DE2552116B2

DE2552116B2 - Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Borglas und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2552116B2
Application number: DE2552116A
Authority: DE
Inventors: Max Gene Chrisman; Magnus Laird Froberg; Gary Walter Columbus Ganzala; Ralph Lester Riede
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1974-11-25
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1979-05-31
Also published as: DE2552116A1; DD123080A5; BE835871A; NO753958L; JPS5230815A; IT1049921B; BR7507740A; GB1508167A; SE7513048L; NL7513769A; FI753306A; CA1069307A; ZA757110B; DE2552116C3; IL48480A0; AR208732A1; ES442924A1; TR19059A; AU8671275A; DK530175A

Description

Bestandteil	Gewichtsprozent
SiO₂	69,0
ALO₃	4,5
CaO	°,o
MgO	3,9
K₂O	1."
Na₂O	123

Bestandteil Gewichtsprozent

Na₂O
B₂O₁

32,0 67.0

Bestandteil Gewichtsprozent

SiO₂

AI₂O,

CaO

60,0 16,3 23,7

Bestandteil Gewichtsprozent

B₂Oj

F₂

Na₂O

87.5 6,25 6,25

und daß eine Dotierungsschmelze mit der nachstehenden Zusammensetzung erschmolzen wird:

4. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundglas mit der nachstehenden Zusammensetzung erschmolzen wird:

SiO₂

AI₂O₃

CaO

62,0
15,0
23,0

und daß eine Dotierungsschmelze mit der nachstehenden Zusammensetzung erschmolzen wi^rd:

Bestandteil	ijewichuprozent
SiO₂	13,0
CaO	12,9
AI₂O₃	12^
B₂O₃	54,0
F₂	35
Na₂O	3,9

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einer Einrichtung zum Zuführen der Dotierungsschmelze zum Vorherd, mit zwei in Bewegungsrichtung der Schmelze hintereinander stromab der Zuführeinrichtung für die Dotierungsschmelze angeordneten Rührern, die in Rührkammern angeordnet sind, welche über einen sich längs Jes Bodens des Vorherdes erstreckenden Kanal miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührer (43, 44) in zylindrischen vertikalen Ausnehmungen getrennter, in Bewegungsrichtung der Schmelze unter Abstand angeordneter Mischblöcke (13,14) angeordnet sind; und daß die zugleich Wehre darstellenden Mischbiöcke (13, 14) unter dem Normalpegel (38) der Schmelze im Vorherd enden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischblöcke (13, 14) in den einander zugewandten Wänden jeweils einen mit der zylindrischen Ausnehmung kommunizierenden transversalen Schlitz (34,34ajaufweisen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (34, 34a^der Mischblöcke (13,14) fluchten.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (21) für die Doticrungsschmelze stromauf des oberen Randes der zylindrischen Ausnehmung des stromauf gelegenen Mischblockes(13) angeordnet ist.

10. Vorrichteng nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgabeöffnung der Zuführeinrichtung i21) für die Dotierungsschmelze unter dem Normalpegel (38) der Grundglasschmelze liegt.

5. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundglas mit der nachstehenden Zusammensetzung erschmolzen wird.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Borglas, bei dem die Ausgangsmaterialien in eine erste Charge, welche Grundglasbestandteile enthält, und eine zweite Charge, welche B₂Oj-ha!tige Zuschlage enthält, unterteilt werden, die erste Charge in einem Schmelzofen zu einer Grundglasschmelze aufgeschmolzen wird und die zweite Charge getrennt zu einer Dotierungsschmelze aufgeschmolzen wird und im Vorherd des Schmelzofens unter Rühren der Grundglasschmelze hinzugefügt wird.

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer

Einrichtung zum Zuführen der Dotierungsschmelze zum Vorherd, mit zwei in Bewegungsrichtung der Schmelze hintereinander stromab der Zuführeinrichtung für die Dotierungsschmelze angeordneten Rührern, die in Rührkammern angeordnet sind, welche über einen sich längs des Bodens des Vorherdes erstreckenden Kanal miteinander verbunden sind.

Bisher wurden schmelzflüssige Glasmischungen dadurch hergestellt, daß man in formelmäßiger Menge und Zusammensetzung ein die Ausgangsmaterialien enthaltendes Gemenge in eine Schmelzeinheit oder einen Glasschmelzofen eingegeben und so viel Wärme zugeführt hat, daß die Gemengebestandteile miteinander unter Schmelzeinwirkung reagierten und eine Masse geschmolzener Bestandteile bildeten. Die so gewonnene schmelzflüssige Masse wurde dann innerhalb des Schmelzofens homogenisiert oder geläutert, um die gewünschte schmelzflüssige Glasmischung zu bilden.

