlaufenden Fäden.

Es sind zahlreiche Verfahren zum Spinnen von Glas in durchlaufenden Fäden bekannt. Sie beruhen im wesentlichen darauf, daß man ausgehend von Glasstäben, die auf die Schmelztemperatur erhitzt wurden oder von einem geschmolzenen Glasbad durch Ziehen mit Hilfe einer drehbaren Trommel oder einem anderen analogen System, Glasfäden erhält· Diese Fäden werden dann auf eine Trommel aufgewickelt und zu bestimmten Zeitintervallen entfernt oder sie werden, bevor sie voll-» ständig aufgewickelt sind, entfernt und auf einer beweglichen

009820/0306

Unterlage fortgeführt. Das Spinnverfahren, nach dem Glasfäden aus Glasstäben gezogen werden, hat den Vorteil, daß beim Aufnehmen des Fadens' kontinuierlich verfahren werden kann, da nach Jedem Fadenbruch sofort die Bildung eines Tropfens am Ende des entsprechenden Stabes erfolgt, der fortlaufend der Spinnzone zugeführt wird« Der fallende Tropfen führt einen Faden hinter sich her, während geeignete Vorrichtungen dafür vorgesehen sind, den Tropfen zu entfernen und den Faden automatisch wieder an die Spinnvorrichtung anzuhängen. Trotzdem hat dieses Verfahren wesentliche Nachteile: Der Zugabevorgang ist diskontinuierlich, da in bestimmten Längen vorgefertigte Stäbe verwendet werden, weshalb zwischen dem Verspinnen zweier aufeinanderfolgender Stäbe automatisch Unterbrechungen auftreten. Weiterhin ist es nicht möglich, den eingesetzten Stab vollständig auszunützen, da die Enden beim Wechseln notwendigerweise als Abfall anfallen. Schließlich besteht dieses Ausgangsqtaterial aus vorgefertigten Glasstäben, die kein Rohmaterial mehr darstellen. Deren Herstellung beeinträchtigt die Wirtschaftlichkeit diesee bekannten Verfahrens. Das zweite genannte Verfahren nach dem Glasfäden aus einem geschmolzenen Bad mit Hilfe einer Reihe von Düsen am Boden des Spinneinsatzes gezogen werden, hat den Vorteil, daß beim Zugeben kontinuierlich gearbeitet werden kann, es hat aber den Nachteil, daß es für eine automatische Produktion nicht geeignet ist. Da es schwierig ist, hinsichtlich der Düsen eine konstante und gleichmäßig

909820/0306

verteilte Temperatur am Boden des Spinneinsatzes aufrechtzuerhalten, kann der Glasfaden brechen. In diesem Pail wird, obgleich sich am Düsenausgang ein Tropfen bildet, die Düse verstopft und sie kann nur nach Entfernung der Sammelspule wieder freigemacht werden· Während der Entfernung der Spule wird der Faden mit der Hand aufgenommen und die neuen Fäden, die miteinander vereinigt werden, werden wiederum mit großer Geschwindigkeit vom zylindrischen Kopf ausgezogen. {|

Schließlich wurde auch noch ein Verfahren zur Herstellung von Stäben aus einem geschmolzenen Bad mit dem Spinnverfahren aus vorfabrizierten Stäben darstellt. Das geschmolzene Glas wird unter dem hydraulischen Druck der darüberliegenden Masse in Form von Stäben über kalte Walzen ausgestoßen» Diese gelangen dann gegebenenfalls in die Spinnzone. Dieses Verfahren ist jedoch kompliziert und findet im allgemeinen keine praktische Anwendung, was insbesondere auf die Schwierigkeit zurückzuführen ist, eine konstante Temperatur im geschmolzenen Bad ™ und deshalb eine gleichmäßige Zugabe aller Stäbe aufrechtzuerhalten.

Gemäß der Erfindung sollen nun die Nachteile der erwähnten bekannten Verfahren beseitigt werden, ohne daß auf die durch sie gegebenen Vorteile verzichtet wird. Einmal soll erfindungsgemäß das zu schmelzende Material vollkommen kontinuierlich

909820/0306

zugegeben werden, ,wobei dieses Material in Form von Glasabfällenjvorgeschmolzenem Glas oder einer zu Glas verschmelzbaren Masse oder einem entsprechenden Gemisch vorliegt oder aus Glas in irgendeinem anderen ZerkleinerungBgrad besteht, der ein kontinuierliches Einfüllen in einen Sohmelzofen mit Hilfe der gewöhnlichen Abmeß- und Zugabevorrichtungen gestattet· Werden keine vorgefertigten Glasstäbe verwendet, so läßt sich das Verfahren kontinuierlich und wirtschaftlich gestalten. Weiterhin sollen erfindungsgemäß die Glasfasern kontinuierlich gesammelt werden, wobei der Gedanke zugrunde liegt, daß auf jeden Fadenbruch sofort die Bildung eines Tropfens erfolgt, der beim Fallen.einen neuen Faden hinter sich herzieht, während der Tropfen durch an sich bekannte Vorrichtungen entfernt und der neue Faden automatisch an die Zugvorrichtung angeheftet wird.

