DE699390C - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen von Fasern,n, aus Glas usw. - Google Patents

Description

Die Erfindung "bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen von Fasern aus in der Hitze plastischen Massen, insbesondere von Fasern aus Glas, und Vorrichtungen zum Ausführen dieses Verfahrens. Die Erfindung betrifft dasjenige bekannte Verfahren, bei welchem die in einem dünnen Strom ausfließende Masse durch einen im wesentlichen in ihrer Fließrichtung geleiteten Gasstrom zu feinen Fasern ausgezogen wird.

Das Neue der Erfindung besteht darin, daß der das Ausziehen bewirkende Gasstrom nur

■ · an der einen Seite des Massestromes auf diesen gerichtet und gleichzeitig der Zutritt atmosphärischer Luft an dieser Seite, wenigstens oberhalb der Stelle des Auftretens des Gasstromes auf den Massestrom verhindert und nur von der gegenüberliegenden Seite gestattet wird, wobei der entstehende Gasfaserstrom, solange "die Fasern noch' bildsam sind, in einer die gewünschte Form der Fasern bestimmenden, insbesondere eine Richtungsänderung des Stromes bewirkenden Bahn, z. B. von Zickzack- oder Kurvenform, geführt wird.

Dadurch, daß der Gasstrom nur an einer Seite des Massestromes wirkt und durch ihn atmosphärische Luft nur von der gegenüberliegenden Seite angesaugt wird, werden die Masseströme bzw. die aus ihnen entstehenden

Fasern von der angesaugten Luft auf bzw. in den Gasstrom gedruckt und gezwungen, mit dem Gasstrom die gleiche vorgeschriebene Bewegungsbahn zu durchlaufen. Da diese Bahn

5 vorzugsweise Zickzack- oder Kurvenform hatj;"^:. der Vorrichtung,

lassen sich in einfacher Weise gekrümmte oder gekräuselte Fasern erzielen. Durch die Anwendung des Gasstromes an nur einer Seite des Massestromes ergibt sich auch im Ver-¹ ίο gleich zu den bisher bekannten Blasverfahren eine erhebliche Verminderung des Verbrauches an Gas.

Bei einem Verfahren zum Erzeugen von Glasfasern ist es bereits bekannt, einen Gasstrom nur an einer Seite auf die Fasern wirken zu lassen. Hierbei handelt es sich aber picht um das Blasverfahren, bei dem der Gasstrom das Ausziehen der dünnen Masseströme zu Fasern bewirkt, sondern um das sogenannte Schleuderverfahren, bei welchem die geschmolzene Masse infolge der Fliehkraft in Tropfenform aus öffnungen eines schnell umlaufenden Behälters austritt und die austretenden Glastropfen die zu bildenden Fasern nach sich ziehen. Der hierbei auf die Fäden oder Fasern seitlich aufgeblasene Druckluftstrom hat den Zweck, die Fäden zu zerreißen bzw. vom Behälter abzureißen, um möglichst zahlreiche kurze Fasern zu bilden. Überdies bläst der Druckluftstrom die Fasern in einen geschlossenen Kanal, so daß von der gegenüberliegenden Seite keine atmosphärische/Luft angesaugt werden kann.

Zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung wird eine Vorrichtung benutzt, welche aus einem Vorratsbehälter für die geschmolzene Masse mit Ausflußöffnungen für die .Masseströme Und unterhalb der Ausflußöffnungen angeordneten, im wesentlichen in Richtung der Masseströme wirkenden Blasdüsen besteht. Erfindungsgemäß werden bei einer ■derartigen an sirfh bekannten Vorrichtung Blasdüsen nur an einer Seite der Fließbahn der Masse- oder Faserströme angeordnet und zwischen ihnen und dem Boden des Vorratsbehälters Abschlußkörper zur Verhinderung ■des Zutritts atmosphärischer Luft an dieser Stelle des Massestromes vorgesehen, während unmittelbar unter der Blasdüse ein Leitschirm für den Gasfaserstrom angebracht ist, der beispielsweise eine kurvenförmig verläufende Oberfläche besitzt und einstellbar sein kann. In der Zeichnung sind einige beispielsweise Ausführungsformen von Vorrichtungen, gemaß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Abb. ι einen senkrechten Schnitt durch eine solche Vorrichtung,