Bei der Massenherstellung von Glaserzeugnissen bildet die Zubereitung des schmelzflüssigen Glases bevorzugt einen kontinuierlichen Prozeß, wobei die Schmelzeinheit oder der Schmelzofen ein Reservoir geschmolzener Bestandteile enthält, in weiches die Gemengeteile mit einer Geschwindigkeit eingegeben werden, die abgestimmt ist auf die Entnahme des geschmolzenen Glases aus dem Schmelzofen oder, bei der Faser- oder Fadenherstellung, auf die Ausziehgeschwindigkeit der Fäden. Während der Verweilzeit der geschmolzenen Bestandteile innerhalb des Schmelzofens reagieren diese weiterhin miteinander und bilden die homogenisierte geschmolzene Glasmasse der gewünschten Zusammensetzung. Eine typische Verweilzeit für die Glasbestandteile bei einem Schmelzofen, der pro Tag etwa 150 Tonnen geschmolzenen Glases herstellt, liegt bei 24 bis 48 Stunden oder noch darüber. Dabei muß die Temperatur der in dem Schmelzofen vorhandenen, geschmolzenen Bestandteile auf ausreichender Höhe aufrechterhalten werden, um eine Reaktion der neu hinzukommenden Gemengebestandteile zu gewahrleisten.

Bei diesen Verfahren, bei denen die gesamte Glasschmelze in einem Schmelzofen hergistellt wird, sind auch Schmelzverfahren bekannt, bei denen der Glasschmelze verschiedene Zusätze zugegeben werden, nachdem diese den eigentlichen Schmelzofen verlassen hat (DE-OS 20 08 017, US-PS 29 55 948 und US-PS 34 82 355). Es handelt sich dabei um Zusätze zum Entfärben des Glases, wie dies beispielsweise bei eisenhaltigem Glas notwendig ist. Dazu sind in der Regel außerordentlich kreine Zusatzmengen notwendig, so daß auch bei diesem Verfahren praktisch die gesamte Glasschmelze im eigentlichen Glasschmelzofen erschmolzen wird.

Auch in diesen Fällen muß die Temperatur im Schmelzofen so hoch sein, daß auch die neu hinzukommenden Gemengebestandteile mit der Schmelze reagieren können.

Daher entweichen geschmolzene Bestandteile, die bei Temperaturen unterhalb der aufrechterhaltenen Arbeitstemperatur des Schmelzofens flüchtig werden, als Abgase durch Schornsteine oder Abzugskanäle. Um daher eine für einen Formvorgang geeignete gegebene geschmolzene Glasmischung zu erhalten und aufrechtzuerhalten, muß die formelmäßigc Zusammensetzung des dem Schmelzofen beigegebenen neuen Glasgemenges jeweils so abgestimmt sein, daß man eine Kompensation der Mengenanteile von Bestandteilen in der Glasmischung erreicht, die durch Verflüchtigung während der Verweilzeit im Schmelzofen verloren gehen. Das bedeutet jedoch andererseits, daß gerade die flüchtigen Bestandteile in erhöhter Menge beigegeben werden müssen und sich stark umweltbelastend auswirken bzw. daß die gegenwärtig verwendeten Glasschmelzverfahren die Zusammensetzung der geschmolzenen Glasmenge auf Mischungen begrenzen, die nur solche Bestandteile enthalten, die in der

ίο Umgebung des Glasschmelzofens überleben können. Bei den gegenwärtig bekannten Verfahren zur Herstellung eines schmelzenden Glases mit gewünschten besonderen Eigenschaften oder Formmerkmalen ist es erforderlich, in den Schmelzofen alle die Bestandteile einzuführen, die in der gewünschten schmelzflüssigen Endglasmischung vorhanden sein müssen, um diese Eigenschaften und Merkmale auch zu erzielen. Sehr häufig ist jedoch die Gegenwart dieser Bestandteile im Schmelzofen unerwünscht, weil sie eben flüchtig oder stark korrosiv sind und weil sie umweltverschmutzend wirken.