Diese und andere Ziele werden vorteilhaft durch Verwendung der Spinnvorrichtung gemäß der Erfindung erreicht, die aus einem Sohmelzofen, einem Spinneinsatz und einigen Widerständen besteht, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß a) der Spinneinsatz aus einer Metallplatte besteht, aus der zylindrische Rohre herausragen, die vorzugsweise am unteren Ende verbreitert sind und deren Abmessungen, ausgedruckt als das Verhältnis von Länge zu !Durchmesser, zwischen 1 und liegen;

909820/0306

_ 5 —

b) der Spinneinsatz durch Widerstände erhitzt ist, die in einem geeigneten Abstand vom Spinneinsatz und von den Rohrenden angeordnet und angepaßt sind, um die Tropfenbildung zu regeln und zu gleicher Zeit eine gleichmäßige Temperatur auf der gesamten Oberfläche des Spinneinsatzes zu erzeugen»

Durch die Anwendung von Spinneinsätzen mit den vorstehend genannten Eigenschaften ist es möglich, im Falle eines faden- ^ bruches einen Tropfen mit solchen Abmessungen zu erzeugen, daß er beim Fallen den Faden mitführt, der durch an sich bekannte Verfahren automatisch wieder angeheftet wird, ohne daß Stäbe verwendet zu werden brauchen, die entweder vorgefertigt oder an Ort und Stelle hergestellt wurden. Es konnte gezeigt werden daß das Verhältnis L/D der Düse, d.h. die Bildung eines Tropfens mit einem bestimmten Gewicht sehr wichtig ist, wenn Spinneinsätze mit Rohren verschiedener Größe verwendet werden. Ist das Verhältnis L/D niedriger als 1, so lief das Glas kontinuierlich, ohne die Möglichkeit einer Tropfenbildung, aus, | während bei Werten von mehr als 10 die geschmolzene Masse eine Abkühlung erfuhr, die für einwandfreie Arbeitsbedingungen zu stark ist.

Zur Erläuterung der Erfindung ist in den Zeichnungen die Spinnvorrichtung schematisch in nicht einschränkender Weise dargestellt.

909820/0306

Figur 1 ist eine schematische Darstellung des Schmelz- und Spinnofens gemäß der Erfindung mit aufgeschnittener Seite;

Figur 2 zeigt eine Ansicht der Spinnzone von unten;

Figur 3 ist eine Gesamtdarstellung des Verfahrens, worin das Aufnehmen eines durchlaufenden Fadens gezeigt ist;

Figur 4 betrifft eine Ausführungsform des Spinnrohres.

Figur 1 zeigt die Vorrichtung zur kontinuierlichen Zuführung von Glasabfällen 1, die in diesem speziellen Fall als eine geneigte, vibrierende Platte dargestellt ist. Die Glasabfälle aus der Schütte 2 fallen in die Schmelzzone 3 des Ofens, Ein Niveauregler (nicht gezeichnet) kann die Zugabe der Glasabfälle automatisch regeln· Der aus feuerfestem Material hergestellte und durch Gasbrenner 6 oder Elektroden geheizte Ofen ist vorzugsweise in zwei Zonen geteilt, nämlich in die Schmelzzone 3 und die Spinnzone 4.

Am Boden der Spinnzone 4 befindet sich der Spinneinsatz F, der aus einer Metallplatte mit ebenem oder V-förmigem Querschnitt besteht, aus der die Rohre 5 nach außen ragen. Das die Platte bildende Metall muß die hohen im allgemeinen bei etwa 1100 bis 1300⁰O liegenden Temperaturen aushalten. Diese Platte besteht daher vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder Platin oder einer Platinlegierung. Nach einer bekannten

909820/0306

Ausführungsform kann die Platte aus Stahl sein, während die Rohre aus Platin hergestellt sind. In allen Fällen ist der Anteil des verwendeten Edelmetalls beschränkt und stellt keine zu große wirtschaftliche Belastung dar· Der Durchmesser D der Rohre beträgt etwa 1 bis 12 mm, vorzugsweise etwa 3 bis 7 mm· Bs sind jedoch auch Aueführungsformen möglich, bei denen größere oder kleinere Abmessungen als die genannten verwendet werden, während ihre Achsenlänge L so dimensioniert ist, daß sich ein L/D-Verhältnis zwischen 1 und 10 ergibt.

