DE3810782C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergleich­ mäßigung der Temperaturen in Spinnschmelzen, die aus einem Vorherd in einen Spinnschmelzebehälter gespeist werden, s. z.B. WO 84/00 746, DE-PS 9 26 682 oder DE 21 16 254 C2.

Beim Verspinnen aus der Schmelze organischer oder anor­ ganischer Materialien wird das Material in einen beheiz­ ten Ofen gefördert und kontinuierlich aufgeschmolzen. Die Beheizung der Öfen erfolgt elektrisch und/oder durch Gasbrenner. Die Schmelze wird dann in Spinnschmelzebe­ hälter geleitet, die am unteren Ende mit einer Spinn­ leiste versehen sind. In Längsrichtung der Spinnleiste sind in Reihen viele kleine Löcher gebohrt. Durch diese Schmelzeaustrittsöffnungen werden viele kleine Primär- Schmelzeströme erzeugt, die dann in nachgeschalteten Ausziehvorrichtungen auf den endgültigen Faserdurch­ messer ausgezogen werden.

Insbesondere bei Mineralschmelzen mit ihren hohen Schmelzetemperaturen können aufgrund der Wärmeableitung an den Außenwänden Temperaturgradienten in der Schmelze auftreten, die im Hinblick auf die Erzeugung einheitli­ cher Faserqualitäten problematisch sind. Ferner erfor­ dert die geringe Wärmeleitfähigkeit einer Mineralschmel­ ze eine verhältnismäßig große Oberfläche des Schmelzeba­ des, um die erforderliche Wärme über Gasbrenner auf die Oberfläche zu übertragen. Zur Vermeidung eines zu hohen Wärmegefälles im Schmelzebad wird die Schmelzebadtiefe gering gehalten. Außerdem wird durch Regeleinrichtungen dafür gesorgt, daß die abströmende Schmelze kontinuier­ lich durch die Zudosierung von neuem Material kompen­ siert wird, so daß im Ofen ein konstanter Schmelzehöhen­ stand eingehalten wird.

Zur Verbesserung der Schmelzehomogenität werden auch sogenannte Bubbler eingesetzt. Hierbei handelt es sich um reihenförmig angeordnete Strahldüsen, die quer zu den Schmelzeflußrichtungen in die Ofenböden eingesetzt sind. Durch diese Bubbler wird Inertgas in die flüssige Schmelze eingeblasen. Dadurch erfolgt eine Vermischung und Homogenisierung in der Schmelze.

Eine weitere Verbesserung kann man durch eine zusätz­ liche elektrische Beheizung des Vorherdes erreichen, der üblicherweise dem Schmelzeofen vorgeschaltet ist. Hier­ bei wird ein spezielles leitfähiges Steinrinnenmaterial als elektrischer Widerstand benutzt. Die Stromzufuhr er­ folgt über Kontaktplatten mit elektrischen Anschlüssen, die beidseitig in Reihen quer zur Fließrichtung der Glas- oder Mineralschmelze angebracht sind. Durch getrennte Regelkreise der Heizung in Längsrichtung des Vorherdes kann die gewünschte Temperaturkurve für die fließende Schmelze eingestellt werden. Auf diese Weise läßt sich das Temperaturgefälle in der Vorherd­ schmelze reduzieren.

