DE2058466B2 - Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern - Google Patents
Vorrichtung zum Ziehen von GlasfasernInfo
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Description
25
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern aus einer mit Nippeln versehenen,
edelmetallhaltigen Spinndüse, deren Boden außen mit einer Keramikschicht überzogen ist und die in einem
Keramikträger gehalten ist.
Eine derartige Vorrichtung ist bereits aus der US-PS
25 35 888 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung besitzt die beispielsweise aus Platin bestehende
Spinndüse an der Außenseite des Spinndüsenbodens eine Beschichtung aus einem Sillimanit-Werkstoff,
wobei die Schichtdicke dieser Sillimanitschicht so groß ist, daß die Nippel nahezu mit ihrer gesamten Länge
darin aufgenommen sind. Die bekannte Sillimanitschicht dient dazu, die Wärmeabstrahlung vom Spinndüsenboden
zu verringern.
Diese bekannte Vorrichtung ist jedoch insofern nachteilig, als im Betrieb auf hohen Temperaturen
gebildete Edelmetalloxide aus der Spinndüsenwandung hinaus in den äußeren Keramikmantel hinein diffundieren,
wo sie entweder verloren oder nur mit großen Anstrengungen wieder zurückgewinnbar sind.
Aus der DE-PS 8 34 890 ist eine Arbeitsweise bekannt, bei welcher der Verlust von Edelmetalloxiden
bei Verwendung von aus Edelmetallen od. dgl. bestehenden Spinndüsen dadurch bekämpft wird, daß im
Bereich der Spinndüsennippel eine sauerstoffarme oder sauerstofffreie Atmosphäre aufrechterhalten wird. Von
einem solchen Sauerstoffmangel wird erwartet, daß eine Oxydation des Spinndüsenwerkstoffes verhindert wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinndüse, insbesondere eine solche aus einem Edelmetall,
so auszubilden, daß auch ohne Beeinflussung der in Spinndüsennähe herrschenden Atmosphäre kein Oxydationsverlust
des Spinndüsenwerkstoffes in Kauf genommen werden muß.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch die Seitenwände der Spinndüse außen mit
einer löslichen, keramischen Beschichtung versehen sind, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner
ist als der des Spinndüsenwerkstoffes und daß zwischen der Spinndüse und dem Keramikträger ein temperaturbeständiges
Fasermaterial angeordnet ist.
Πργ mit Htlfp Hpr FrfinHunir i»r*»i«»lKar*>
iw^hnit^a
35 Fortschritt ist in erster Linie darin zu sehen, daß die
Spinndüsenwandungen, d. h. die Seiten wandungen und der Spinndüsenboden außen mit einer speziellen
Anforderungen genügenden keramischen Beschichtung, die außerdem löslich ist versehen ist Diese für
Edelmetalloxid undurchlässige Beschichtung hat außerdem einen Wärmedehnungskoeffizienten, der geringer
ist als derjenige des Spinndüsenwerkstoffes, bei dem es sich bevorzugterweise um ein Edelmetall bzw. eine
Edelmetallegierung handelt Dort, wo die Spinndüse in
dem Keramikträger gehalten ist, ist erfindungsgemäß zwischen dem Keramikträger und der Spinndüse eine
temperaturbeständige Isolierschicht aus einem Fasermaterial angeordnet und diese Isolierschicht gibt im
Betrieb auftretenden Wärmedehnungen nach und stellt eine zusätzliche Sperrschicht gegen das Eindringen von
Metalloxiden in den äußeren Keramikträger dar.
Vorzugsweise besitzt die lösliche keramische Beschichtung eine Dicke von 0,05 bis 0,76 mm, wobei als
Werkstoffe dieser keramische Beschichtung Magnesiumzirkonat bevorzugt ist.