So enthalten beispielsweise schmelzlüssige Glasmischungen, die für die Herstellung von Glasfasern oder Glasfäden geeignet sind, üblicherweise flüchtige Bestandteile wie Boroxyde (B2O3), Fluor (F2) und NatriuTiborat (Na2O ■ χ B2O3). Diese Bestandteile verflüchtigen sich nicht nur bei den herrschenden Arboitstemperaturen im Schmelzofen, sondern verkürzen durch ihre Gegenwart auch die Lebensdauer des Schmelzofens aufgrund chemischer ünwirkungen auf die den Schmelzofen auskleidenden, feuerfesten und hochtemperaturfesten Materialien.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und ein Herstellungsverfahren

J5 sowie eine Vorrichtung /ur Durchführung desselben auch für solche Glasmischungen anzugeben, die flüchtige und korrosive Bestandteile enthalten, ohne daß es zu einer erhöhten Umweltbelastung oder einer Verkürzung der Schmelzofenlebensdauer und zw weiteren Nachteilen kommen kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Herstellen von Glasfasern aus Borglas zu der ersten Charge diejenigen der Ausgangsmaterialien gegeben werden, die lange im Schmelzofen verbleiben können, und daß zu der zweiten Charge diejenigen der Ausgangsmaterialien gegeben werden, die leicht flüchtig oder chemisch aggressiv sind.

Eine zur Durchführung eines solchen Verfahrens

M) geeignete Vorrichtung geht aus von der eingangs genannten Vorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß die Rührer in zylindrischen vertikalen Ausnehmungen getrennter, in Bewegungsrichtung der Schr.;e!ze unter Abstand angeordneter Mischblöcke angeordnet sind; und daß die zugleich Wehre darstellenden Mischblöcke u.iterdem Normalpegel der Schmelze im Vorherd enden.

Allgemein betrifft daher die Erfindung ein verbessertes Verfahren zjr Herstellung fchmelzflüssiger Glasmi-

bo schungen, wobei die Bestandteile in zwei oder mehr Gruppen klassifiziert sind; jede Gruppe enthält Bestandteile, die ähnliche reaktive Eigenschaften aufweisen. Diese Klassifizierung oder Einteilung kann dabei basieren auf der Temperatur, bei der sich ein oder

M mehrere der Bestandteile verflüchtigen oder auf sonstigen wechselseitigen Eigenschaften wie Korrosivität oder katalytische Einwirkung. Die Kriterien der Einteilung oder Klassifizierung der einen Gruppe

müssen nicht notwendigerweise einen gegenseitigen Ausschluß bei den sonstigen Bestandteilen der anderen Gruppen umfassen.

Werden daher die Bestandteile nach ihrer Verflüchtigungstemperatur klassifiziert, dann kann sich der Temperaturbereich für eine gegebene Bestandteilsgruppe in den Temperaturbereich der nächsthöheren oder nächstniedrigen Gruppe erstrecken. So können beispielsweise zwei Bestandsteilgruppen einen gemeinsamen Bestandteil umfassen.

Nach der Unterteilung und Klassifizierung in eine oder mehrere Schmelzgruppen mit Bezug auf die gegenseitige Wechselwirkung wird eine der Bestandsteilgruppen ausgewählt und als schmelzflüssige Basisglasmischung behandelt, in welche die verbleibenden Gruppen dann aufeinanderfolgend eingeführt und extern mit dieser Basisschmelzgruppe homogenisiert und innigst vermischt werden, so daß man dann srhlipftlirh 711 pinpr <;rhmpl7flii«i(7pn {"ilasmUrhiinu

gelangt, die die gewünschten Eigenschaften aufweist.

Wendet man beispielsweise die erfindungsgemäßen Grundsätze auf die Herstellung einer Siliziumoxyd (SiCh), Aluminiumoxyd (AI2O3), Calciumoxyd (CaO). Boroxyd (B2OJ), Fluor (F₂) und Natriumoxyd (Na2O) enthaltenden schmelzflüssigen und zu Fasern oder Fäden verarbeitbaren Glasmischung an, dann lassen sich hier zwei Schmelzgruppen identifizieren. Die hochflüchtigen Bestandteile B2O), F₂ und Na₂O · χ B₂Oi werden bevorzugt zusammen als eine die flüchtigen Bestandteile aufweisende Oxydgruppe gruppiert. Die verbleibenden Bestandteile SiO₂, A^O₁, Na₂O und CaO können in Form einer relativ nicht flüchtigen Gruppe zusammengefaßt werden. Durch eine solche Gruppierung der Bestandteile bilden dann die Bestandteile der nicht flüchtigen Gruppe ein sogenanntes Natrium-Kalkglas, eine Glasmischung, die in der Glasindustrie üblich ist.