Darüber hinaus kann die thermische Homogenität der Mineralschmelze im Vorherd durch Strahlungskühlung ver­ bessert werden. Da durch die am Vorherd normalerweise beidseitig angebrachten Brennerreihen der Schmelze Wärme zugeführt wird, sind die Schmelzetemperaturen in Rinnen­ mitte überhöht. Diese Temperaturüberhöhungen kann man in bekannter Weise durch schachtförmige Öffnungen in Rinnenmitte über der Schmelze im Vorherd, die eine ge­ zielte Strahlungskühlung an mehreren Stellen bewirken, vermeiden oder zumindest stark reduzieren. Die Wärme­ abfuhr kann dabei mit Hilfe von über den Öffnungen liegenden Abdecksteinen variiert werden. Aufgrund dieser Maßnahmen kann eine weitere Vergleichmäßigung des Tem­ peraturprofils in der fließenden Mineralschmelze im Vorherd erreicht werden. Die beschriebene Strahlungs­ kühlung wird insbesondere bei Aufschmelzvorrichtungen mit großen Durchsätzen (40 bis 150 t pro Tag) angewandt. Die Breite der Vorherde kann dabei über 1 m betragen. Dementsprechend groß müssen dann die Flammenkegel der erforderlichen Brenner sein, was zu einer erhöhten Wärmezufuhr im Mittelbereich der Vorherdrinne führt. Die deutlich heißere Schmelze in diesem Bereich hat dann eine entsprechend niedrigere Viskosität und demzufolge auch eine zu hohe Strömungsgeschwindigkeit, so daß man in solchen Fällen auf die oben beschriebene Strahlungs­ kühlung unter keinen Umständen verzichten kann. Der Nachteil dieser Strahlungskühlung liegt, abgesehen von dem zusätzlichen apparativen Aufwand, in den relativ hohen Wärme- und damit Energieverlusten (bis zu 10%).

Außerdem hat sich gezeigt, daß bei hohen Qualitäts­ anforderungen an die Fasern die obengenannten Maßnahmen nicht ausreichend sind. Unter "Qualitätsanforderungen" wird dabei verstanden, daß die Fasern einen möglichst einheitlichen Durchmesser erhalten und weitgehend frei von Fehlstellen (Artefakte) sind. Typische Artefakte bei Stapelfasern sind Dickstellen, Perlen und Büschel, bei Filamenten Durchmesserschwankungen. Insbesondere bei der Herstellung von sehr dünnen Filamenten, z.B. Glasfila­ menten, <10 µm, treten diese Probleme verstärkt auf. Es wurde gefunden, daß die Faserqualität entscheidend von dem Fließverhalten der Spinnschmelze beim Spinnvorgang und der Verteilung der Spinnschmelze auf die Austritts­ öffnungen in der Spinnleiste abhängt. Schon beim Auslauf der Spinnschmelze aus dem Wannenofen wird durch die steigende Temperaturdifferenz zwischen der Spinnschmelze und dem Steinfutter des Ofenauslaufs ein zylindrischer Strahl gebildet, der von außen nach innen ein Wärme­ gefälle hat.

Dieses Wärmegefälle hat zur Folge, daß die Auslaufge­ schwindigkeit des Schmelzestrahls im Kernbereich des Strahls deutlich höher ist als in den Außenzonen. Bei der Verteilung der Spinnschmelze im Spinnbehälter ent­ stehen zusätzliche Temperaturgradienten in der Schmelze, die naturgemäß im Abstand zum eintretenden Schmelze­ strahl an den jeweiligen Enden des länglichen Schmelze­ behälters größer sind als in senkrechter Richtung zum Schmelzestrahl. Da die Schmelzetemperatur maßgebend ist für die Viskosität und das Fließverhalten der Spinn­ schmelze wird die Schmelze den Austrittsöffnungen in der langen Spinnleiste des Spinnbehälters mit temperatur­ bedingt unterschiedlichen Viskositäten und damit auch unterschiedlichen Mengenströmen zugeführt. Dieser Nachteil ist besonders gravierend, wenn die Spinn­ schmelze gleichzeitig aus mehreren, oft weit auseinan­ derliegenden Bodenausläufen der Öfen oder Vorherde entnommen wird.

Ausgehend von diesen Untersuchungen und Beobachtungen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Faserqua­ lität durch eine Vergleichmäßigung von räumlichen und zeitlichen Temperaturschwankungen der Spinnschmelze direkt vor oder in den Spinnschmelzebehältern zu ver­ bessern. Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung eingangs genannter Art durch die kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst.

Unter "Spinnschmelzebehälter" soll im Rahmen dieser Be­ schreibung jedes zur Aufnahme der Spinnschmelze unmit­ telbar vor Austritt des Fadengebildes vorgesehene Gefäß verstanden werden.

Erfindungsgemäß müssen mindestens zwei parallel geschaltete Blechlamellen vorhanden sein. Der Abstand der Blechlamellen voneinander beträgt vorzugsweise 3 bis 30 mm.