Die keramische Beschichtung dient, wie bereits erwähnt, zur Verhinderung von Edelmetalloxidverlusten
und trägt außerdem zur Festigkeit und Formbeständigkeit der Sinndüse bei, weil als Folge der
unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten von keramischer Beschichtung und Spinndüsenwerkstoff
nicht ein Durchhängen der Spinndüsenwanne unter dem Gewicht der Glasschmelze auftritt sondern eher eine
nach innen gerichtete Wölbung des Spinndüsenbodens. Wird die Spinndüse außer Betrieb gestellt, so kann der
Keramikträger verworfen werden, während die lösliche keramische Beschichtung mit Hilfe von Säure vom
Spinnkopf abgelöst wird. Mit Hilfe geeigneter chemischer Maßnahmen kann aus der gelösten keramischen
Beschichtung das Edelmetall zurückgewonnen werden. Wahlweise kann die keramische Beschichtung auch
durch Strahlen von der Spinndüse entfernt werden, worauf das entfernte Material in Säure gelöst und aus
der Lösung das Edelmetall zurückgewonnen wird.
Die Erfindung verhindert nicht nur Edelmetallverluste, soniiern ermöglicht auch noch das Erreichen
folgender Vorteile:
Die mechanische Festigkeit der Spinndüse ist bei hohen Temperaturen verbessert. Die keramische
Beschichtung bildet eine schwer durchlässige Hemmschicht, die für Edelmetalloxide undurchdringbar ist und
ein leichtes Wiedergewinnen von Metalloxiden gestattet. Die keramische Beschichtung besitzt ein gutes
Haftvermögen an der Spinndüse aber läßt sich trotzdem nach Außerbetriebsteilen der Spinndüse leicht von
derselben abtrennen, so daß die Spinndüse aufgearbeitet und wieder verwendet werden kann. Die mit der
keramischen Beschichtung versehene Spinndüse gestattet das Arbeiten mit Glasschmelzen erhöhter Temperaturen
(etwa 16500C), was für den Glasansatz die
Verwendung billigerer Ausgangsmaterialien ermöglicht. Die Stärke der Spinndüsenwandungen kann
herabgesetzt werden, da die löslichen keramischen Beschichtungen die mechanische Festigkeit erhöhen
und das Durchhängen der Spinndüsenwannen verhindern. Dadurch, daß die Spinndüsen-Böden, an welchen
die Nippel befestigt sind, nicht mehr so zum Durchhängen neigen, blieben die angestrebten Ausrichtungen
der Nippel sowie der diese umgebenden Wänneschirme unverändert, wodurch die Temperaturbedingungen
für die austretenden Glasströme im u/pcf»ntlirhi*n konstant hlpihpn
Zum Aufbringen der keramischen Beschichtung auf den Spinndüsenboden werden vorteilhafterweise die
Oberflächen der Spinndüsennippel abgedeckt und wird auf die nichtabgedeckten Oberflächen der Spinnwandung
eine Schicht aus einem Keramiiynaterial aufgetragen,
worauf die Abdeckung der Spinndüsennippel wieder entfernt wird. Zum Abdecken der Spinndüsennippel
können dieselben Ln ein organisches Material, welches nachher mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels
entfernt werden kann, eingetaucht werden. Die Oberflächen von in einer Reihe angeordneten Spinnippeln
kann auch mit einem harten Metallegierungsmantel abgedeckt werden.
Vor dem Aufbringen der löslichen keramischen Beschichtung empfiehlt es sich, die zu beschichtenden
Spinnkopfwandungsflächen aufzurauhen. Dieses Aufrauhen kann z.B. durch Sandstrahlen mit einem
hochreinen Aluminiumpulver erfolgen, wobei solange gestrahlt werden sollte, bis die helle, glänzende
Metallfläche matt und grau geworden ist.
