DE2706749C3

DE2706749C3 - Vorrichtung zum Ziehen von Glasfäden

Info

Publication number: DE2706749C3
Application number: DE19772706749
Authority: DE
Inventors: Raymond Henry Cates Jun.; Walter Lewis Martin Jun.; Sumpter Dexter Smith
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1977-02-17
Filing date: 1977-02-17
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2706749B2; DE2706749A1

Description

J5

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Glasfasern oder -fäden und ist insbesondere auf eine Vorrichtung gerichtet, durch die gleichmäßige thermische Bedingungen in der Umgebung von jeder einer Vielzahl von mit öffnungen versehenen Glasfaserdüsennippeln erreicht wird, die sich an einem geheizten Glasfaserspinnofen befinden.

Es ist ein gut bekanntes technisches Verfahren, Fäden aus verschiedenen thermoplastischen, in der Hitze weich werdenden Materialien und besonders aus Glas herzustellen, indem man Ströme aus geschmolzenem Glas aus einer Vielzahl von mit öffnungen versehenen Düsennippeln am Boden eines geheizten Schmelzofens austreten läßt. Im Falle von Glas werden die Ströme, üblicherweise mit mechanischen Einrichtungen zu Fäden ausgezogen, die dann zu Strängen oder Garnen zusammengefaßt und zu einer Vielzahl von Produkten weiter verarbeitet werden.

Ein typischer Verwendungszweck solcher Garne besteht in der Herstellung von Textilien und Geweben aus Glas. Eine entscheidende Voraussetzung dafür, daß ein zufriedenstellendes textiles Produkt hergestellt werden kann, ist, daß die Durchmesser jedes Glasstrangs in einer linearen Fläcne übereinstimmen. Wenn der Durchmesser der Glasstränge entlang ihrer Länge bo variiert, ergibt sich ein textiles Erzeugnis, das, wenn man es auf eine Fläche auflegt, nicht flach ist, sondern faltig. Ein solches Erzeugnis ist in keiner Weise zufriedenstellend.

Es wurden verschiedene Versuche unternommen, die thermischen Umgebungsbedingungen an den Düsennippeln der Schmelzofen gleichmäßiger zu gestalten, um gleichmäßigere Glasstränge zu erzeugen. Gemäß der US-PS 30 68 699 wird ein hitzeabstrahlender Streifen am Unterteil des Spinnofens befestigt, der sich um die Düsenöffnungen erstreckt Allerdings ist bei diesem Verfahren keine externe Kontrolle der erzeugten Umgebungsbedingungen möglich.

In der US-PS 36 72 857 wird vorgeschlagen, die Umgebungsbedingungen um die Düsennippel dadurch zu kontrollieren, daß in unmittelbarer Nachbarschaft der vorderen Düsennippel, oder direkt mit ihnen verbunden, ein Heizgitter angeordnet wird, um so die Nippel mit zusätzlicher Wärmestrahlung zu versorgen.

In der US-PS 36 07 164 wird als weitere Lösungsmöglichkeit vorgeschlagen, die am Rande liegenden Nippel zuzustöpseln, so daß alle in Betrieb befindlichen Nippel von einer ähnlichen Umgebung von wärmeabstrahlenden Düsennippeln umgeben sind. Dadurch wird allerdings die Zahl der Fäden, die mit einem bestimmten Spinnofen hergestellt werden können, vermindert. Eine derartige Lösung kann aber nicht wünschenswert sein, da ein Bedarf nach größeren Spinnöfen mit einer größeren Düsennippelzahl besteht.