Aufgrund der großen Oberfläche und des geringen Abstan­ des der einzelnen Heizelemente voneinander können Tempe­ raturdifferenzen zwischen den Heizlamellen minimiert werden. Außerdem wird eine hohe Wärmeübertragung er­ reicht.

Die zusätzliche Beheizung der Spinnschmelze mittels der stromdurchflossenen Blechlamellen erlaubt es auch, daß der Spinnschmelzebehälter an den Gefäßwandungen auf niedrigeren Temperaturen gehalten werden kann. Daraus resultiert eine höhere Standzeit des Spinnschmelze­ behälters. Die Behälterwandungen brauchen aus dem gleichen Grund auch nicht mehr aus teurem Platin oder Platinlegierungen zu bestehen. Vielmehr können in vorteilhafter Weise keramische Materialien verwendet werden.

Zweckmäßig ist der Querschnitt des Blechlamellenpaketes dem Querschnitt des Spinnschmelzebehälters anzupassen. Sinnvoll ist auch, daß die Flächen der mittleren Blech­ lamellen am größten sind und die Flächen der benach­ barten Blechlamellen zu beiden Seiten hin stufenförmig abnehmen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Blechlamellen derart ausgebildet, daß in Längsrich­ tung gesehen ihre Flächen von den Enden, an denen die Stromzuführung erfolgt, zur Mitte hin abnehmen.

Eine weitere Verbesserung besteht darin, daß in den Spinnschmelzebehältern Temperaturfühler angeordnet sind, die mit Temperaturreglern zur Konstanthaltung der Tempe­ ratur in den Spinnschmelzebehältern verbunden sind, wobei der Heizstrom durch die Blechlamellen geregelt wird.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

• 1. Der entscheidende Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Gleichmäßigkeit des Durchmessers der Einzelfasern (Filamente) an den verschiedenen Spinnstellen erheblich verbessert wird. Diese Ver­ besserung beruht auf der leistungsstarken elektri­ schen Lamellenheizung, die in der Lage ist, Tem­ peraturgradienten und Temperaturschwankungen der Schmelze auszugleichen.
• 2. Auch bei hohen Durchsätzen und kontinuierlichem Durchlauf kann die temperaturbedingte Viskosität der Schmelze im Spinnbehälter konstant und in der räumlichen Verteilung gleichmäßig gehalten werden. Dabei kann die Heizleistung über die Anzahl der Heizlamellen an die Durchsatzmenge angepaßt wer­ den.
• 3. Die hohe Heizleistung und der schnelle Wärmeaus­ tausch der Heizlamellen mit der umgebenden Schmelze führt zu günstigen Zeitkonstanten bei der Tempera­ turregelung; d.h., die Trägheit der Temperatur­ regelung ist verhältnismäßig gering.
• 4. Durch die Anordnung der Heizlamellen wird auch eine Vermischung und damit eine weitere Homogenisierung der Schmelzeströme gefördert.
• 5. Da aufgrund der zusätzlichen Beheizung die Gefäß­ wandungen des Spinnbehälters auf niedrigeren Tempe­ raturen gehalten werden können, läßt sich grund­ sätzlich eine Verlängerung der Standzeit der Spinn­ behälter erreichen.
• 6. Die Tatsache, daß der Schmelze im Spinnbehälter oder im Vorherd innerhalb kurzer Zeiten viel Energie zugeführt wer­ den kann, und erlaubt grundsätzlich höhere Durch­ sätze oder die gleichzeitige Erschmelzung ohne zusätzlichen Aufschmelzofen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt des Schmelzeofens in perspek­ tivischer Darstellung und die Beheizung der Schmelze über den Ausläufen zu den Spinnbe­ hältern,

Fig. 2 einen Spinnschmelzebehälter mit elektrischer Dünnschichtheizung,

Fig. 3 einen Querschnitt 3-3 durch den Spinnschmelze­ behälter nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Dünnschichtheizung mit verminderter Lamellenoberfläche im Mittenbereich,

Fig. 5 eine spezielle, in drei übereinander angeord­ nete Zonen aufgeteilte Dünnschichtheizung und

Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Vorherd mit einer Dünnschichtheizung im darunter befind­ lichen Spinnschmelzebehälter und zusätzlicher Bodenheizung im Vorherd.

