DE1930093A1

DE1930093A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischen Materialien wie Glasfasern,Mineralfasern,Steinfasern,Schlackenfasern od.dgl.

Info

Publication number: DE1930093A1
Application number: DE19691930093
Authority: DE
Inventors: Maurice Charpentier
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1968-06-20
Filing date: 1969-06-13
Publication date: 1970-01-02
Also published as: BR6909954D0; FI50519B; DK144523B; NL164015C; GB1270679A; NL164015B; CA919878A; SE351414B; FR1588823A; AT303989B; US3649234A; CH495294A; DK144523C; FI50519C; ES368586A1; NO123870B; NL6909430A; BE734855A

Description

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Aachen, den 12. Juni 1-969 Mein Zeichen P 11 772 - 1362

'. Telefon 50 504?

Cospagnie de Saint-Gobain, Neuilly-sur-Seine (Frankr.)

Priorität aus der französischen Patentanmeldung Nr. 155 753 vom 20. Juni 1968

Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Fasern aus themoplasti.schen Materialien, wie Glasfasern, Mineralfasern, Steinfasern, Schlackenfasern od.dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Fasern aus mineralischen oder organischen Materialien in viskosea Zustand und insbesondere von Glasfasern, Mineralfasern, Steinfasern oder Schlackenfasern. Sie uafaßt Verfahren aur Herstellung solcher Fasern und Vorrichtungen zur Durchführung dieser Verfahren.

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Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeich- net, daß man das Material in Berührung bringt mit Flügeln od.dgl., die eine Rotationsbewegung ausführen, wobei jeder Flügel auf seiner Oberfläche einen Teil des Materials mitführt, welcher unter der Wirkung der Zentrifugalkraft das Ende des Flügels erreicht und sich davon löst in Fora dünner Ströme oder Fäden, die man danach einer Ausziehwirkung unterwirft, um sie in Fasern umzuwandeln«

Gemäß einem Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß das Material den Flügeln zugeleitet wird in Fora eines oder mehrerer dünner Ströme, die durch die Flügel aufgefangen werden.

Gemäß einer Variante ist die' Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Flügeln in Berührung gebrachten dünnen Materialströme vorher geteilt werden.

Gemäß einea weiteren Merkaal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der von jedem Flügel mitgenommene Teil des Materials in Fäden aufgeteilt wird, indem man ihn in Kanälen oder über Unebenheiten an Ende des Flügels sich bewegen läßt.

Gemäß einem anderen Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man auf dem Flügel eine Materialreserve aus dei durch den Flügel aufgefangenen dünnen Strom bildet, wobei diese Heserve die Schicht speist, die durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zua Ende des Flügels gezogen

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Genäß einem weiteren Merkmal ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß man den Flügeln eine Neigung in bezug auf den dünnen Materialstrom gibt. Hierdurch kann man eine gleichnäßige Verteilung des Materials über die ganze Höhe des Flügels bei geringeren Geschwindigkeiten des dünnen Stromes erhalten, als sie notwendig wären, um dieselbe Verteilung mit zum dünnen Strom parallelen Flügeln zu erzielen.

Die dünnen Mater!alstroue oder Materialfäden, die von den Flügeln ausgeschleudert werden, können zu Fasern ausgezogen werden unter der alleinigen Wirkung der Zentrifugalkraft, Es ist in diesem Falle vorteilhaft, diese Fäden auf einer geeigneten Temperatur zu halten, indem man auf sie einen Strom weicher Flammen wirken läßt, das heißt von Flammen, die keine kinetische Energie haben.

Die dünnen Ströme oder Fäden können auch zu Fasern ausgezogen werden durch die Wirkung eines Strahles heißer Gase, der insbesondere erzeugt wird durch einen Brenner mit schlitzförmigem Austritt, der koaxial zum mit Flügeln versehenen Rotor vorgesehen ist.

Um das von den Flügeln mitgeführte Material im für seine Ausschleuderung gewünschten Zustand der Viskosität zu erhalten, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Ende der Flügel durch Induktion zu beheizen.