Abb. 2 einen Einzelscbnitt durch das^; Gebläse nach Linie 2-2 der Abb. 1, - - : Abb. 3 einen, weiteren Schnitt durch das Gebläse,- -. ■·-■

Abb. 4 einen waagerechten Schnitt durch das Gebläse nach Linie 4-4 der Abb. 1,

Abb. 5 bis 8 Schnitte durch verschiedene voneinander abweichende Ausführungsformen

Abb. 9 eine Schnittansicht mit einem nur an einer Seite angeordneten Gebläse, aber ohne Leitschirm.

In den Abbildungen bezeichnet 10 den Boden eines Glasofens oder eines Vorherdes an einem solchen mit einer Kammer 11, die ständig mit geschmolzenem Glas aufgefüllt ist... Unter der Kammer 11 ist eine Buchse 12 vor-' gesehen, welche durch einen Ring 13 und Stützen 14 o. dgl. auswechselbar in Stellung gehalten wird. Die Buchse 12 besteht zweckmäßig aus einem Block feuerfesten Materials 15, der zweckmäßig aus zwei Hälften 16 und 17 gebildet ist, die derart zusammengesetzt sind, daß sie zwischen sich eine Ausnehmung oder einen Trog keilförmiger Gestalt mit nach oben auseinanderlaufenden Seitenwänden bilden. Diese Ausnehmung besitzt ein Innenfutter 18 aus Platin, welches am oberenRande mit'einem breiten Flansch 19 versehen ist, der auf der Oberseite des Blockes 15 aufliegt und die Stoßstelle zwischen diesem .und der Unterseite des Bodens 10 des Vorherdes ausfüllt. Am oberen äußeren Rande des Blockes 15 ist eine ringförmige Aussparung 20 zur Aufnahme eines Kühlrohres 21 gebilde't, welches zweckmäßig in einem Sillimanitzement o. dgl. eingebettet ist und nahe dem äußeren Rande des Flansches 19 liegt. Dieses Kühlrohr 21 führt die überschüssige Wärme ab und dient gleichzeitig dazu, eine Dichtung zu bilden, welche verhütet, daß flüssiges Glas aus der Kammer .11 zwischen den Flächen der Buchse 12 und des Bodens 10 des Vorherdes durchsickert. Die Dichtung wirkt in der Weise, daß das Kühlrohr etwa bis zu ihm gelangendes Glas zum Erstarren bringt.

Das Futter 18 ist oben durch, ein Sieb 22 abgedeckt, welches zweckmäßig aus Platin besteht und mit dem inneren Rand des Flansches 19 verschweißt ist. Das Sieb 22 dient * dazu, feste Fremdstoffe, wie Steine o. dgl., zurückzuhalten. Das Futter 1.8 besitzt an seinem unteren Ende eine Reihe von öffnungen 24, von denen jede mit einem nach unten' vorstehenden Nippel 25 versehen ist. Diese Nippel verhüten, daß die aus den öffnungen 24 ausfließenden Ströme geschmolzenen Glases sich miteinander vereinigen. .

In einem gewissen Abstand unter den Nippeln 25, etwa übereinstimmend mit den aus diesen austretenden Glasströmen, ist ein Gebläse 26 angeordnet. Um zu verhüten, daß der austretende Blasstrom zwischen dem Geblase 26 und der-Unterseite der Hälfte 16 des Blockes 15 atmosphärische Luft öder Gase , ·

ansaugt, ist zwischen dem Gebläse und dem Block eine Asbestdichtung 27 o. dgl. vorgesehen. ·