Der Schmelzeofenausschnitt nach Fig. 1 zeigt einen zen­ tralen Vorherd 1 mit senkrecht dazu angeordneten seitli­ chen Vorherden 2 und 3. In Verlängerung des Vorherdes 1 sind weitere seitliche Vorherde vorgesehen. Die Mine­ ralschmelze gelangt von einem (nicht gezeigten) Ofen in die Vorherde (siehe Strömungspfeile). Trotz zusätzlicher Beheizung des Steinbodenfutters und der Oberfläche mit Gasbrennern 4 weist die fließende Schmelze 5 eine inho­ mogene Temperaturverteilung auf, die bisher zu einer entsprechend inhomogenen Strömungsverteilung an den Spinnstellen geführt hat.

Die Bodenausläufe der seitlichen Vorherde 2 und 3 führen zu den darunter angeordneten Spinnschmelzebehältern 6. In den Bodenausläufen und/oder in bzw. unmittelbar ober­ halb der Spinnschmelzebehälter 6 sind zur Vergleichmäßi­ gung von Temperaturschwankungen der Spinnschmelze Dünn­ schichtheizungen 7 vorgesehen, die nachfolgend näher beschrieben werden. Die Dünnschichtheizung 7 weist an beiden Enden elektrische Stromzuführungen 8 auf, die hier nach oben aus dem seitlichen Vorherd herausgeführt sind.

Gemäß Fig. 2 und Fig. 3 besteht die Dünnschichtheizung 7 aus einer Vielzahl parallel zueinander, in Längsrich­ tung des Spinnschmelzebehälters 6 angeordneter Blech­ lamellen 9, die an den beiden Enden zusammengefaßt und jeweils mit einer Stromschiene 10 verbunden sind. Die einzelnen Blechlamellen 9 haben typischerweise einen Abstand von 5 bis 10 mm. Aufgrund des engen Abstandes der Blechlamellen 9 wird beim Stromdurchgang die Wärme in dünnen Schichten innerhalb des Spinnschmelzebehälters 6 zugeführt. Aus diesem Grund kann man von einer "Dünn­ schichtheizung" sprechen. Die insgesamt zur Verfügung stehende Heizfläche ist dabei wesentlich größer als die Oberfläche der Spinnschmelze, so daß aufgrund des gerin­ gen Lamellenabstandes und der kleinen Temperaturdiffe­ renz zwischen Schmelze und Lamellenoberfläche in relativ kurzen Zeiten ausreichend große Wärmemengen zur Tempera­ turvergleichmäßigung zugeführt werden können. Aus mecha­ nischen Gründen sind an der äußeren Begrenzung des La­ mellenpaketes Querstege 11 vorgesehen.

Die Spinnleiste 12 ist an der Unterseite des Spinn­ schmelzebehälters 6 in Längsrichtung angeordnet. Längs der Spinnleiste 12 sind in großer Zahl die Schmelzeaus­ trittsöffnungen 13 mit einem Durchmesser von 0,5 bis 1 mm angebracht.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist der Querschnitt der La­ mellenheizung dem V-förmigen bzw. trogförmigen Quer­ schnitt des Spinnschmelzebehälters 6 angepaßt. Dies be­ deutet, daß die Höhe und damit auch die Fläche der Blechlamellen 9 von der Mitte zu den Seitenwänden 14 und 15 des Spinnbehälters 6 stufenförmig abnimmt. Die Blech­ lamellen 9 bestehen aus Gründen der Hochtemperaturbe­ ständigkeit zweckmäßig aus einer Platin-Rhodiumlegie­ rung. Ihre Abmessungen betragen z.B. 3×20×400 mm oder 3×50×400 mm. Dagegen können die Spinnbehälter­ wände aufgrund der zusätzlichen Lamellenheizung auf nie­ drigeren Temperaturen gehalten werden und brauchen nicht mehr wie früher aus hochtemperaturfesten Materialien be­ stehen. Unter diesen Voraussetzungen können auch kera­ mische Materialien in Betracht gezogen werden, die ge­ genüber Platin den Vorteil einer höheren Formstabilität besitzen.

