DE2735186C3

DE2735186C3 - Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern

Info

Publication number: DE2735186C3
Application number: DE2735186A
Authority: DE
Inventors: Masaru Ishikawa; Kazuo Nishimaki; Shinsuke Shikama; Masaaki Takita; Takeshi Watanabe
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1976-08-16
Filing date: 1977-08-04
Publication date: 1980-11-27
Also published as: IN145993B; DE2735186A1; US4197103A; DE2735186B2; JPS5760308B2; PT66915B; IT1079427B; CA1098318A; JPS5324431A; BR7705332A; FR2362087A1; NL7709009A; GB1544381A; PT66915A; CH617645A5; FR2362087B1; BE857691A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern aus einer mit Nippeln versehenen Düse, bei der zwischen den Nippeln Kühlrippen angeordnet sind.

Es ist in der Technik hinlänglich bekannt, Düsen zum Ziehen von Glasfasern vorzusehen, an deren Bodenplatte Nippeln ausgebildet sind. Es ist ebenso bekannt, zwischen diesen Nippeln Kühlrippen vorzusehen, um zu vermeiden, daß die aus den Nippeln abgezogenen, in der Anlaufphase Glaskonen bildenden Glasfasern nicht miteinander verschmelzen. Diese Verschmelzung stellt dann eine besondere Problematik dar, wenn beispielsweise die Durchflußrate durch die Düse dadurch erhöht wird, daß der Durchmesser der Nippel vergrößert wird, onne die Anzahl der Nippel pro Flächeneinheit, d. h. die Lochdichte zu verändern. Dabei steigt nämlich die auf die Zeiteinheit bezogene Durchflußmenge des geschmolzenen Glases proportional zur vierten Potenz des Durchmessers. Die an den Enden der Düsenspitzen ausgebildeten Kegel aus geschmolzenem Glas werden daher schnell größer, wenn die Nippeldurchmesser vergrößert werden. Außerdem nimmt der Kühleffekt an den Kegeln durch Wärmestrahlung in die Umgebungsatmosphäre ab und die Temperatur steigt trotz des Kühleffektes der Kühlrippen an. Wenn die Kühlrippen unter diesen Bedingungen eine optimale Kühlung erbringen sollen, so müssen die Kühlrippen derart groß und gegebenenfalls derart hoch ausgebildet werden, daß einerseits die Bodenplatte der Düse nicht mit einer optimalen Zahl von Nippeln versehen werden kann und andererseits die Höhe der Kühlrippen insbesondere das Abziehen der Glasfasern aus den Randnippeln der Bodenplatte behindert, indem nämlich dabei die Fasern an den Rippen anstoßen.

Andererseits ist es bekannt, eine Bodenplatte einer solchen Ziehdüse mit einem Kühlluftstrom anzublasen, wobei der Kühlluftstrom in der Anlaufphase verstärkt wird. Eine derartige Lösung ergibt sich aus der DE-OS 25 01216 und der US-PS 39 69 099. Das ständige Anblasen und Kühlen der Bodenplatte stellt einen erheblichen Betriebsaufwand dar. Außerdem bringt das verstärkte Anblasen der Bodenplatte mit Kühlluft in der Anlaufphase den Nachteil mit sich, daß die zu hohe Blasgeschwindigkeit das freie Abziehen der Glasfasern beeinträchtigt, so daß gegebenenfalls durch die Stärke des Kühlluftstromes selbst eine Verschmelzung der an der Ausgangsseite der Nippel gebildeten Glaskonen erfolgt.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein optimales Kühlen der Unterseite der Bodenplatte der Düse dahingehend mit einfachen Mitteln zu gewährleisten, daß einerseits in der Anlaufphase auf einen verstärkten Kühlluftstrom verzichtet werden kann und andererseits bei Normalbetrieb die Aufbringung eines Kühlluftstromes unnötig ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß zum zusätzlichen Kühlen in der Anfahrphase ein Luftgebläse vorgesehen ist. das parallel zu den Kühlrippen in waagerechter Richtung die Nippel beaufschlagt.

Die erfindungsgemäßen Kühlrippen sind so ausgelegt, daß sie den Anforderungen während des Normalbetriebes gerecht werden. Dies bedeutet, daß die Kühlrippen nicht ausschließlich den Kühlvorgang in der Anlaufphase vornehmen müssen. Erfindungsgemäß wird aber ausschließlich in der Anlaufphase ein mäßiger Kühlluftstrom parallel zu den Kühlrippen zur Unterseite der Bodenplatte gebracht, so daß auch bei optimaler Nippeldichte und somit bei optimaler Bemessung der Kühlrippen eine ausreichende Kühlung in der Anlaufphase erfolgt, so daß ein Verschmelzen der Glaskonen vermieden werden kann. Dies wirkt sich insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn eine erhöhte Durchflußrate von mehr als 0,5 g pro Minute pro Düsenspitze vorliegt.