Das Gebläse 26 (Abb. 3) besitzt eine Reihe nach unten gerichteter Düsen 30, die von einer Druckkammer 31 ausgehen, welche-sich in der Längsrichtung des Gebläses erstrecken. Diese Kammer 31 wird von einer unteren Platte 3 und einer oberen Platte 33 gebildet, die durch Schrauben 34 zusammengehalten werden. Der Rand: 36 der unteren Platte 32, welche die Seitenwand des Gebläses bildet, ist in der Richtung auf den Glasstrom hin leicht geneigt. Der obere Teil 'dieser Wand 36 besitzt Einschnitte oder Rillen, die einen kleinen Abstand voneinander haben und zusammen mit einem Flansch 37 der oberen Platte 33, der die Wand 36 übergreift, die Düsen bilden. An dem'einen Ende des Gebläses ist an der unteren Platte 32 ein Träger 40 befestigt, der '- das Gebläse in dem geeigneten Abstand von den Düsen 25 hält. An dem anderen Ende des Gebläses ist mittels Schrauben 42eine Leitung 41 befestigt, von der Kanäle 43 in die Druckkammer 31 münden.

Überhitzter Dampf oder ein anderes Gas unter Druck wird dem Gebläse durch eine Leitung zugeführt, die aus einem Stutzen 45 besteht, welcher durch eine Verbindung 46 an eine nicht gezeigte Speiseleitung angeschlossen ist. Am unteren "Teil der Wand 36 ist, eine Verlängerung derselben bildend, ein Blechschirm 50 befestigt, der verschiedene Längen und Formen haben kann, um die Glasfasern nach unten zu einem, nicht gezeigten Förderer oder sonstwie abzuführen und die aus dem Gebläse kommenden Gasströme sowie die aus der umgebenden Luft angesaugten Ströme über eine bestimmte Bahn zu lenken. Die An-Ordnung dieses Schirmes ermöglicht es, daß der geschmolzene Massestrom in den aus dem Gebläse kommenden Gasstrom hineingezogen und in dessen Wirkungsbereich gehalten wird. Der Raum'zwischen dem oberen Teil des Gebläses und der Unterseite des Blockes 15 ist durch die Asbestplatte 27 geschlossen, so daß die Gesamtheit der angesaugten Luft nur von einer Seite kommt und den Strom geschmolzenen Glases im Innern des Dampf- oder Gasstromes hält, wo dieser die stärkste ■Ziehwirkung ausübt.· Auf dem gebogenen Schirm 50 bilden die Fasern ein regelmäßiges Vlies und nehmen, da sie noch plastisch sind, die Form der Oberfläche dieses Schirmes an. Die gekrümmte Oberfläche des Schirmes und der Austrittswinkel des Blasstromes zum Schirm kann mannigfachen Veränderungen bezüglich Länge und. Krümmungshalbmesser • unterworfen werden. Es ist·hierdurch möglieh, Fasern- mit ganz bestimmter Wellung zu erzeugen. Für die Herstellung einer groben, zur Verwendung in Filtern dienenden Faser ist beispielsweise festgestellt worden, daß es vorteilhaft ist, jeder Faser eine gewisse WeI-lungjzu geben, damit die Fasern sich in geeigneter Weise verfilzen, wenn sie auf ein in Bewegung befindliches Förderband zur Ablage gebracht werden.

Um das Anlegen der Fasern zu bewirken, hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, nur einen unter verhältnismäßig geringem Druck stehenden Gasstrom zu verwenden, so daß die mitgerissenen Gase die Glasströme in der Nähe des Schirmes und in Anpassung an dessen Oberfläche halten. Wenn man einen Gasstrom von hohem Druck verwendet/zeigt sich das Bestreben, daß die Glasfasern sich von der Oberfläche des Schirmes entfernen und einer Linie folgen, die in der Richtung des Gasstromes an den Düsen geht. Durch verschiedene Regelungen der Temperaturen der Auslaßbuchse und des Vorherdes, des Druckes des Gebläses, der Lage und des Blaswinkels des Gebläses, der Abmessungen der öffnungen der Nippel 25 und durch Änderung der Lage, Länge und Form des Schirmes 50 ist es möglieh, jede gewünschte Art von Fasern herzustellen.