Bei einer alternativen Ausführungsform des Lamellenpa­ ketes nimmt die Oberfläche der Blechlamellen 9 in Längsrichtung gesehen von den Enden zur Mitte hin ab. Wie in Fig. 4 gezeigt wird, ist eine Lamelle 9 z.B. in drei Zonen 9 a, 9 b, 9 c unterteilt. Dabei ist die Breite einer Lamelle in der Mittelzone 9 b, die sich über etwa 2/3 der Gesamtlänge des Spinnbehälters 6 erstreckt, etwa nur halb so groß wie die Breite in den Randzonen 9 a und 9 c der Heizlamelle. Im Gegensatz dazu ist aber die Dicke der Heizlamellen in der Mittelzone 9 b größer als in den Randzonen 9 a, 9 c.

Wie in Fig. 1 dargestellt, sind in einem seitlichen Vor­ herd eine Reihe von Spinnstellen angeordnet, die alle mit einer elektrischen Dünnschichtheizung 7 ausgerüstet sind. Temperaturunterschiede vor den einzelnen Spinn­ stellen können dadurch ausgeglichen werden, daß in die Spinnschmelzeausläufe Temperaturfühler, z.B. Thermo­ elemente, eingebaut werden, die mit Temperaturreglern zur Konstanthaltung der Temperatur in den Bodenausläufer verbunden sind, wobei der Heizstrom durch die Blech­ lamellen 9 als Stellgröße benutzt wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß nicht nur innerhalb eines Spinnschmelzebehälters 6 konstante Temperaturbedingungen vorherrschen, sondern daß auch über alle Spinnstellen hinweg dieselbe Temperatur eingestellt und aufrecht­ erhalten wird.

Anhand von Fig. 6 soll noch einmal verdeutlicht werden, wie durch gezielten Einsatz der Dünnschichtheizung an mehreren Stellen die Temperaturhomogenität der Spinn­ schmelze noch weiter verbessert werden kann. Die durch Gasbrenner 4 beheizte Spinnschmelze 5 strömt hier durch den Bodenauslauf 16 zum Spinnschmelzebehälter 6 mit Spinnleiste 12. Der Spinnschmelzebehälter 6 wird hier durch das Steinfutter 17 gebildet. Aufgrund der darin angebrachten Dünnschichtheizung 7 kann an dieser Stelle auf den sehr viel teureren Behälter aus Platin oder Gold verzichtet werden. Die Spinnleiste 12 aus einer Platin- Rhodium-Legierung kann separat elektrisch beheizt und in ihrer Temperatur geregelt werden. Hierdurch läßt sich eine Feineinstellung der Spinnschmelzetemperaturen un­ mittelbar am Entstehungsort der Schmelzefäden erreichen. Die Spinnbohrungen in der Leiste 12 sind ca. 12 mm lang und 1 bis 2 mm im Durchmesser und bewirken einen sehr guten Wärmeaustausch, so daß in Kombination mit der Dünnschichtheizung 7 eine Feineinstellung der Schmelze­ temperatur möglich ist.

Zusätzlich zur Dünnschichtheizung 7 und Spinnleisten­ heizung ist am Vorherd eine flächenförmige elektrische Bodenheizung 18 mit Stromanschlüssen 19 vorgesehen.

Mit dieser Zusatzheizung kann zwar das Temperaturgefälle reduziert werden (bestenfalls bis auf 5 K), jedoch nicht vergleichmäßigt werden. Demgegenüber ist die beschrie­ bene Dünnschichtheizung allein schon in der Lage, selbst bei hintereinander angeordneten Ausläufen, einen völli­ gen Temperaturausgleich herzustellen. Dabei bleiben auch die Wärmeverluste aufgrund der kleineren Mantelfläche und der kleineren Strahlungskühlung gering. Ohne den Einsatz von Dünnschichtheizungen im Vorherd würde die Spinnschmelze in verschiedenen Behältern räumlich unter­ schiedliche Viskositäten aufweisen, was zu unterschied­ lichen Faserqualitäten an den einzelnen Spinnstellen führen würde.