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Die Erfindung umfaßt auch Vorrichtungen zur Durchführung der erfindungsgemäßen Verfahren. Nachstehend werden Ausführungsformen solcher Vorrichtungen als den Schutzumfang nicht begrenzende Beispiele beschrieben.

In dieser Beschreibung wird Bezug genommen auf die Zeichnung. In dieser zeigen

Fig. 1 als Vertikalschnitt eine erste Ausffthrungsform; Fig. 2 schematisch im Grundriß die Anordnung der Flügel;

Fig. 3 in perspektivischer Darstellung einen Rotor mit Flügeln; ■

Fig. 4 in perspektivischer Darstellung eine» Einzelheit eines Flügels;

Fig. 5 als Vertikalschnitt eine zweite Ausführungsform; Fig. 6 eine Darstellung von einer anderen Ausführungsform;

Fig. 7 bis 9 Horizontalschnitte mit Darstellung der Bildung von Materialreserven auf den Flügeln;

Fig.10 eine Seitenansicht von Flügeln, die in bezug auf die Rotationsachse des Rotors geneigt sind_o

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Die grundsätzliche Art der Vorrichtung gemäß der Erfindung umfaßt einen Rotor 1, der mit radial angeordneten Flügeln versehen ist. Dieser Rotor wird über seine Achse 3 in rotierende Bewegung versetzt.

Ein dünner Materialstrom 4, der durch ein Gebläse 5 beschleunigt wird, fließt kontinuierlich zwischen die Flügel. Diese fangen ein Element des dünnen Materialstromes auf und führen es mit. Die Masse dieses Elementes hängt ab von dem Abstand zwischen den Flügeln, der Rotationsgeschwindigkeit des Rotors 1 und der Geschwindigkeit des dünnen Materialstromes. Dieses Element des dünnen Glasstromes überzieht als Schicht den Flügel aufgrund der Rotation des Rotors 1 und wird durch die Zentrifugalkraft zum Ende des Flügels hin gezogen.

Das Ende jedes Flügels weist (Fig. 4) Spitzen 6 oder Kanäle auf, die dazu dienen, das Material in einen Zustand der Vorausteilung zu überführen, ehe es von den Flügeln abgeschleudert wird.

Die so abgeschleuderten dünnen Ströme 7 werden unmittelbar danach der Wirkung eines Fluidumstrahles 9 - Verbrennungsgas oder Dampf - von großer Geschwindigkeit unterworfen, welcher sie zu Fasern auszieht. Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform wird das Ausziehen bewirkt mittels Verbrennungsgas, das aus einem ringförmigen Brenner austritt, der koaxial zum Rotor 1 ist.

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Die Fasern werden entfernt durch einen Blaskranz 10, der mit luft oder Dampf gespeist wird.

Um dem Material eine genügend geringe Viskosität zu geben, damit es unter der Wirkung der Zentrifugalkraft von den Flügeln abgeschleudert werden kann, sieht man eine Heizung durch Induktion 11 vor, die dem Ende der Flügel und insbesondere ihren Spitzen eine geeignete Temperatur verleiht.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 setzt man an die Stelle des Ausziehens durch ein Fluidum mit großer Geschwindigkeit ein Ausziehen durch die Wirkung-der Zentrifugalkraft allein. Zur Vergrößerung der Ausziehwirkung hält man die dünnen Ströme 7 auf der geeigneten Temperatur durch Verwendung eines Brenners 12 mit weichen Flammen, das heißt Flammen ohne kinetische Energie. Ein Blaskranz 13 ermöglicht die Entfernung der erzeugten Fasern.

Wie beim vorhergehenden Beispiel sieht man ein System zur Beheizung durch Induktion vor, das konzentrisch um den Rotor angeordnet ist.

Zur Erzielung einer guten Homogenität der Feinheit der erzielten Fasern muß man dafür sorgen, daß das Fließen des Materials zum Ende hin gleichbleibend ist. Man muß also eine Materialreserve auf jedem Flügel vorsehen, wobei diese Reserve ausreichend groß sein muß für ein kontinuierliches Ausschleudern der dünnen Ströme oder Fäden

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trotz der intermettierenden Speisung bei der Passage jedes Flügels durch den dünnen Glasstrom.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 führt man zwischen den Flügeln 27 einen vorher geteilten Materialstrahl 4a ein. Dieser Strahl wird erhalten, indem man auf einen peripherisehen Punkt einer gerillten Scheibe 24 einen dünnen Materialstrom 4 fallen läßt, der unter der Wirkung der Zentrifugalkraft abgeschleudert und in einen geteilten Zustand überführt wird. Die Vorrichtung umfaßt eine ringförmige Verbrennungskammer 25, aus der ein Gas mit großer Geschwindigkeit und hoher Temperatur ausgeschleudert wird, das das Ausziehen der von den Flügeln abgeschleuderten Fäden 26 zu fasern bewirkt. Die Vorrichtung wird vervollständigt durch einen Blaskranz 28, der mit Luft oder Dampf gespeist wird, und durch eine Heizung 29 mittels Induktion.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen Beispiele von Vorrichtungen zur Herstellung von Materialreserven auf jedem Flügel.

Beim Beispiel gemäß Fig. 7 gibt man dem Flügel 15 in der Nähe des Rotors 1 ein in bezug auf die Rotationsrichtung konkaves Profil.'Es bildet sich in dem so entstandenen Hohlraum 16 eine Materialreserve.

Beim Beispiel gemäß Fig. 8 trägt der Flügel 17 einen Schirm 18, der eine Passage 19 für das Material freiläßt. Die Reserve bildet sich hinter dem Schirm.

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Bei der Variante gemäß Fig. 9 ist ebenfalls ein Schiri 18 vorgesehen. Aber der Flügel 20 hat ein Profil τοη derselben Krümmung, wie sie die Bahn hat, die von den ausgeschleuderten dünnen Strömen beschrieben wird. Diese Vorrichtung ermöglicht die Verbesserung des Fließens des Materials zum Ende des Flügels hin.

Durch Vervielfachung der Anzahl der dünnen Materialströme kann man die Materialreserven auf den Flügeln vermindern oder ganz entbehren.

Bei der vorstehenden Beschreibung sind Flügel betrachtet worden, die in ihrer Anordnung den Mantellinien des Rotors folgen. Dabei ist eine gleichmäßige Verteilung des Materials über die Höhe jedes Flügels nur möglich, wenn der aufgefangene Abschnitt des dünnen Materialstroas eine Länge hat, die ebenso groß ist wie die Höhe des Flügels. Diese Bedingung erfordert beträchtliche Geschwindigkeitln des dünnen Materialstromes, die entsprechend den Abmessungen des Rotors und seiner Rotationsgeschwindigkeit zwischen 10 und 80 n/sec liegen können.

Diese Geschwindigkeit kann beträchtlich vermindert werden, wenn man den Flügeln 21 eine Neigung in bezug auf die Rotationsachse 22 (Fig. 10) gibt. Die Länge des aufgefangenen Abschnittes 23 des dünnen Stromes ist in diesem Falle geringer als die Höhe des Flügels· Dieser Abschnitt

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des dünnen Stromes verteilt sich dann über die gesamte Oberfläche des Flügels. Die Gleichmäßigkeit dieser Verteilung hängt ab vom Winkel Ol₁ den der Flügel mit der Rotationsachse des Hotors bildet.

Alle Merkmale, die in der vorstehenden Beschreibung erwähnt und/oder in der Zeichnung dargestellt sind, sollen, sofern der bekannte Stand der Technik dies zuläßt, für sich allein oder in beliebigen Kombinationen oder Teilkombinationen als erfindungswesentlich angesehen werden, auch wenn sie in den Ansprüchen nicht enthalten sind.