Die lösliche keramische Beschichtung kann auch durch Flammspritzen erfolgen, wobei ein feinpulvriger
Keramikwerkstoff bei einer Temperatur und mit einer Geschwindigkeit auf die zu überziehenden Spinndüsenflachen
aufgespritzt wird, die ausreichen, um zu einer plastischen Verformung des Keramikpulvermaterials
beim Auftreffen auf die aufgerauhte Spinndüsenwandung zu führen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezug auf die Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Glasspinndüse mit an
derselben vorgesehenen Wärmeabschirmungen,
Fig.2 eine mit Fig. 1 vergleichbare Darstellung, wobei jedoch durch Durchhängen des Spinndüsenbodens
die Ausrichtung der Wärmeabschirmungen beeinträchtigt ist,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Spinndüsenwanne,
wobei die keramische Auskleidung erkennbar ist,
F i g. 4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 in F i g. 3,
Fig.5 eine perspektivische Darstellung einer Spinndüsenunterseite,
die das Aufbringen der keramischen Beschichtung erläutert und
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Spinndüsenunterseite
mit am Spinndüsenboden und an den Spinndüsenseitenwänden vorgesehener Keramischer
Beschichtung.
Fig. 1 zeigt eine Spinndüse 2 in ihrer ursprünglichen
Form und Stellung, in der aus dem Boden 18 der Spinndüse 2 nach unten hervorspringende röhrenförmige
Spinndüsennippel 4 so mit Schrimrippen, die in gleichmäßigen Abständen an einem Sammel- bzw.
Verteilerrohr 10 befestigt sind, durch das ein Kühlmittel strömt, ausgerichtet sind, daß aus den Nippeln 4
austretende Fasern aus geschmolzenem Glas in beiderseits gleichem Abstand zwischen den Schirmrippen
8 hindurchgeführt werden. Die Glasfasern werden mit einem Schutzmaterial beschichtet, mittels einer
Fang- bzw. Führungseinrichtung, z. B. einer Rillenolle, zu einem Strang bzw. Kabel 12 zusammengefaßt und
anschließend zu einem Wickel 16 aufgewunden.
Aufgrund der zur Bildung von Glasfasern erforderlichen hohen Temperaturen und der starken Zugspannung,
die bei der Herstellung von Glasfasern auf den Boden 18 der Spinndüse 2 einwirkt, beult sich der Boden
18 in der in Fig. 2 gestrichelt durch die Linie 18a ^gegeberr^ w»k» n·-
der Nippel 4 in bezug auf die Schirmrippen 8 führt, was
Störungen bei der Bildung der Glasfasern 6 zur Folge hat und unter Umständen sogar die Einstellung der
Glasfaserproduktion erforderlich macht Bevor jedoch die Glasfaserspinndüse abgestellt wird, tritt eine
Periode auf, in der Glasfasern mit ungleichmäßigem Durchmesser erzeugt werden, was zu Problemen bei der
Qualitätskontrolle führt. Wenn die Spinndüse dagegen
erfindungsgemäß behandelt bzw. eine erfindungsgemä-
lü ße Spinndüse der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Art
verwendet wird, so werden dadurch die vorstehend erörterten Probleme im wesentlichen vollständig
beseitigt
Die in F i g. 3 dargestellte Spinndüse 2 weist auf der Außenseite ihrer Wände und ihres Bodens eine
Keramikschicht 22 auf. Die Keramikschicht 22 wird von einer damit in Berührung stehenden Fasermaterialschicht
24 umgeben, die aus hochtemperaturbeständigen Fasern besteht und als Isolationsschicht dient die
-") gleichzeitig dazu vorgesehen ist, eine Ausdehnung der
Spinndüse 2 während des Einsatzes zu ermöglichen und das Abnehmen eines entfernbaren, verwerfbaren
Keramikträgers 26 erleichtert, wenn die Spinndüsenanordnung abmontiert und auseinandergenommen wird,
.»■> nachdem sie ausgedient hat
Die gesamte Spinndüsenanordnung weist gegenüber entsprechenden Konstruktionen nach dem Stand der
Technik außer den bereits vorstehend erörterten vorteilhaften Eigenschaften auch eine merklich höhere
i) Beständigkeit gegen Durchsacken bzw. -hängen des
Spinnkopfwannenbodens auf. Im Keramikträger 26 ist eine Ausnehmung 30 vorgesehen, die weit genug ist, um
einen mit der Spinndüse 2 verbundenen Anschluß 32 an eine Stromquelle anschließen zu können, durch den der
i") Spinndüse 2 Wärmeenergie zugeführt werden kann, um
die darin herrschende Temperatur aufrechtzuerhalten und das darin befindliche Glas zu schmelzen.
Aus Fig. 4 ist zu ersehen, daß die Spinndüse 2 eine
nach Beendigung des Einsatzes bei hohen Temperatu-
■in ren leicht entfernbare Keramikschicht trägt, die eine
hohe Dichte besitzt. Die dichte Keramikschicht 22 kann von einer Isolationsmaterialschicht 24 umgeben sein, die
auch als Pufferschicht für die Ausdehnung der Spinndüse 2 während des Betriebs bei hohen Tempera-
r. türen dient und außerdem das Abnehmen des
Keramikträgers 26 erleichtert, der dazu dient, die Spinndüse 2 zu stützen bzw. tragen und ihre Temperatur
zu regeln. Die Spinndüse 2 enthält schmelzflüssiges Glas 48, das durch die Nippel 4 mittels nicht dargestellter
"'» Elemente mechanisch zu Glasfäden 6 ausgezogen wird.
Die röhrenförmigen Nippel 4 der in F i g. 5 dargestellten Spinndüse 2 sind in Doppelreihen 64 angeordnet,
von denen einige mit abnehmbar befestigten Deckeln 66 aus korrsionsbeständigem Stahl abgedeckt sind, die
' mittels langer Stifte 68 gesichert sind, die sich durch die
Deckel 66 und die Seelen der röhrenförmigen Nippel 4 erstrecken. Die Deckel 66 sind so ausgebildet, daß sie
die maschinell bearbeiteten Ränder 70 und Seitenwände 72 der Nippel 4 schützen bzw. abdecken, jedoch deren
schräge Übergangs- bzw. Fußteile 74, die in den Boden 18 der Spinndüse 2 eingeschweißt sind, frei lassen. Die
grämte Bodenfläche der Spinndüse 2 ist frei und für
den Auftrag einer Keramikschicht vorbereitet. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, daß
die durch die Deckel 66 maskierte bzw. abgedeckte Fläche des Bodens 18 vernachlässigbar ist, so daß die
Bodenfläche beim nachfolgenden Aufbringen einer Keramikschicht 22 im \veser!*'ichen vo!!stsrid!or bc-
schichtet wird.
In Fig.6 ist eine Spinndüse 2 mit einer Keramikschicht
22 dargestellt, die die Seilenwand 84 der Spinndüse 2 vollständig und im wesentlichen auch den
gesamten Boden 18 der Spinndüse 2 bedeckt. Die "> Keramikschicht 22 bedeckt auch einen Teil der Fußteile
74 der Nippel 4. Die Ränder 92 und die Seitenwände 94 der Nippel 4 sind, wie aus der F i g. 6 ersichtlich ist, nicht
mit der Keramikschicht 22 bedeckt und weisen eine bearbeitete Oberfläche auf. ι ο
Die Innenseite der Spinndüse 2 kann ebenfalls mit einem gegen den Angriff von Glas beständigen
Keramikmaterial beschichtet sein, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen und ©xydationsverluste an
Edelmetallen aus der Spinndüse an die Glasschmelze 48 > "> zu verhindern, wodurch die Lebensdauer der Spinndüse
erhöht wird.
Der Ausdruck »Lebensdauer der Spinndüse« bezeichnet die Dauer der Verwendbarkeit der Spinndüse 2 bei
hohen Temperaturen. Übliche Fertigungsungenauigkei- 2»
ten, wie Querschnittsunregelmäßigkeiten in einem Edelmetallblech, führen aufgrund der hohen Stromdichten
an den Stellen mit geringerem Querschnitt zu örtlichen Hitzestauungen. Die Spinndüse 2 selbst ist an
ein elektrisches Heizelement angeschlossen bzw. dient selbst als elektrisches Heizelement. Oxydation und
Verflüchtigungsverluste treten besonders leicht an den vorstehend erwähnten Stellen mit erhöhter Stromdichte
auf. Dadurch nimmt der Querschnitt gerade an diesen ohnehin schon schwächeren Stellen durch Verdamp- J"
fungsverluste noch weiter ab, wodurch wiederum die Stromdichte ansteigt und so weiter, so daß die
Materialstärke an diesen Stellen mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt, während umgekehrt die
Temperatur an diesen Stellen immer stärker steigt, bis J">
schließlich die Spinndüse 2 an diesen Stellen durchbrennt bzw. das Metall an diesen Stellen schmilzt,
wodurch die ganze Spinndüse 2 unbrauchbar wird. Diese Vorgänge sind besonders an den Schweißstellen
kritisch, an denen zwei oder mehr Metallbleche bei der ·">
Herstellung der Spinndüse 2 miteinander verbunden werden, da das Metall durch das Schweißen dünner
wird. Die die Spinndüsen der Erfindung auszeichnenden Keramikschichten verzögern einen weiteren Abbau der
Wandstärken durch Verdampfungsverlust und verlän- 4>
gern somit die Lebensdauer der Spinndüsen, ohne andere wünschenswerte Eigenschaften zu beeinträchtigen.
Die Wahl einer Keramikschicht 22 mit einem kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als "'"
die eigentliche Spinndüse 2 ist von erheblicher Bedeutung für die durch die Keramikschicht 22 erzielte
Verstärkung der Spinndüse 2. Es wird angenommen, daß durch das Aufbringen einer derartigen Keramikschicht
auf den Boden und/oder die Seitenwände, eine leichte
Einwärtswölbung der beschichteten Wände erreicht wird, durch die die Festigkeit der Gesamtstruktur
erhöht wird. Diese Biegung brw. Wölbung wirkt, gleichgültig, wie schwach sie auch sein mag, wie jeder
andere Bogen, &h, daß dadurch Druck- bzw. Span- *" nungskräfte im Boden 18 hervorgerufen werden, die ein
Durchsacken bzw. Durchlängen des Bodens während des Betriebs der Spinndüse verhindern. Fallweise kann
man aufgrund der auf diese Weise erzielten höheren Festigkeit bei erfindungsgemäßen Spinndüsen die ··■
Wandstärken der eigentlichen aus einer Edelmetallegierung bestehenden Spinndüse 2 verringern.
Der Unterschied zwischen den Wärmeausdehnungskoeffizienten der Keramikschichten 22 und der
Spinndüsen 2 wird zweckmäßig in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur (982 bis 1816°C), bei der gearbeitet
werden soll, ausgewählt. Auch die Stärke der Keramikschichten 22 ist eine Funktion der jeweils in Betracht
kommenden Einsatztemperatur und der sonstigen Bedingungen, unter denen die betreffende beschichtete
Spinndüse 2 eingesetzt werden soll.
Es wurde festgestellt, daß sich die Innendurchmesser der Nippel 4 ändern, wenn man eine Edelmetallspinndüse
2, beispielsweise durch Sandstrahlen, aufrauht, um sie für das Auftragen einer Keramikschicht 22 vorzubereiten.
Um diese Nippeldurchmesseränderungen zu vermeiden, muß man die Ränder, die Seitenwände und
gegebenenfalls sogar die Fußteile, die den Übergang zum Boden 18 der Spinndüse bilden, während des
Sandstrahlvorgangs schützen bzw. abdecken.
Eine wirksame Schutzmethode besteht darin, die Nippel 4, wie in den Fig.5 und 6 dargestellt, mit
mehreren, abnehmbar darauf befestigten Deckeln 66 aus einer harten Metallegierung abzudecken, die jeweils
nach dem Aufbringen der Keramikschicht 22 abgenommen und immer wieder verwendet werden können. Als
harte Metallegierung für die Deckel 66 eignet sich korrosionsbeständiger Stahl. Die Innenseite der Deckel
66 sollte aus folgenden Gründen mit einer hochtemperaturbeständigen, 1,2 bis 6,35 mm starken Fasermasse
oder -matte ausgekleidet sein:
1) Eine Verunreinigung des Edelmetalls durch die Stahldeckel, wodurch der Berührungs- bzw. Netzwinkel
zwischen dem Nippelmaterial und der aus Nippeln 4 austretenden Glasschmelze verändert
wird, wird vermieden.
2) Die Auskleidung wirkt während des Sandstrahlens und des Aufbringens der Keramikschicht als Pufferbzw.
Dämpfungsglied.
3) Die Auskleidung verhindert, daß Schleifpulver und andere Fremdstoffe in die Nippel eindringen
und/oder die Nippelöffnungen verstopfen.
Wenn man die Nippel 4 auf diese Weise schützt bzw. abdeckt so wird c'er Boden 18 der Spinndüse 2 im
wesentlichen vollständig mit einer Keramikschicht 22 beschichtet
Es wird angenommen, daß ein synergistischer Effekt auftritt wenn man auf eine duktile Edelmetallegierung
eine spröde Keramikschicht aufträgt wobei ein Schichtkörper mit Eigenschaften entsteht die weder das
Keramikmaterial noch die Edelmetallegierung allein bestitzt weshalb die Bodenplatte 18 erfindungsgemäßer
Spinndüsen nicht vollständig mit der sie auszeichnenden Keramikschicht überzogen sein muß, um eine höhere
Festigkeit zu erzielen.
Weiterhin wird angenommen, daß eine Druckkraft
auftritt die die Tragfestigkeit der Legierung bzw. der
Legierungsschicht erhöht wenn der Boden 18 vollständig beschichtet und der Ausdehnungskoeffizient der
Keramikschicht kleiner als derjenige der Edelmetallegierung ist
Erfindungsgemäß wird jedoch vorzugsweise so gearbeitet daß man die expondierte Oberfläche einer zu
beschichtenden Spinndüse möglichst vollständig mit einer Keramikschicht überzieht und zwar nicht nur
deswegen, um Verdampfungsverluste von Edelmetalloxiden,
sondern um auch eine möglichst hohe Druckkraft zu erzielen, durch die die Festigkeit der
Spinndüse erhöht wird.
Beim thermischen Spritzen eines durch Sandstrahlen
aufgerauhten Gegenstandes, ζ. B. einer Edelmetallspinndüse, werden die aus der Sprizpistole austretenden
Keramikteilchen während ihres Fluges erhitzt und fliegen mit sehr hohen Geschwindigkeiten, so daß sie
sich beim Auftreffen auf den zu beschichtenden Gegenstand an der aufgerauhten Oberfläche plastisch
verformen. Es findet eine Reibungsbindung oder mechanische Verschweißung statt, bei der die aufgespritzten
Keramikteilchen sich länglich und uneinheitlich verformen, was dazu führt, daß die Keramikschicht
rauher als die aufgerauhte Oberfläche des gespritzten Gegenstandes ist. Aufgrund der Hitze und der
Aufprallgeschwindigkeit der Keramikteilchen besitzt eine auf diese Weise aufgebrachte Keramikschicht eine
hohe Dichte, wohingegen eine in Form einer Aufschlemmung oder durch Aufpinseln aufgebrachte
Keramikschicht weit weniger dicht und nicht an die aufgerauhte Legierungsoberfläche gebunden bzw. mit
dieser verschweißt ist. Das Thermospritzen wird nach herkömmlichen Plasmaspritz- oder Flammspritztechniken
durchgeführt.