Aus der DE-OS 15 96 583 ist eine Einrichtung zur Herstellung von Glasfasern bekannt, bei der in der Nähe der AustriHsöffnungen für die Glasfäden Metallflügel als Kühlrippen angeordnet sind, die mit Wärmetauschern in Verbindung stehen. Diese Wärmetauscher sind beiderseits der Wanne angeordnet und absenkbar, um einen freien Einblick in die Wanne zu ermöglichen. Diese Vorrichtung ermöglicht aber noch keine ausreichende Kühlung und Regelung des über die Düsennippel hinwegfließenden Luftstromes.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu liefern, mit der eine bessere Konstanz der Umgebungsbedingungen im Bereich der Düsennippel bei der Herstellung von Glasfäden erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Ziehen von Glasfaden aus einer Düse mit einer Vielzahl von Düsennippeln gelöst, bei der unterhalb der Düse Kühlrippen vorgesehen sind, die an einer von einer Kühlflüssigkeit durchflossenen Kühltraverse angeschlossen sind, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß gegenüber der mit Rippen versehenen Kühltraverse eine rippenlose Kühltraverse angeordnet ist und die rippenlose Kühltraverse in horizontaler und vertikaler Richtung verstellbar ist.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß im Gegensatz zu den bekannten Vorrichtungen, stabilere Umgebungsbedingungen um die Düsennippel durch Kühlung der Nippel mit Hilfe eines zusätzlichen Kühlelements erreicht werden kann, das sich in der Nachbarschaft der vorderen Spinndüsennippel befindet. Durch ein derartiges Element werden nicht nur die Düsennippel gekühlt, sondern es wird auch der Luftstrom, der über das Kühlelement und über die Düsennippel hinwegströmt, kontrolliert. Es ist bekannt, daß aufgrund der hohen Geschwindigkeit der Glasfasern beim Ausziehen Luft mit den Fasern nach unten gerissen wird. Durch Veränderung des vertikalen Abstandes zwischen dem Kühlelement und dem Boden des Spinnofens ist es möglich, den Luftstrom zu kontrollieren, der über das Kühlelement hinweg durch die gerade geformten Glasfasern nach innen gezogen wird. Wenn man das Kühlelement unmittelbar am Boden des Spinnofens anordnet, wird das direkte Einfallen von Luft auf die vorderen Spinndüsennippel verhindert.

Durch diese kombinierte Kühlung und Kontrolle des

Luftstroms um die Düsennippel werden stabilere Umgebungsbedingungen im Bereich der Nippel von Glasfaserspinnöfen erreicht

Eine genauere Beschreibung der Erfindung folgt anhand der Figuren, die folgendes zeigen:

F i g. 1 ist ein Querschnitt vcn der Seite durch einen Spinnofen und zeigt die Vorrichtung, die für die Durchführung der erfindungsgemäßen Methode verwendet werden kann.

F i g. 2 ist eine Ansicht von unten auf einen Spinnofen mit einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig.3, 4 und 5 sind Querschnitte alternativer Ausbildungen des für die vorliegende Erfindung verwendeten Kühlelements.

F i g. 6 ist eine Aufsicht von vorn, teilweise im Schnitt, einer weiteren Ausführungsform der Kühltraverse.

F i g. 7 ist ein Schnitt entlang der Linie 7-7 in F i g. 6, der die Anordnung der hohlen Rohre in der Ausführungsform nach F i g. 6 zeigt

In F i g. 1 ist ein Spinnofen 10 dargestellt, aus dem geschmolzenes Glas 11 durch Düsennippel 13 ausgezogen wird. Beim Ausziehen des Glases durch die Düsennippel bilden sich Konusse oder Kegel aus Glas 15. Aus diesen Kegeln werden durch weiteres Ausdünnen Fäden 17 gebildet, die später zu Strängen zusammengefaßt werden.

Die Spinndüsennippel 13 werden mit Hilfe von einem tragenden Kühlelement 19, das im folgenden auch als tragende Kühltraverse gekühlt, durch das in einer Leitung 25 wärmetransportierende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, fließt. Mit der tragenden Kühltraverse sind Wärmeleitelemente 21 verbunden, so daß Wärme aus dem Gebiet um die Düsennippel 13 über die Wärmeleitelemente 21 an die tragende Traverse 19 transportiert und schließlich durch die fließende, wärmetransportierende Flüssigkeit in der Röhre 25 abtransportiert werden kann. Die Wärmeleitelemei.ie 21 können hohle Rohre sein, die ebenfalls von wärmetransportierender Flüssigkeit durchflossen werden, in der Regel sind es aber massive Rippen oder Flossen. Es ist für den Betrieb der vorliegenden Erfindung unwichtig, weiche genaue Einrichtung für diese Kühlung verwendet wird und derartige Wärmeleitteile sind in der Technik so gut bekannt, daß es keiner weiteren Erläuterung bedarf.

In der Nähe der vorderen Spinndüsennippel 13, aber mit Abstand von diesen, und gegenüber der Kühltraverse 19 ist eine zweite Kühltraverse 23 angeordnet Diese Kühltraverse 23 hat keine zusätzlichen Wärmeleitelemente und steht auch nicht in Verbindung mit den der Kühltraverse 19 zugeordneten Wärmeleitelementen 21. Diese Traverse 23 schließt in ihrem Inneren eine Leitung oder Röhre 27 ein, durch die eine wärmetransportierende Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, fließt. Diese Röhre oder Leitung 27 ist von der Leitung 25 dei Kühltraverse 19 getrennt und ermöglicht die Kontrolle der Wärmeabfuhrrate von der Traverse 23. Die Anordnung dieser Kühltraverse 23 bezüglich ihrer Entfernung von den Düsennippeln sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung ist veränderbar. Dadurch wird es möglich, sownt-¹,-, ■· /tenge der von der Kühltraverse 23 abgeführten Wärme als auch den Luftstrom zu kontrollieren, der aufgrund des mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Ausziehens der Fäden über die Traverse und über die Düsennippel hinweg fließt.

Es ist mit Hilfe dieser Erfindung möglich, eine kontrollierte Menge Luft über die Kühltraverse 23, über die Spinndüsennippel und mit den gebildeten Fäden weiter nach unten strömen zu lassen. Oder es ist auch möglich, das direkte Einfallen von Luft auf die vorderen Düsennippel 13 zu verhindern, indem man die Kühltraverse 23 in direkten Kontakt mit der Unterseite des Spinnofens 10 bringt. Es wurde gefunden, daß gute Ergebnisse mit einer direkt die Unterseite des Spinnofens berührenden Kühltraverse erzielt werden können, oder auch mit Abständen zwischen etwa 3,17

ίο und 6,33 mm unter dem Spinnofen. Vorzugsweise wird die Traverse etwa 4,7625 mm unter dem Spinnofen angeordnet Es wurde weiterhin gefunden, daß mit Hilfe der Kühltraverse eine Wärmeleistung von etwa 293 bis 879 Watt aus der Umgebung um die Düsennippel abgeführt werden kann, wobei eine Ausziehgeschwindigkeit von etwa 15,9 kg bis etwa 31,8 kg Glas pro Stunde zugrunde gelegt wurde. Durch diese kombinierten Wirkungen ergibt sich eine stabilere Umgebung für das Ausziehen von Glasfaden, was zu einem gleichmäßigeren Durchmesser der Fäden führt. Das Element 23, das in F i g. 1 mit quadratischem Querschnitt dargestellt ist, kann auch zahlreiche andere Querschnittsformen haben, die bei der Herstellung einer solchen Traverse verwendet werden können. Einige solcher Querschnittsformen sind in den F i g. 3 bis 7 dargestellt.

F i g. 2 ist eine Aufsicht von unten auf einen Spinnofen nach Fig. 1. In dieser Figur erkennt man Düsennippel 13, mit dazwischen angeordneten Wärmeleitelementen 21. Die Figur zeigt weiterhin die Verbindung der Wärmeleitelemente mit der tragenden Kühltraverse 19 und die Strömungsrichtung der wärmetransportierenden Flüssigkeit in der Röhre 25, die in der Kühltraverse 19 angeordnet ist. Weiterhin zeigt diese Figur die horizontale Anordnung der Kühltraverse 23 bezüglich der Düsennippel 13 und der Wärmeleitelemente 23. Natürlich kann diese horizontale Anordnung so variiert werden, daß sich ein optimaler Effekt ergibt. Schließlich ist auch eine durch die Kühltraverse 23 laufende Leitung 27 für wärmetransporiierende Flüssigkeit dargestellt.

Die F i g. 3,4 und 5 zeigen im Querschnitt alternative bevorzugte Formgebungen der Kühltraverse 23, wobei die Leitung, in der die wärmetransportierende Flüssigkeit fließt, nicht dargestellt ist. Zu diesen möglichen Formgebungen gehören ovale, kreisförmige oder rechteckige Ausbildungen, aber auch jede andere Formgebung kann benutzt werden, um dem Luftstrom eine gewünschte Richtung zu geben, oder eine bestimmte Verteilung der Wärmeübertragung zu erreichen.

Fig.6 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer weiteren Ausführungsform der Kühltraverse 23. Bei dieser Ausführungsform befinden sich in einem, hohlen Tragelement 29 eine Reihe von Röhren 31. Diese Röhren 31 sind durch die Reservoire 33 und 35 am Einlaß bzw. Auslaß der Röhren 31 untereinander verbunden. Die wärmetransportierende Flüssigkeit gelangt in das Reservoir 33, durch die Röhren 31, in das Reservoir 35 und fließt dann aus der Kühltraverse 29 heraus. Durch eine Abdeckplatte 37 am Einlaßende der Röhren 31 und eine Abdeckplatte 39 am Auslaßende der Röhren 31 wird der Flußweg auf die Röhren beschränkt. Diese Platten 37 und 39 verhindern, daß die wärmetransportierende Flüssigkeit zwischen die Röhren 31 gelangen kann und dienen außerdem dazu, diese Röhren 31 in ihre Lage festzuhalten.

F i g. 7 ist ein Querschnitt der F i g. 6 entlang der Linie 7-7 und zeigt eine typische Anordnung der Röhren 31 bei dieser bevorzugten Ausführungsform.