Entsprechend einer erfindungsgemäßen Maßnahme bei der Herstellung einer die obigen Bestandteile enthaltenden Glasmischung, die zu Fäden oder Fasern verarbeitet werden kann, wird bevorzugt die die relativ nicht flüchtigen Bestandteile enthaltende Gruppe als schmelzflüssige Basisglasmischung in einem kontinuierlich arbeitenden Glasschmelzofen, wie er bei der glasherstellenden Industrie üblich ist. hergestellt. Dieser relativ nicht flüchtigen, schmelzflüssigen Basisglasmischung wird die die flüchtigen Bestandteile enthaltende Gruppe entweder als schmelzflüssige Gruppe oder als Gemengemischung hinzugegeben. So läßt sich die die flüchtigen Bestandteile enthaltende Gruppe der schmelzflüssigen Basisglasmischung an irgendeiner geeigneten Stelle beigeben, die stromabwärts zu dem Schmelzbereich für diese, nicht flüchtige Bestandteile enthaltenden Gruppe liegt Bevorzugt wird die die flüchtigen Bestandteile enthaltende Gruppe der schmelzflüssigen Basisglasmischung unmittelbar stromabwärts zur Auslaßöffnung des Schmelzofens für die Basisglasmischung beigegeben, wodurch sich noch Vorteile aufgrund der Austrittstemperatur der Basisglasmischung und der vorhandenen Resthit;:e ergeben.

Andererseits kann die die flüchtigen Bestandteile enthaltende Gruppe auch direkt in die Auslaßöffnung des Schmelzofens für das Basisglas eingegeben werden oder auch, falls gewünscht, an jedem sonst bevorzugten oder sonstwie vorteilhaften Ort längs des Voirherdkanals, der für die Verteilung des erhitzten G'asgutes sorgt.

Das erfindungsgemäße Glasherstellungsverfahren

macht es nicht länger notwendig, sämtliche gewünschten Glasmischungsbestandteile in einem gemeinsamen Glasschmelzofen als eine einzige, sämtliche Gemengeanteile enthaltende Mischung aufschmelzen zu müssen So läßt sich in spezifischer Weise zum Aufschmelzen im Hauptschmelzofen eine weniger feindliche oder chemisch angriffslustige Gemengemischung formulieren ohne daß sich bezüglich der schmelzflüssigen Endglasmischung die bisher gültigen Einschränkungen ergeben müssen. Das schmelzflüssige Glas kann nun im wesentlichen stromabwärts zum Hauptschmelzbereich noch modifiziert werden, wobei man eine schmelzflüssige Glasmischung enthält, die unterschiedliche Merkma Ic bzw. Formeigenschaften aufweist.

Weitere Ausgestaltungen der Frfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt.

Im folgenden wird das erfindungsgpmäße Verfahren sowie Aufbau und Wirkungsweise eines Ausführungsheisniels einer Vorrichtung zur Durchführung des, Verfahrens anhand der Zeichnung im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. I ein Ausführungsbcispiel eines das erfindungsgemäße Verfahren durchführenden Glasherstellungssystems,

F i g. 2 in perspektivischer .Schnittdarstellung den allgemeinen Aufbau einer bevorzugten Vorherdanordnung mit Mischsystem zur Durchführung der Erfindung.

F i g. ? in Draufsicht den Mischbetrieb im Vorhcrdkanal,

Fig. 4 eine geschnittene Seitenansicht der Darstellung der F i g. 3 längs der Linie 4-4, die auch das sich im Querschnitt ergebende Glasflußmuster angibt und

Fig. 5 eine geschnittene Queransicht entlang der Linie 5-5, wobei in stromaufwärtiger Richtung geblickt wird.

Eine zur Herstellung einer Glaswolleisolierung verwendbare, übliche schmelzflüssige Glasmischung ':ann dabei aus den folgenden Bestandteilen bestehen, wobei Spurenelemente und sonstige, lediglich zufällige Beimischungen bildende Materialien (tramp materials) nicht aufgeführt sind:

Bestandteile	Gewichtsprozente
SiO₂	61.5
AI₂O₃	4.0
CaO	8.0
MgO	3.5
Na₂O	14.5
K₂O	1.0
B2O3	7.5

Der hauptsächliche flüchtige Bestandteil dieser obigen Glasmischung ist Natriumborat oder Borax, welches gebildet wird durch die Reaktion von Na₂O und B2O3. Bezogen auf die Gegenwart von Natriumborat läßt sich diese schmelzflüssige Glasmischung noch wie folgt spezifizieren.

Bestandteile	Gewichtsprozente
SiO₂	613
AI₂O₃	4,0
	8,0
MgO	33
K₂O	1,0

Na₂O 11,0

Na₂O") 3,5

B₂O₁") 7,5

**) Nalri'imboral-Bestandteile

F.ntsprechend einer erfindungsgemäßen Maßnahme können die Bestandteile der Glasmischung in die zwei folgenden Schmelzgruppen klassifiziert werden:

Gruppe I (nichtflUchtige Bestandteile)

25 52 116	Bestandteile	8
	SiO₂	Gewichtsprozente
	AI₂Oj	55,0
	CaO	15,0
e	B₂O,	22,0
J lahme	F₂	7.0
E zwei	Na₂O	0,5
		0,5

Bestandteile

SiO₂

AI₂O,

CaO

MgO

K₂O

Na₂O

Gewichtsprozente

69,0

4.5

9,0

3,9

1.1
12,3

Gruppe Il (flüchtige Bestandteile)
Bestandteile

Na₂O
B₂O₁

Gewichtsprozente

32,0
67,0

Die die Gruppe I umfassende Mischung kann als ein »Natrium-Calcium-Kiesclsäurc-Glas« identifiziert werden, ein Glas, welches stark Tafel- oder Spiegelglasmi- )" schlingen ähnelt, welches zwar zu Fasern oder Fäden ausgezogen werden kann, jedoch als isolierende Glaswolle ungeeignet ist. Lin solches Glas läßt sich jedoch weniger umweltfeindlich und mit weniger Schwierigkeiten herstellen, als die oben angegebene, ü sich auf eine isolierende Glaswollemischung beziehende Gesamtformel.

Die Mischung der Gruppe Il ist jedoch hochflüchtig und korrosiv. Gemäß einem entscheidenden Merkmal vorliegender F.rfindung werden daher die Bestandteile <" der Gruppe I als eine schmelzflüssige Basisglasmischung in einer kontinuierlich arbeitenden Glasschmelzeinheit, wie sie in der Glasindustrie üblich ist, hergestellt. Dann werden die Natriumboratbestandteile der Gruppe Il in die geschmolzene Basisglasmischung der Gruppe I entweder als Schmelze oder als rohe Gemengebeigabe eingeführt.

Da die flüchtigen Bestandteile der Gruppe II lediglich etwa 11 Gew.% der Gesamtglasmischung ausmachen, lassen sie s.ch in einer wesentlich kleineren Schmelzeinheit und bei wesentlich niedrigeren Arbeitstemperaturen aufschmelzen. Auf diese Weise erzielt man auch geringere Natriumburatverluste durch Verflüchtigung, was auch die Aufgabe erleichtert, die Umweltbelastung durch diese flüchtigen Bestandteile klein zu halten oder zu beseitigen.

Da das »Natrium-Calcium-Kieselsäure-GIasgemisch« der Gruppe I, wie es im folgenden lediglich noch bezeichnet werden soll, annähernd nur halb so korrosiv ist wie die weiter vorn angegebene Glasmischung zu &o Isolierwolleherstellung, kann man eine um 100% vergrößerte Lebensdauer der Auskleidung der Schmelzeinheit, d. h. des Glasschmelzofens und sonstiger, hierzu gehörender Teile erwarten.

Als weiteres Beispiel wird im Folgenden eine übliche, M zu Fasern verarbeitbare Glasmischung angegeben, die bei der Herstellung textiler Glasfaden oder Glasfasern verwendet wird:

Die in dieser Glasmischung enthaltenen flüchtigen Bestandteile von Bedeutung sind B₂Oj, F₂ und Na₂O. Daher lassen sich auch hier, ähnlich wie bei den weiter vorn angegebenen, sich auf eine Glaswollemischung angegebenen Beispiel, zwei Schmelzgruppen wie folgt definieren:

Gruppe I (nichtflüchtige Bestandteile)

SiO₂ 60,0

AI₂O₁ 16,3

CaO 23,7

Gruppe Il (flüchtige Bestandteile)

Bestandteile

F₂
Na₂O

Gewichtsprozente

87.5
6.25
6.25

Auch bei dieser vorgenommenen Gruppierung können die hochflüchtigen Bestandteile der Gruppe II. die etwa 8 Gew.% der gewünschten, zu Fasern verarbeitbaren schmelzflüssigen Glasmischung ausmachen, getrennt in einem relativ kleinen Schmelzofen hergestellt und der schmelzflüssigen Basisglasmischung beigegeben werden, wobei man die gleichen Vorteile gewinnt wie bei der Herstellung der weiter vorn schon genannten Mischung für Glaswolle. Es lassen sich allerdings noch weitere Vorteile dann erzielen, wenn die schmelzflüssige Basisglasrnischung der Gruppe I nochmals neu formuliert wird, um eine eutektische Mischung desCaO—AI₂O)-SiO₂-Systems zu erhalten.

Bestandteile Gewichtsprozente

SiO₂

AI₂Oj

CaO

62,0
15.0
23,0

Fügt man hier die verbleibenden Bestandteile der Mischung der Gruppe Il hinzu, dann gelangt man zu folgender Zusammenstellung:

Bestandteile	Gewichtsprozente
SiO₂	13,0
CaO	123
Al₂O₃	123
B₂O₃	54,0
F₂	33
Na₂O	33

Indem man daher die Bestandteile der schmelzflüssigen Textilglasmischung selektiv gruppiert, erzielt man

eine eutektische Basisglasmischung, wodurch sich die Arbeitstemperatur der Hauptschmelzwanne oder des Hauptschmelzofens absenken läßt. Darüber hinaus erlaubt eine solche Formulierung die Verwendung preiswerter roher Ausgangsmaterialien, beispielsweise Kolemanit, als Teilquelle für B2O3, so daß sich der Bedarf für die teurere Borsäure reduziert.

Im folgend.η wird anhand der Fig. 1 bis 5 ein bevorzugtes /Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert, wobei angegeben wird, wie die schmelzflüssige additive Mischung in die geschmolzene Basisglasmischung eingeführt und die Mischung homogenisiert wird, um schließlich die gewünschte schmelzflüssige Endglasmischung zu erzielen.

Der Darstellung der Fig. I läßt sich ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Herstellung von Glasfasern nach erfindungsgemäßen Grundprinzipien entnehmen. F.iner elektrisch beheizten, kontinuierlich arheitnnrlen Glasschmelzwanne oder einem Glasschmelzofen 10, wie er im folgenden bezeichnet wird, wird die Basis-Glasgcmengemischung zugeführt, indem Trichteranordnungen U verwendet werden, durch welche die Gemengebestandteile laufen. Die schmelzflüssige Basisglasmischung wird vom Schmelzofen 10 abgezogen und fließt durch einen Vorherd 12. Stromabwärts des Schmelzofens 10, aber innerhalb des Vorherdes 12, der auch als Glasflußkanal bezeichnet werden kann, befindet sich eine Mischzone für das schmelzflüssige Glas, die durch die Bezugszeichen 15 und 16 gekennzeichnet ist und bei einem Ausführungsbeispiel spiralförmige Mischeinrichtungen enthält. Eine genauere Beschreibung der Mischzone und der Arbeitsweise der Mischeinrichtungen wird weiter unten noch angegeben. Dabei wird die schmelzflüssige additive Mischung in einer separaten Schmelzeinrichtung 20 hergestellt und der Mischzone durch eine geeignete Leitung 21 zugeführt. Indem eine Misch- und Pumpwirkung der Mischeinrichtung 15 und 16 kombiniert wird, wird die schmelzflüssige additive Mischung der schmelzflüssigen Basisglasmischung zugemischt und mit dieser zu einer homogenen geschmolzenen Glasmischung verarbeitet. Diese schmelzflüssige Endglasmischung wird dann über einen Verteilervorherd 17 den einzelnen Formstationen 22 und 23 für die Glasfaser- oder Glasfädenherstellung zugeführt.

Der Darstellung der Fig. 2 läßt sich in einer schematisch-perspektivischen Ansicht die Mischzone des Vorherds entnehmen, wobei die Rührwerke 15 und 16 nicht dargestellt sind, so daß Konfiguration und Orientierung der die Rührwirkung bewirkenden Mischblöcke 13 und 14 genauer festgestellt werden kann. Der allgemeine Fluß des schmelzflüssigen Glases verläuft von der oberen linken Ecke der Fig.2 zur unteren rechten Ecke, wie dies durch die Pfeilrichtung 30 angegeben ist Die Mischblöcke 13 und 14 sind von identischem Aufbau; der einzige Unterschied liegt in ihrer allgemeinen Orientierung mit Bezug auf den Vorherdkanal. Daher wird im folgenden lediglich Aufbau und Struktur des Mischblocks 13 genauer erläutert, wobei sich versteht, daß dies für den Mischblock 14 in der gleichen Weise zutrifft mit der Ausnahme, daß dessen Orientierung und gegebenenfalls Funktion hierzu unterschiedlich ist, wie noch erläutert wird.

Der Mischblock 13 erstreckt sich quer über den Vorherdkanai, wobei seine stromaufwärtige Fläche 31 als Barriere oder Damm für den Fluß des schmelzflüssigen Basisglases wirkt Von der oberen Fläche 32 des Mischblocks 13 erstreckt sich ein zylindrischer Rühroder Mischschacht 33 nach unten und steht in Verbindung mit einem Schlitz 34, der zusammen mit dem Boden des Vorherdkanals einen rechteckförmigen

■> Durchlaß bildet, der sich in Längsrichtung zum Vorherdkanal erstreckt und sich an der stromabwärtigen Außenfläche 35 des Mischblocks in den Vorherdkanal öffnet.

Der Mischblock 14, der von ähnlichem Aufbau und

!0 Konfiguration wie der Mischbiock 13 ist, ist stromabwärts zum Mischblock 13 in der Weise angeordnet, daß sein Schlitz 34;j stromaufwärts gerichtet ist und dem Schlitz 34 des Mischblocks 13 gegenüberliegt. Zwischen den beiden Mischblöcken 13 und 14 erstrecken sich

!■> sogenannte Keilblöcke 36/ und 36r. die über eine im Winkel verlaufende Fläche 37/ und 37r verlaufen, clic von den Seitenwänden des Vorherdkanals zu dom Vorherdkanalboden geneigt sind und daher in Kombination mil dem Vnrherrlhoden einen Flußkanal bilden.

der sowohl mit dem Schlitz 34 des Mischblocks 13 als auch mit dem Schlitz 34a des Mischblocks 14 in Verbindung steht.

Den Fig. 3 und 4 lassen sich Darstellungen der Mischzone in Draufsicht und in einer Querschnittsdarstellung entnehmen; dabei sind nunmehr in den Mischblöcken 13 und 14 Rührwerke 32 und 44 vom Schrauben- oder Spiraltyp angeordnet. Die genaue Ausbildung dieser Rührwerke 43 und 44 ist so getroffen, daß, wie in den F i g. 3 und 4 gezeigt, um eine zentrale Achse ein spiralförmig verlaufendes Mischblatt gewikkelt ist (mit entsprechender Steigung), dabei sind dann die zentralen Achsen in geeigneter Weise, wie die Pfeile in den Fig. 3 und 4 angegeben, einer Dreheinwirkung unterworfen, dies kann in bevorzugter Weise durch die Verbindung mit ein Getriebe aufweisenden Elektromotoren, die nicht dargestellt sind, erfolgen.

Der stromaufwärtige Mischblock 13 wirkt als Damm für die fließende, schmelzflüssige Basisglasmischung und veranlaßt die Basisglasmischung, über den Blockoberteil und in den Bereich zu fließen, der unter dem Einfluß des Rührwerks 43 steht. Unmittelbar stromaufwärts zum Rührwerk 43 wird über die in F i g. 3 und 4 dargestellte Leitung 21 die schmelzflüssige additive Mischung der fließenden Basisgasmischung beigegeben, und zwar bevorzugt in dem Moment, in welchem diese über den stromaufwärtigen Dammbereich des Mischblocks 13 fließt. Bevorzugt wird dabei die schmelzflüssige additive Mischung unter der Oberfläche oder dem Spiegel der fließenden Basisglasmischung zugegeben, wie die Darstellung der Fig. 3 und 4 zeigt.