Nach der Beschreibung der technischen Grundkonzepte der Erfindung und der Erläuterung der vermutlich
maßgeblich theoretischen Überlegungen und Erklärungen soll die Erfindung nachstehend noch anhand eines
praktischen Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
Auf den in mehreren Reihen 64 auf dem Boden 18 einer Spinndüse 2 angeordneten Nippeln 4 wurden
Deckel 66 aus rostfreiem Stahl abnehmbar so befestigt, daß die Ränder 70 und Seitenwände 72 während einer
nachfolgenden Aufrauhung der Spinndüsenwände durch Sandstrahlen mit reinem Aluminiumoxid (50—100
Schleifpulver) bei einem Strahldruck von etwa 2,1 bis 2,8 kp/cm2, wobei man so lange sandstrahlte, bis die
hellglänzende Legierung mattgrau war, geschützt waren. Das Sandstrahlen wurde vorgenommen, um die
Oberflächen rauh genug zu machen, daß sie eine Keramikschicht 22 annehmen und halten können. Die
aufgerauhten Oberflächen der Spinndüse 2 wurden dann unter Verwendung einer Thermosprilzpistole mit
einer dünnen Magnesiumzirkonatschicht beschichtet. Hierzu wurde ein Magnesiumzirkonatpulver verwendet,
da sich unter der Einwirkung von Hitze und Aufprallenergie plastisch verformt und einen Film mit
hoher Dichte bildet, wenn es auf die aufgerauhte Spinndüsenoberfläche mit hoher Geschwindigkeit aufprallt,
auf der es durch die dabei ausgebildeten mechanischen oder Reibungsschweiß- bzw. Haftkräfte
festgehalten wird.. Die auf diese Weise beschichtete Spinndüse 2 wurde dann in einen abnehmbaren,
verwerfbaren Keramikträger 26 eingesetzt, worauf man sie mit eine Glasschmelze beschickte und zur Herstellung
von Glasfasern bei einer Betriebstemperatur von etwa 1621°C verwendete. Die erfindungsgemäße
Spinndüse 2 mit einer Keramikschicht 22 konnte rund 50% langer betrieben werden als eine zum Vergleich
verwendete herkömmliche Spinndüse ohne Keramikschicht Als die Spinndüsenanordnung mit der erfindungsgemäß
beschichteten Spinndüse 2 ausgedient hatte, wurde der Keramikträger 26 entfernt und ohne
Aufarbeitung verworfen, während man die Keramikschicht 22 von der Spinndüse 2 ablöste und in etwa
70%iger Flußsäurelösung in 40 bis 48 h auflöste. Hierauf wurden die Gewichtsverluste der erfindungsgemäßen
Spinndüse und der zum Vergleich geprüften herkömmlichen Spinndüse gemessen und verglichen, um die
jeweiligen Oxydationsverluste am Edelmetall festzustellen. Der Gewichtsverlust der erfindungsgemäßen,
beschichteten Spinndüse war um mehr als 50% geringer, als derjenige der herkömmlichen. Die
Keramikschicht zeigte gute Hafteigenschaften, eine hervorragende Beständigkeit unter Hochtemperatureinsatzbedingungeri
und eine gute thermische Stabilität. Die Keramikschicht 22 ließ sich nach dem Ablösen
von der Spinndüse ;i leicht mahlen, bevor man sie mit
Säure behandelte und man konnte das gesamte Platin,
to das als flüchtiges Oxid in die Keramikschicht eingetreten war, abtrennen und wiedergewinnen. Die Materialverluste
beim Sand- bzw. Schleifpulverstrahlen können bei etwa 0,01% des Gesamtgewichts gehalten werden
und lassen sich direkt wiedergewinnen. Diese Verluste sind lOmal kleiner als die täglichen Betriebsverluste bei
der zum Vergleich geprüften herkömmlichen Spinndüse 2 ohne Keramikschicht.
Aufgrund der höheren Lebensdauer der erfindungsgemäßen Spinndüse 2 kann, da diese Spinndüse eine
bessere Formbeständigkeit besitzt, und dadurch während der Glasfaserherstellung weniger Einstellungen
erfordert, längere Zeit als mit einer herkömmlichen Spinndüse Glasfasern mit einheitlicher Qualität ausgezogen
werden.