Der Kühlluftstrom ist, wie gesagt nur für die Anlaufphase notwendig, so daß für den weiteren Betrieb, d. h. für die überwiegende Zeit das Gebläse abgestellt werden kann. Für diesen Normalbetrieb übernehmen die entsprechend bemessenen Kühlrippen die notwendige Kühlfunktion. Die Kombination eines parallel zu den Kühlrippen verlaufenden Luftstromes mit entsprechend dimensionierten Kühlrippen stellt insofeni ein betriebsgünstiges und kostengünstiges System dar, welches dem bisherigen Stand der Technik weit überlegen ist. Mit diesem System kann unter Umständen für den Normalbetrieb die Durchflußrate auf 0,75 g pro Minute pro Nippel erhöht werden.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Querschnittsansicht der Nippel einer Düse einschließlich einer Luftgebläse-Verteilungsleitung und

F i g. 2 eine Unteransicht der in F i g. 1 gezeigten Düse teilweise im Schnitt.

Auf dem Wege zur Erfindung wurden Untersuchungen über verschiedene Arien der Steigerung der Fase; erzeugungsgeschwindigkeit und des Wirkungsgrades angestellt. Es hat sich dabei herausgestellt, daß stabile bzw. gleichmäßige Faserbildungs- bzw. Ziehbedingungen mit Geschwindigkeiten bis zu wenigstens 0,75 g pro Minute und Nippel des geschmolzenen Glases erreicht werden konnten, wenn ein geeignetes zusätzliches Kühlmittel, beispielsweise Luft, wenigstens während der Anfangs- oder Anlaufphase der Flußbildung über die Nippel geblasen wird. Diese Luft kann beispielsweise über eine Verteilungsleitung 13, wie sie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, die direkt unter der Unterseite 12 der Düse 1 angeordnet ist, zugeführt werden. Insbesondere werden durch Vorbeiblasen von Luft an den Nippeln unmittelbar bevor und während des Beginns des Anlaufvorgangs die Kühlung der Kühlrippen, der Nippel und der Glaskonen verbessert und verstärkt. Nachdem das Ausziehen der Fasern und der Wickelvorgang gleichförmig bzw. stabil geworden sind, wird die kühlende Luftströmung unterbunden werden, wobei sowohl durch die Kühlrippen als auch durch den Kühleffekt der Luftströmung, die unmittelbar von den laufenden Fasern selbst erzeugt wird, weiterhin ein stabiler Betrieb aufrechterhalten wird. Zum Ziehen von Fasern mit demselben Enddurchmesser unabhängig von einer Vergrößerung der Nippeldurchmesser ist es erforderlich, die Wickelgeschwindigkeit proportional

zur Zunahme des Nippeldurchmessers oder der Durchflußrate des geschmolzenen Glases zu erhöhen. Wenn also der Durchmesser der Nippel erhöht wird, so steigt auch die Luftströmungsleistung, die von den schneller durchlaufenden Fasern erzeugt wird, entsprechend an, woraus sich ergibt, daß eine ausreichende Kühlung kontinuierlich gewährlei-.'.et ist. Folglich kann die Produktionsmenge an Glasfasern pro Zeiteinheit proportional zur Faserwickelgeschwindigkeit vergrößert werden.

Gen:i3 den experimentellen Ergebnissen können in einer Düse mit etwa 800 Düsenspitzen stabile bzw. gleichmäßige Faserausziehbedingungen erreicht werden, indem eine anfängliche Kühlluft-Strömungsleistung von 0,7 bis I,8m³/Min. bei einer Geschwindigkeit von 0,6 bis 1,5 m/Sek. während einer Zeitspanne von 5 bis

10 Sek. ab Beginn des Vorganges eingesetzt werden. Wenn die Leitung 13 gegenüber der Kühlwasserleitung

11 bzw. dieser zugewendet angeordnet wird, wobei die Kühlrippen 10 mit der Kühlwasserleitung 11 verbunden sind, wie in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, so kann eine Temperaturdifferenz zwischen den Fußteilen der Kühlrippen und ihren Enden auftreten, die Unregelmäßigkeiten des Kühleffekts der Nippel verursacht. In einem solchen Falle braucht die Luftströmung nicht vollständig angehalten werden, nachdem der Wickelvorgang sich stabilisiert hat, statt dessen kann sie auf einen relativ niedrigen Wert herabgesetzt werden, wodurch die Kühlblechtemperaturen über deren Länge gleichmäßig ist.