Große Schmelzöfen reagieren aufgrund ihrer hohen Wärme­ kapazität bei Heizleistungsänderungen bekanntlich nur sehr träge. Für eine Temperaturanhebung von z.B. 1300° auf 1305°C müßte die gesamte Ofenschmelze aufgeheizt werden. Dieser Vorgang läuft erfahrungsgemäß sehr langsam ab und bringt lange Ausgleichszeiten mit sich. Das gleiche Problem tritt auf, wenn der Mengendurchsatz geändert wird oder wenn sich aus irgendwelchen anderen Gründen der Wärmebedarf der Ofenschmelze ändert. Aufgrund der Dünnschichtheizung 7 ist man nun in der Lage, derartige Temperaturschwankungen abzufangen. Die oben erwähnte Temperaturänderung von 1300°C auf 1305°C kann z.B. allein mit der Dünnschichtheizung 7 vor dem Spinnschmelzeauslauf sehr rasch ausgeregelt werden.

Wird bei geringen Durchsätzen, insbesondere bei der Her­ stellung von Mikroglasfasern, nur eine Spinnleiste be­ nutzt, so kann der Spinnschmelzebehälter mit der darin befindlichen Dünnschichtheizung 7 (Fig. 2 bis Fig. 5) gleichzeitig als Aufschmelzvorrichtung für das Glas­ granulat benutzt werden. Die sonst notwendigen vorge­ schalteten Aufschmelzvorrichtungen können entfallen.

Wie nachfolgend gezeigt wird, kann in derartig ausge­ statteten Spinnschmelzbehältern bei Glas- und Mineral­ schmelzen eine hohe Wärmeübertragung erreicht werden. Werden wie in Fig. 3 und Fig. 4 gezeigt, die beiden mittleren Blechlamellen bei geringem Abstand bis in die Nähe der Spinnbohrungen heruntergeführt, so ergeben sich sehr gleichmäßige Spinnschmelzetemperaturen, was sich auf die Qualität der Mikroglasfasern günstig auswirkt. Aufgrund der gleichmäßigen Spinnschmelzetemperaturen und der dadurch bedingten gleichmäßigen Viskosität der Spinnschmelze unmittelbar vor dem Eintritt in die vielen Spinnbohrungen, sind auch die aus den Spinnbohrungen austretenden Mengenströme während des Spinnvorganges gleichmäßig und konstant.

Eine bevorzugte Ausführung der Dünnschichtheizung ist in Fig. 5 dargestellt. Die Heizlamellen 9 sind hier im Spinnbehälter 6 in drei untereinanderliegenden Zonen angeordnet. Durch Einbringung von drei Lamellen 9 a in der ersten Zone wird durch Verkürzung des Wärmeübertra­ gungswegs die Übertragungszeit auf ein Viertel redu­ ziert. Gleichzeitig vervierfacht sich die Heizfläche und die Wärmeübertragung wird um den Faktor 8 verbessert.

In der zweiten darunterliegenden Zone mit zwei Lamellen 9 b wird die Wärmeübertragung um den Faktor 6 erhöht. In der dritten Zone sind zwei Heizlamellen 9 c in sehr ge­ ringem Abstand voneinander unmittelbar vor der Spinn­ leiste 12 angeordnet. Dadurch erreicht man eine beson­ ders gute Vergleichmäßigung der Temperatur unmittelbar vor den Spinnbohrungen in der Spinnleiste 12. Die ge­ fürchteten Temperaturdifferenzen können praktisch eliminiert werden.

Der Spinnschmelzebehälter nach Fig. 5 mit den fünf Heiz­ lamellen 9 a und 9 b im oberen Querschnittsbereich wäre bei einer Lamellenlänge von z.B. 200 mm für einen Durchsatz von 10 kg/h bis 12 kg/h geeignet. Die un­ mittelbar vor der Spinnleiste 12 angeordneten Lamellen 9 c haben demgegenüber, wie schon erwähnt, hauptsächlich die Aufgabe, die für die Mikroglasfaserherstellung not­ wendige hohe thermische Homogenität zu erzeugen. Von wesentlicher Bedeutung ist dabei, daß die Temperatur­ differenz zwischen den Heizflächen der Lamellen 9 c und der Spinnschmelze gering ist. Diese geringe Temperatur­ differenz kann man bei geringem Lamellenabstand nur deshalb erreichen, weil die Wärmeübertragungsrate auf­ grund des geringen Abstandes von z.B. 5 mm zwischen den Heizlamellen 9 c fünfmal größer ist als im darüber­ liegenden Aufschmelzbereich des Behälters.