Bei der in Abb. 1 gezeigten Ausführungs-. form läßt sich, wenn beispielsweise das geschmolzene Glas aus Nippeln 25 mit. einem Durchmesser von etwa 3 mm bei einer Temperatur von ungefähr 1150⁰ C austritt, bei Anwendung eines Gebläsedruckes von, 1,4 bis 4,2'kg/cm² ein fortlaufender Faden von einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,065 mm, erzeugen. Erhöht man den Druck des Gebläses, so entstehen Fasern, und zwar nehmen Durchmesser und Länge der Fasern allmählich mit steigendem Druck ab. Bei einem Druck von 4,2 bis 7 kg/cm² bleibt die durchschnittliche Faserlänge mit etwa 760 mm konstant und, wenn der Druck von 7 auf 10 kg/cm² gebracht wird, verringert sich die Faserlänge allmählich auf 450 bis 350 mm, bis bei einem Druck von 11,2 kg/cm² die mittlere Länge der Fasern unter 30 cm liegt.

Bei- dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 5 '" ist das Gebläse in einem bestimmten Winkel zu den austretenden Glasströmen geneigt und weist einen kurzen Schirm 50 auf, der eine Länge von etwa 75 mm und einen Krüm,-mungshalbmesser von ungefähr 140 mm hat. Bei dieser Ausführung wird der mitgerissene Luftstrom· am oberen Teil des Schirmes heftig abgelenkt. Die mit α bis g bezeichneten Linien stellen die Bewegungsbahnen der Fasern dar, welche sie einnehmen, ^venn sie mit allmählich größer 'werdenden Drücken aus dem Ge² blase geblasen werden. Die Bahn α ergibt ich bei Verwendung eines kleinen Gebläsedruckes von ungefähr 1,4 kg/cm²» Das Er-

zeugnis hat einen Durchmesser von etwa 0,125 bis 0,150 mm und ist von endloser Länge (Faden). Steigert man den Gebläsedruck allmählich bis zu 11,2 kg/cm², *so verringert sich der mittlere Durchmesser bis unter 0,025 mm, und die durchschnittliche Länge des Erzeugnisses fällt auf unter 30 cm. Diese Änderungen in den Abmessungen der Fasern in Abhängigkeit von den Veränderungen des Gebläsedruckes finden nicht notwendigerweise im gleichen Verhältnis statt, vielmehr können sie teils im gleichen Verhältnis und teils im umgekehrten Verhältnis zur Änderung des Druckes sein.

Bei der Ausführungsform nach Abb. 6 liegt die Wand 36 senkrecht zum austretenden Glasstrom, und der obere Rand des Schirmes 50 steht über der unteren Platte 32 vor. Bei dieser Anordnung ergibt sich für die Glasfasern eine Bahn, welche scharf um den von dem Schirm zur Wand 36 gebildeten Vorsprung abbiegt. Bei dieser Ausführung besitzt der Leitschirm allmählich sich ändernde und gegebenenfalls nach entgegengesetzten 2S Richtungen gebogene Kurven, an denen sich die Fasern während ihrer Erzeugung dicht vorbei bewegen. Bei einem Gebläaedruck von ungefähr 10 kg/cm² kann man Fasern von einer mittleren Länge von 200 mm und einem Durchmesser von 0,050 mm herstellen.

Bei der Ausführung nach Abb. 7 ist" die Wand 36 unterhalb des Gasaustrittes um einen Winkel von 12⁰ zur Senkrechten nach hinten geneigt, was das Gegenteil der üblichen Neigung ist. Hierbei ist die obere Ecke des Schirmes 50 stromlinienartig abgerundet. Der Schirm besitzt verhältnismäßig scharfe Kurven, die zu der Ausführung nach Abb. 6 etwa entgegengesetzt gerichtet sind. Mit dieser Ausführung erhält^man bei einem Gebläsedruck von etwa 10,8 kg/cm² Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,030 mm und einer durchschnittlichen Länge von 200 mm. Wenn der Winkel der Wand 36 in die in Abb. 1 gezeigte Richtung gelegt wird, erhält man Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von weniger als 0,025mm und einer Länge von ungefähr 500 mm.