Die Erfindung wird nun weiter anhand von spezifischen Beispielen beschrieben, wobei die Anzahl der Nippel 800, der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Nippeln 4,2 mm und der Durchmesser der sich daraus ergebenden Glasfasern 10 μίτι beträgt.

Beispiel 1

Der Durchmesser jedes Nippels war anfänglich 1,80 mm und die Gesamtdurchflußrate des geschmolzenen Glases betrug 300 g/Min. Wickelgeschwindigkeit wurde auf 1900 m/Min, eingestellt, um Glasfasern mit 10 μιη Durchmesser zu erzeugen.

Der Formungsvorgang wurde durchgeführt unter Verwendung einer herkömmlichen Düse mit Kühlrippen, jedoch ohne irgendwelche zusätzlichen oder Hilfskühleinrichtungen. Die Bildung von Fasern konnte gleichmäßig und kontinuierlich durchgeführt werden. Der Durchmesser jedes Nippels wurde dann auf 1,95 mm erhöht, und im Ergebnis stieg die Durchflußrate des geschmolzenen Glases auf 400 g/Min. Bei dieser Durchflußrate mußte die Wickelgeschwindigkeit auf 2500 m/Min, erhöht werden, um Glasfasern mit 10 μιη Durchmesser zu erzeugen. Der Formungsvorgang wurde erneut durchgeführt unter Verwendung einer herkömmlichen Düse mit Kühlrippen, jedoch ohne irgendwelche Hilfskühleinrichtungen. Es stellte sich heraus, daß es schwierig war, stabile Formungsbedingungen zu erreichen. Danach wurde eine Luftströmung über die Nippeloberfläche parallel zu den Reihen von Kühlrippen mit einer Strömungsleistung von 0,7 m³/ Min. und einer Geschwindigkeit von 0,6 m/Sek. geleitet, bis die Formungs- und Wickelvorgänge gleichmäßig erfolgten, was ungefähr 5 Sek. dauerte. Die Luftströmung wurde danach unterbunden, und die Formungsund Wickelvorgänge blieben gleichmäßig und kontinuierlich.

Beispiel 2

Der Durchmesser jedes Nippels wurde auf 2,00 mm erhöht, wodurch die Durchflußrate des geschmolzenen Glases auf 450 g/Min, anstieg. Mit einer solchen Durchflußrate mußte die Wickelgeschwindigkeit auf 2800 m/Min, erhöht werden, um Glasfasern mit 10 μίτι Durchmesser zu erzeugen, in diesem Falle konnte die anfängliche Faserbildung nicht erzielt werden ohne Zufuhr von Kühlluft und eine Strömungsleistung von 0,9 mVMin. bei einer Geschwindigkeit von 0,8 m/Sek. während etwa 5 Sek. nach Beginn des Glasflusses. Dann wurde die Kühlluftzufuhr unterbunden. Die Faserbildung blieb stabil bzw. gleichmäßig und kontinuierlich.

Beispiel 3

Der Durchmesser jedes Nippels wurde auf 2,05 mm erhöht, wodurch die Durchflußrate des geschmolzenen Glases auf 500 g/Min, stieg. Dies erforderte eine Zunahme der Wickelgeschwindigkeit auf 3100 m/Min., um Glasfasern mit 10 μπι Durchmesser herzustellen. Die anfangs zugeführte Kühlluft wurde mit einer Strömungsleistung von 1,2 mVMin. und einer Geschwindigkeit von 1,0 m/Sek. während etwa 7 Sekunden nach Beginn des Glasflusses zugeführt und dann unterbunden. Danach war die Faserbildung weiterhin stabil.

Beispiel 4

Der Durchmesser jedes Nippels wurde auf 2,15 mm erhöht, wodurch die Durchflußrate des geschmolzenen Glases auf 600 g/Min, anstieg. Dadurch mußte die Wickelgeschwindigkeit auf 3800 m/Min, erhöht werden, um Glasfasern mit 10 μιη Durchmesser zu erzeugen. Die anfangs zugeführte Kühlluft wurde mit einer Strömungsleistung von 1,8 mVMin. und einer Geschwindigkeit von 1,5 m/Sek. während 10 Sek. nach Beginn des Glasflusses zugeführt und dann unterbunden. Auch hier blieb ein stabiler, gleichmäßiger und kontinuierlicher Faserbildungsvorgang erhalten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Vorrichtung zum Ziehen von Glasfasern aus einer mit Nippeln versehenen Düse, bei der zwischen den Nippeln Kühlrippen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum zusätzlichen Kühlen in der Anfahrphase ein Luftgebläse vorgesehen ist, das parallel zu den Kühlrippen (10) in waagerechter Richtung die Nippel (2) beaufschlagt