Nachstehend sollen noch einmal die wesentlichen Aufgaben und Vorteile der Erfindung zusammengefaßt werden:

• 1. Der Vorteil der Dünnschichtheizung bei der Aufhei­ zung von Materialien mit schlechter Wärmeleitung, wie Mineralschmelzen, liegt darin, daß in einem verhältnismäßig kleinen Materialvolumen eine große Heizfläche zur Verfügung gestellt wird und damit die thermodynamischen Voraussetzungen für die schnelle Einstellung einer vorgegebenen Solltempe­ ratur und die Minimierung von lokalen Temperatur­ gradienten erfüllt werden. Die rasche Wärmeübertra­ gung wird hierbei durch die kurzen Übertragungswege ermöglicht. Darüber hinaus ist der Energiebedarf gegenüber früher deutlich verringert.
• 2. Die Dünnschichtheizungen in den Spinnschmelzebehäl­ tern haben, wie schon erwähnt, die Aufgabe, Wärme­ gefälle in der Schmelze in den langen Spinnschmel­ zebehältern bei kontinuierlichem Betrieb völlig auszugleichen. Eine zusätzliche Aufheizung ist dabei nicht vorgesehen. Die Temperaturdifferenzen zwischen den Blechlamellen und der Spinnschmelze werden hierdurch gleichzeitig in allen Spinnschmel­ zebehältern äußerst gering gehalten.
• 3. Mit den separaten Heizlamellen unmittelbar vor der Spinnleiste an den Spinnschmelzebehältern (Fig. 5) läßt sich eine Temperaturfeinabstimmung und damit eine genaue Anpassung der Mengendurchsätze erzie­ len. Außerdem ist die Verformung der Spinnleisten aufgrund des Festigkeitsverlustes durch Wärmebe­ lastungen auf die Dauer geringer als bei Spinn­ schmelzebehältern aus Platin-Rhodium-Legierungen.

Die erfindungsgemäßen elektrischen Dünnschichtheizungen wurden in erster Linie für die Herstellung von hoch­ schmelzender Mineralwolle bzw. Glasfasern mit einem Durchmesser <10 µm (Feinfasern) entwickelt und haben sich vor allem bewährt, wenn hohe Anforderungen an die Gleichmäßigkeit des Faserdurchmessers gestellt werden. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung be­ schränkt, sondern kann auch beim Verspinnen von Polyme­ ren aus der Schmelze eingesetzt werden, insbesondere wenn die Viskosität der Polymerschmelze eine ausgeprägte Temperaturabhängigkeit zeigt.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Vergleichmäßigung der Temperaturen in Spinnschmelzen, die aus einem Vorherd (2, 3) in einen Spinnschmelzebehälter (6) gespeist werden, da­ durch gekennzeichnet, daß im Spinnschmelzebehälter (6) und/oder im Vorherd (2, 3) eine aus mehreren, parallel geschalteten, durch Stromdurchgang be­ heizten Blechlamellen (9) bestehende Dünnschicht­ heizung (7) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand der Blechlamellen (9) voneinander 5 bis 35 mm insbesondere 3 bis 30 mm beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spinnschmelzebehälter (6) aus einem keramischen Werkstoff besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Flächen der mittleren Blechla­ mellen (9) am größten sind und die Flächen der benachbarten Blechlamellen entsprechend dem V-för­ migen Querschnitt des Spinnschmelzebehälters (6) zu beiden Seiten hin stufenförmig abnehmen (Fig. 3).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fläche der Blechlamellen (9) in Längsrichtung gesehen von ihren Enden zur Mitte hin abnimmt (Fig. 4).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Spinnschmelzebehältern (6) Temperaturfühler angeordnet sind, die mit Tempera­ turreglern zur Konstanthaltung der Temperatur in den Spinnschmelzebehältern (6) verbunden sind und den Heizstrom durch die Blechlamellen (9) regeln.