Beispiele 1 bis 5

Fünf 2/G75 Spinnöfen wurden mit einer Kühltraverse entsprechend der vorliegenden Erfindung ausgerüstet. Ein Spinnofen des Typs A 2/G75 enthält 800 Öffnungen. Die 2 bezeichnet dabei, daß das Fadenbündel in zwei Teile von je 400 Einzelfäden geteilt ist. Die Traversen befanden sich 4,7625 mm unter der Unterseite der Spinnöfen. Dadurch konnte ein kontrollierter Luftstrom

Tabelle 1

unter den Spinnöfen hindurchfließen und auf die Kegel von geschmolzenem Glas gelangen, die sich unter den Ofennippeln bilden. Jeder Kühltraverse wurde Wasser mit einem Druck von 440,136 Pacal und einer Temperatur von 30°C zugeführt. Die Glasfaden wurden mit einer Lineargeschwindigkeit von etwa 3786 m pro Minute ausgezogen. Daraus resultierte eine Ausziehrate von 30,8 kg pro Stunde. Die Ergebnisse dieser Beispiele sind in Tabelle I dargestellt.

Bsp.

Wassertemp.
Auslaß

Flußgcschwindigkeit

l/Min Betriebstemperatur
des Spinnofens

Wärmeabfuhr

Watt

1	31,7	5,15	1176,6	595,4
2	32,2	3,97	1164,4	613,0
3	31,7	4,54	1171,1	525,7
4	32,2	5,68	1121,7	875,5
5	31,1	5,03	1161,7	388,2

Die in den obigen Beispielen hergestellten Glasfäden hatten sehr gut gleichmäßige Durchmesser, so daß aus ihnen ein Glasfasertextil guter Qualtität hergestellt werden kann.

In allen obigen Beispielen lag die von der Kühltraverse abgeführte Wärmeleistung bei etwa 293 bis 879 Watt und der Luftstrom, der über die Kühltraverse strömte wurde so eingestellt, daß Glasfaden mit sehr gut gleichmäßigen Durchmessern hergestellt wurden, aus denen man ein Glasfasertextil guter Qualität erzielen kann.

Beispiele 6bis 19

Wie in den vorhergehenden Beispielen wurden Spinnöfen des Typs 2/G75 mit der Kühltraverse gemäß der vorliegenden Erfindung ausgerüstet. In diesen Beispielen wurde die Kühltraverse direkt mit dem Boden des Spinnofenrahinens verbunden. Dadurch wurde das Einfallen voi Luft auf die vorderen Düsennippel verhindert Mit einer durchschnittlichein Einlaßtemperatur von 30° C wurde Kühlwasser zugeführt Die Glasfasern wurden mit einer durchschnittlichen Geschwindigkeit von 3786 m pro Minute gezogen, so daß sich eine Glasfaserproduktion von 30,8 kg pro Stunde ergab.

Bei den Beispielen 6 bis 19 war die Kühltraverse vor der Spinndüse installiert, an ihrer Rückseite waren übliche Rippenkühler angeordnet. Die zusammengefaßten Fäden wurden auf einem Standardzwirnrahmen zu Garnen verzwirnt, die dann auf Ungleichmäßigkeit getestet wurden. Aus den Garnen wurden Gewebe hergestellt und ihre Gütestufe ermittelt. Die Ergebnisse dieser Tests sind in Tabelle II aufgeführt.

Tabelle II Beispiel

Ungleichmäßigkeit	Gülestule
(Uster)
1,4	D
1,7	C
1,3	C
1,55	C
1,25	D
1,4	C
1,65	D
1,65	C
1,05	B
1,45	C
1,75	C
1,55	C
1,55	D
1,65	D

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ziehen von Glasfaden aus einer Düse mit einer Vielzahl von Düsennippein, bei der unterhalb der Düse Kühlrippen vorgesehen sind, die an einer von einer Kühlflüssigkeit durchflossenen Kühltraverse angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß gegenüber der mit Rippen versehenen Kühltraverse (19) eine rippenlose Kühltraverse (23) angeordnet ist und die rippenlose Kühltraverse (23) in horizontaler und vertikaler Richtung verstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der zweiten Kühltraverse rechteckig ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der zweiten Kühltraverse kreisförmig ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der zweiten Kühltraverse oval ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der zweiten Kühltraverse quadratisch ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kühltraverse ein hohles Element einschließt, in dem eine Vielzahl von Röhren eingeschlossen ist und daß sie Einrichtungen hat, durch die Röhren an ihren Enden verbunden werden, damit die wärmeleitende Flüssigkeit durch jede dieser Röhren fließen kann.