Die Rohre können in einer einzelnen Reihe oder in zwei, drei oder mehr Reihen angeordnet sein. Weiterhin können sie von zylindrischem Querschnitt mit einer passenden Verbreiterung am Ende sein, wie in Figur 4 dargestellt ist ο

Bei dieser speziellen Ausführungsform hat die Verbreiterung einen Durchmesser D . so daß sioh ein Verhältnis Ds/D von 1,3 bis 1,7 ergibt. In der die Rohre 10 umgebenden Zone sind elektrische Widerstände 7 angebracht, die vertikal und horizontal verstellbar sind und die zur Erhöhung der Temperatur des an die Düsenöffnungen gelangenden geschmolzenen Glases bis auf mindestens 1000°0 dienen, wobei die Temperaturerhöhung so groß sein muß, daß die Maase nach unten (vgl. Abbildung 2) abfließt und gleichzeitig die Temperatur auf der gesamten Oberfläche des Spinneinsatzes konstant ist. Diese

909820/0306

Widerstände sind aus 'Speziallegierungen hergestellt, die hohe Temperaturen (12oo biß 13oo°0) aushalten. Die Entfernung zwischen den einzelnen Widerständen und ihre Lage hinsichtlich des Spinneinsatzes kann durch ein einfaches Schraubensystem variiert werden, das durch die Handräder 11 betätigt wird. In Figur 3 ist eine Ziehtrommel 8 für die Fäden dargestellt, die mit Hilfe einer Umlenkvorrichtung 9 in die Sammelzone geleitet werden. Die Walze 10 dient zur Entfernung der Tropfen. Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird das Glas geschmolzen und in der Spinnzone des feuerfesten Ofens im flüssigen Zustand gehalten. Die Wärme wird durch das geschmolzene Bad mittels Leitungen geführt, so daß die Glastemperatur im allgemeinen von der Oberfläche bis zum Boden hin allmählich abnimmt. Am Anfang der zylindrischen Düsen hat das geschmolzene Glas eine Temperatur, bei der es noch nicht frei nach unten ausfließt. Durch Zuführung von weiterer Wärme durch Widerstände, die in der die Düsen umgebenden Zone angeordnet sind, erreicht das Glas schnell die für ein freies Ausfließen nötige Temperatur. Es Sammelt sich zuerst an der Düsenspitze in Form eines Tropfens, der beim Fallen den Faden mit sich führt. Widerstände werden auch zur Regelung der Temperatur in der Metallplatte verwendet, wodurch eine gute Verteilung entlang der ganzen Platte gewährleistet ist.

909820/0306

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet sowohl kontinuierlich zwecks Herstellung von durchlaufenden Fäden jeder Art als auch zur unmittelbaren Herstellung von Zwischen- bzw. Endprodukten aus diesen Fäden, z.B. von Glasgeweben, Matten, Gespinsten, Garnen, Tuchen, Bändern usw.,in einer einfachen und wirtschaftlichen Weise aus billigem Ausgangsmaterial, z.B. Glasabfällen oder vorgeschmolzenem Glas oder aus dieser zu Glas zu verarbeitenden Misohung oder Masse beliebiger Art oder aus Glas in irgendeiner anderen zerkleinerten Form.

Wesentlich ist, daß sich bei dem freien Abfluß des geschmolzenen Glases aus den Düsen zuerst ein Tropfen und dann ein Glasfaden bildet, der vom Tropfen beim Fallen infolge seiner Schwere mitgenommen wird.

- Patentansprüche -

909820/0306

Claims (1)

1. - ίο -

   Pa tentansprüche

   lly Vorrichtung zum Spinnen von bei ausreichend hohen Temperaturen geschmolzenem Glas, bestehend aus einem Schmelzofen, einem Spinneinsatz und Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinneinsatz aus einer Reihe von röhrenförmigen Düsen besteht, bei denen das Verhältnis zwischen Länge und Durchmesser zwischen 1 und X) liegt, und daß die Düsen mit Hilfe von verstellbaren elektrischen Widerständen erhitzt werden, die so angeordnet sind, daß das geschmolzene Material ausfließen kann und eine konstante Temperatur über den ganzen Spinneinsatz aufrechterhalten wird.

   2, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die röhrenförmigen Spinndüsen zylindrisch am unteren Ende erweitert sind.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrdurchmesser, etwa 1 bis 12 mm, vorzugsweise 3 bis 7 mm, beträgt.-

   4· Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Erweiterung am unteren Ende und dem größten der röhrenförmigen Spinndüsen awieohen 1,3 und 1,7 liegt.

   909820/0306

   1471801

   5· Kontinuierliches Spinnverfahren für Glas unter Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer Schmelzzone Glasabfälle oder in irgendeiner Form zerkleinertes Glas zugeführt werden, die in eine Spinnzone fließende Glasschmelze duroh indirekte Wärmeübertragung innerhalb der Schmelze weiter erhitzt und mit Hilfe von verstellbaren elektrischen Widerständen an dem Punkt, an dem das geschmolzene Glas am Snde der einzelnen Düsen austritt, eine weitere Temperaturerhöhung derart bewirkt wird, daß das Glas frei ausfließt unter Bildung eines Tropfens, der beim Fallen einen Glasfaden mit sich führt·

   L/D/E

   909820/0306