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Claims

te Aachen, den 12. Juni 1969 Patentanwalt Dr.-lng. Heinrich Scheiter Anmelder: Compagnie de Saint-Gobain ^Ä*^ Mein Zeichen: P 11 772 - T5& ^ Patentansprüche

1) Verfahren zur Herstellung von Fasern aus thermoplastischen Materialien, wie Glasfasern, Mineralfasern, Steinfasern, Schlackenfasern od.dgL, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu zerfasernde Material in Berührung bringt mit Flügeln od.dgl., die eine Rotationsbewegung ausführen, wobei jeder Flügel einen Teil des Materials mitführt, welcher unter der Wirkung der Zentrifugalkraft das Ende des Flügels erreicht und sich davon löst in Form dünner Ströme oder Fäden, die danach einer Ausziehwirkung unterworfen werden, um sie in Fasern umzuwandeln.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material den Flügeln zugeleitet wird in Form eines' oder mehrerer dünner Ströme, die durch die Flügel aufgefangen werden.

3) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Flügeln in Berührung gebrachten dünnen Materialströme vorher geteilt werden.

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4) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf jedem Flügel eine Materialschicht gebildet wird, die geteilt wird, indem man sie in Kanälen oder über Unebenheiten am Ende des Flügels sich bewegen läßt.

5) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man auf jedem Flügel eine Materialreserve aus dem durch den Flügel aufgefangenen dünnen Strom bildet, wobei diese Reserve die Schicht speist, die durch die Wirkung der Zentrifugalkraft zum Ende des Flügels gezogen wird.

6) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5_t dadurch gekennzeichnet, daß man den Flügeln eine Neigung in bezug auf die Achse des Rotors gibt.

7) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man die von den Flügeln ausgeschleuderten dünnen Materialströme zu Fasern auszieht mittels eines ringförmigen Strahles aus warmen Gasen oder Dampf.

8) Verfahren nach" mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die dünnen Materialströme durch die Wirkung der Fliehkraft ausgezogen werden und daß man die Temperatur der dünnen Ströme auf einem geeigneten Wert hält durch die Wirkung eines Stromes von weichen Sijai Flammen, das heißt von Flammen ohne kinetische Energie.

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9) Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nan das Ende der Flügel beheizt, insbesondere durch Induktion. ,

10) Verfahren nach mindestens einen der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aan die Fasern entfernt Mittels warmer Gase oder Dampf, die bzw. der aus einem ringförmigen, zu den Flügeln konzentrischen Krane austreten bzw. austritt.

ψ 11) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennseichnet durch einen mit Flügeln, Schaufeln od.dgl. (2) rersehenen Rotor (1), einen Zulauf für den dünnen Strom (4) aus de« zu zerfasernden Material, wobei dieser Strom zur Vergrößerung seiner Geschwindigkeit ein Gebläse (5) durchläuft, eine ringförmige Verbrennungskammer (8), die koaxial zum Rotor (1) ist und auf die durch Zentrifugalkraft ausgeschleuderten dünnen Ströae (7) Verbrennungsgase richtet, die das Ausziehen dieser Ströae su Fasern bewirken, und einen mit Luft oder Dampf gespeisten ringförmigen Blaskranz (10) zur Entfernung der Fasern.

12) Variante der Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausziehen der dünnen Ströie (7) lediglich die Zentrifugalkraft zur Wirkung gebracht wird und daß die Vorrichtung einen ringförmigen Brenner (12) aufweist, der koaxial zum Rotor (1) sitzt und weiche Flammen erzeugt, die auf die dünnen Ströae während des Ausziehens wirken.

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15) Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine gerillte Scheibe (24) aufweist, der an einem peripher!sehen Punkt ein dünner Strom (4) des zu zerfasernden Materials zugeführt wird, wobei dieser Strom in geteiltem Zustand ausgeschleudert wird, ehe er mit den Flügeln (2?) in Berührung kommt.

14) Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beheizung des Endes der Flügel durch Induktion eine ringförmige Spule (11, 14, 29) vorgesehen ist, die;von eines Hochfrequenzstrom durchlaufen wird.

Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Flügel mit Unebenheiten (6) versehen ,ist.

16) Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis

15, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Rotor benachbarte Teil der Flügel (15) gekrümmt ist mit de» konkaven Teil in Rotationsrichtung, um einen Hohlraum (16) zu bilden, in welchem sich eine Materialreserve bildet.

17) Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis

16, dadurch gekennzeichnet, daß am Flügel (17) ein

. Schirm (18) festsitzt, hinter dem die Materialreserve gebildet wird.

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L e e γ s e i f e