Das Rührwerk 43 mischt die schmelzflüssige Basisglasmischung und die schmelzflüssige additive Glasmischung, während sie die Mischung nach unten durch den Mischblock 13 pumpt und sie dazu veranlaßt aus diesen in einer stromabwärtigen Richtung durch den Schlitz 34 auszutreten. Die Keilblöcke 36/ und 36r führen kanalartig einen Hauptteil der austretenden Mischung dem Schlitz 34a des Mischblocks 14 zu, wobei der Schiit/. 34a hier als Einlaßöffnung für den Mischblock 14 dient. Wie der Pfeil 45 in F i g. 4 angibt gelangt auch ein Teil der aus dem Schlitz 34 austretenden, schmelzflüssigen Mischung nach oben und wird in den Mischblock 13 erneut hineingesaugt so daß sich über das Mischwerk 43 auch ein zyklischer Umlauf eines Teils der Giasmischung ergibt

Der Teii der kanaimäßig zum Schütz 34a geführten schmelzflüssigen Mischung erfährt dann eine weitere Durchmischung, während die Mischung n^ch oben

durch den Mischblock 14 gepumpt wird, dies alles unter der Einwirkung des Rührwerks 44. Die dann über die obere Fläche des Mischblocks 14 fließende und dort austretende Mischung ist die endgültige schmelzflüssige Glasmischung. Dabei fließt auch hier wieder eii; Teil des aus dem oberen Bereich des Mischblocks 14 austretenden geschmolzenen Glases stromaufwärts weiter, während ein Hauptteil gemäß dem Pfeil 46 zur Einlaßöffnung 34» des Mischblocks 14 rückgeführt und einem zyklischen Umlauf unterworfen wird; ein noch geringerer Teil fließt entsprechend der Pfeilrichtung 48 noch weiter aufwärts und erfährt eine erneute zyklische Rückmischung durch den Mischblock 13. Nur der verbleibende, geschmolzene, durch den Pfeil 47 angegebene (viischungsteil fließt stromabwärts zu der Verteileranordnung des Vorherds 17. Diese rückwärts gerichteten Fließmuster, entsprechend den Pfeilen 45, 46 und 48, bewirken das natürliche Auftreten eines fliptWähiupn h/u/ vnn Πϋςςίσρη Sfnffpn iJphilHplpn Dammes ode.' einer Dammfront mit einer Fluidalstruktur. die im ι beren Bereich des Mischblocka 13 errichtet wird und etwa so verläuft, wie dies durch die Linie 50 der Fig. J angegeben ist. Stromaufwärts zu dieser Fluidalstrukturfront 50 befindet sich jungfräuliches Basisglas.

Das Vorhandensein dieser Fluidalstrukturfront 50 bewirkt ein Einfließen des schmelzflüssigen, nicht gemischten Basisglases durch den Mischblock 13 und verhindert einen »Kurzschluß« der Flüssigkeitsströme.

Alternativ läßt sich selbstverständlich auch strukturmäßig, also mit Hilfe von baulichen Veränacrungcn ein Damm am oberen Teil des Mischblockes 13 in der Weise aufbauen, daß ein Fluß des ungemischten Basisglases durch den Mischblock 13 sichergestellt ist.

ίο Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung schmelzflüssiger Glasmischungen gewährleistet erstmals einen neuen Freiheitsgrad bei der Formulierung von Glasmischungen und bei ihrer Herstellung. So ermöglichte das erfindungsgemäße System, nämlich

r> Verfahren und Vorrichtung zu seiner Durchführung, nicht nur die Formulierung spezifischer Basisgläser ίιγ Verbesserung gesamtwirtschaftlicher Gesichtspunkte bei der Glasherstellung, sondern es können nunmehr ;iiirh hnrhfliirhtigr Rfxit.tnritpilp wip hpUnipWwpiu'

:<> Wasser, der schmelzflüssigen Glasmischung beigegeben werden oder es können Glasmischungcii formuliert werden, die solche Bestandteile enthalten. Dies kann für bestimmte Anwendungsfälle von höchster Nützlichkeit sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Borglas, bei dem die Ausgangsmaterialien in eine erste Charge, welche Grundglasbestandteile enthält, und eine zweite Charge, welche B^j-haltige Zuschläge enthält, unterteilt werden, die erste Charge in einem !Schmelzofen zu einer Grundglasschmelze aufgeschmolzen wird und die zweite Charge getrennt zu einer Dotierungsschmelze aufgeschmolzen wird und im Vorherd des Schmelzofens unter Rühren der Grundglasschmelze hinzugefügt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Herstellen von Glasfasern aus Borglas zu der ersten Charge diejenigen der Ausgangsmaterialien gegeben werden, die lange im Schmelzofen verbleiben können, und daß zu der zweiten Charge diejenigen der Ausgangsmaterialien gegeben werden, die leicht flüchtig oder chemisch aggressiv sind.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die erste Charge so zusammengestellt wird,daß ein eutektisches Grundglas erhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Grundglas mit der nachstehenden Zusammensetzung erschmolzen wird:

Bestandteil

Gewichtsprozent