Es wurde gefunden, daß sich zum Schützen bzw. Maskieren der Nippel 4 während des Sand- bzw.
Schleifpulverstrahlens der Spinndüse 2 und dem Beschichten des Spinndüsenbodens und Spinndüsenkörpers
durch Thermo- bzw. Flammspritzen mit Erfolg hochtemperaturbeständige organische Harze, wie Polyamide,
Polyurethane und Harze auf Silikonbasis mit darin dispergierteni Aluminiumoxid oder anderen
Keramikmaterialien eingesetzt werden können. Als organische Beschichtung verwendet man vorzugsweise
Silikonharze mit darin zur Erhöhung der Abriebfestigkeit des Harzes während des Sandstrahlen und
Flammspritzen dispergierten Aluminiumoxid.
Ein wirkungsvolles und zweckmäßiges Verfahren zum Auftragen, Anwenden und Entfernen derartiger
«ο Silikonharzschutzschichten umfaßt folgende Schritte:
Vorheizen der Edelmetallspinndüse auf ungefähr 260° C; Tauchen der Nippel in die organische Beschichtungsmasse,
wobei man so arbeitet, daß sichergestellt ist, daß eine ausreichende Schutzschicht aufgebracht
■»5 wird, um die Nippellränder 70 und Seitenwände 72 zu
bedecken und die öffnungen der Nippel auszufüllen, um zu verhindern, daß Fremdstoffteilchen in die Nippel
eindringen; etwa einstündiges Härten des Schutzüberzuges bei Raumtemperatur und anschließendes etwa
einstündiges Erhitzein auf etwa 104,4 bis 126,7° C; und
schließlich etwa 15minütiges Erhitzen der Schutzschicht
auf 260 bis 288°C; Abkühlen der Schutzschicht; Sandbzw. Schleifpulverstrahlen der Spinndüsenseitenwände
und der Bodenfläche mit reinem Aluminiumoxid (50—100 Schleifpulver) unter Verwendung eines Luftdrucks
von 4,2 bis 43 kp/cm2, bis die zu beschichtenden
Oberflächen ausreichend aufgerauht sind, um die Keramikschicht anzunehmen und festzuhalten; Auftragen
einer Keramikschicht, z. B. einer Magnesiumzirko-
natschicht, durch Thermospritzen bzw. Flammspritzen auf die Spinndüsenseitenwände und den Spinndüsenboden;
Aufweichen der organischen Schutzschicht auf den Spinndüsen durch etwa 2 bis 4stündiges Eintauchen in
ein Lösungsmittel (50/50-Aceton-Toluol-Gemisch,
50/50-Aceton-Methyläthyl-keton-Gemisch usw.) in
einem Ultraschallreiniger, um dadurch die organische Schutzschicht im wesentlichen vollständig zu entfernen;
Erhitzen der Spinndüse in einem Ofen auf etwa 649 bis
87ΓC während etwa 15 bis 30 Minuten, um dadurch
sicherzustellen, daß die organische Schutzschicht von den Düsen restlos entfernt ist; und schließlich Abbürsten
der Spinndüsen in einem Ultraschallreiniger, um eventuell noch daran haftendes Aluminiumoxid restlos
zu entfernen.
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern aus einer mit Nippen versehenen, edelmetallhaltigen
Spinndüse, deren Boden außen mit einer Keramikschicht überzogen ist und die in einem Keramikträger
gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Seitenwände (84) außen mit einer
löslichen, keramischen Beschichtung (22) versehen sind, deren thermischer Ausdehnungskoeffizient
kleiner ist als der des Spinndüsenwerkstoffes und daß zwischen der Spinndüse (2) und dem Keramikträger
(26) ein temperaturbeständiges Fasermaterial (24) angeordnet ist
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lösliche keramische Beschichtung
(22) eine Dicke von 0,05 bis 0,76 mm besitzt
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lösliche keramische Beschichtung
(22) aus Magnesiumzirkonat besteht.
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