Abb. 8 zeigt eine Anordnung, bei welcher die Wand 36 nach innen geneigt, aber mehr von dem Glasstrom entfernt ist als bei der Ausführung nach Abb. 7. Der Schirm 50 besitzt gleichmäßig verlaufende Kurven. Man erhält hier ähnliche Ergebnisse wie die für die Abb. 7 angeführten. Es wird bemerkt, daß die .angeführten Ausführungsformen nur Beispiele darstellen und daß man Fasern verschiedener Abmessungen und Arten durch geeignete Änderungen der verschiedenen mitwirkenden Faktoren erreichen kann.

Abb. 9 zeigt eine Ausführung ähnlich Abb. 1, aber ohne Leitschirm für die Fasern. Die Blasdüsen 30 sind in einem gewissen Abstand unter den Nippeln 25 angeordnet und in einem spitzen Winkel zu den aus den Nippeln 25 tretenden Glasströmen, also im wesentlichen in deren Fließ richtung, gerichtet. Dabei haben die Glasströme praktisch nicht das Bestreben, in den Dampf oder Gasstrom einzudringen, vielmehr bewegen sich die Glasströme auf und längs der Oberfläche des Dampf- oder Gasstromes, und obwohl man annehmen sollte, daß ein gegen einen Glasstrom in der gezeigten Weise gerichteter Dampf strom den Glasstrom abdrückt und ein Ausziehen desselben zu Fasern verhindert, ist festgestellt worden, daß der Glasstrom und der Dampf strom sich zusammen bewegen und der Glasstrom zu einer feinen Faser ausgezogen wird. Bei einem Gebläsedruck von etwa 10 kg/cm² wird ein Glasstrom, der aus Nippeln mit einem Durchmesser von 3,125 mm austritt, in feine Fasern umgewandelt, die einen mittleren Durchmesser von 0,050 mm und eine mittlere Länge von ungefähr 100 mm haben.

Die Leitschirme können in ihrer Höhenlage verstellbar sein.

Es ist verständlich, daß an den beschriebenen und gezeigten Verfahrens- wie Vorrichtungsformen Änderungen vorgenommen wer- go den können, ohne von der Erfindung abzuweichen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   ι . Verfahren zum Erzeugen von Fasern, insbesondere gekrümmten oder gekräuselten Fasern, aus Glas und anderen in der Hitze plastischen Massen, bei welchem die in einem dünnen Strom ausfließende Masse durch einen im wesentlichen in ihrer Fließrichtung geleiteten Gasstrom zu feinen Fasern ausgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom nur an der einen Seite des Massestromes auf diesen gerichtet und gleichzeitig der Zutritt atmosphärischer Luft an dieser Seite, wenigstens oberhalb der Stelle des Auftreffens des. Gasstromes auf den Massestrom, verhindert und nur von der gegenüberliegenden Seite gestattet wird, wobei u ο der entstehende Gasfaserstrom, solange die Fasern noch bildsam sind, in einer die gewünschte Form der Fasern bestimmenden, insbesondere eine Richtungsänderung des Stromes bewirkenden Bahn, z.B..von Zickzack- oder Kurvenform, geführt wird.
2. 2. Vorrichtung zur Ausübung des. Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Vorratsbehälter für die geschmolzene Masse mit Ausflußöffnungen für die Masseströme und unterhalb>der Ausfluß-Öffnungen angeordneten, im. wesentlichen

   in Richtung der Masseströme wirkenden Bläsdüsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Blasdüsen (26) nur an einer Seite der Bahn der Masse- oder Faserströme angeordnet, zwischen ihnen · und dem Boden des Vorratsbehälters (15) Abschlußkörper (27) zur Verhinderung des Zutritts atmosphärischer Luft an dieser Stelle des Massestromes vorgesehen sind und unmittelbar unter der Blasdüse (26) ein Leitschirm (50) mit vorzugsweise kurvenförmig verlaufender Oberfläche für den Gasfaserstrom angeordnet ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitstrom einstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen