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Verfahren zum Erzeugen von Fäden oder Fasern aus Glas # Die Erfindung
bezieht sich auf diejenigen Verfahren zum Erzeugen von insbesondere zur Herstellung
von Isoliermatten, Geweben usw. geeigneten Fäden oder Fasern aus Glas und ähnlichen,
in der Hitze plastischen, anorganischen Massen, bei welchen dünne Ströme des geschmolzenen
Glases durch die Bodenöffnungen eines Behälters nach unten ausfließen und zu Fäden
oder Fasern ausgezogen werden.
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Bei den meisten bekannten Verfahren dieser Art erfolgt die Formgebung
der dünnen Ströme oder Fäden durch die Ausflußöffnungen oder -düsen selbst, die
demnach sehr eng sein müssen. Diese engen Düsen verstopfen sehr leicht und geben
dadurch Anlaß zu Unterbrechungen des Ziehvorganges. Außerdem müssen die die Öffnungen
oder Düsen enthaltenden Stücke einer starken Beheizung unterworfen werden, was einen
sehr raschen Verschleiß derselben zur Folge hat. Die mit den Düsen versehenen Stücke
sind teuer in der Herstellung, und ihre Auswechslung stellt eine zeitraubende und
empfindliche Arbeit dar. Nun hat man auch schon das Glas über in oder an den Ausflußöffnungen
angebrachte nadelartige Elemente oder in nadelartige Elemente endende Führungsstücke
in der Weise geleitet, daß das Glas an Teilen der Oberflächen dieser Elemente entlang
strömt und an ihren Enden in Form feiner Fäden oder Fasern abgezogen wird. Hierbei
können die eigentlichen Ausfiußöffnungen größer gehalten werden, da sie nicht mehr
in
dem bisherigen Maße für .den Durchmesser der entstehenden Fäden
oder Fasern bestiminend sind. Die Führungsstücke bestehen beispielsweise aus in
die Ausflußöffnungen eingesetzten, mit der Spitze nach unten gerichteten Kegeln
oder aus an einer Seite der Üff-" nungen angebrachten, schräg abwärts gerichteten
und spitz zulaufenden muldenförmigen Lippen. Nach einem noch nicht veröffentlichten
Vorschlag fließt das Glas aus einer oder mehreren Öffnungen auf einen Verteilerkörper,
der wellenförmig sein oder die Form eines Rechens oder Kammes haben kann. Der Verteilerkörper
kann als elektrischer Widerstand ausgebildet sein und durch ihn das Glas auf die
für das Fadenziehen erforderliche Dünnflüssigkeit erhitzt werden. Die Verteilung
des Glases auf dem Körper kann hierbei aber nur eine ungleichmäßige sein, und dementsprechend
werden von den Spitzen des Körpers ungleichmäßig starke Fäden oder Fasern abgezogen.
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Gemäß der Erfindung wird durch jede einzelne vorgesehene Bodenöffnung
ein nadelartiges Element hindurchgeführt und so angeordnet, daß das Glas durch sein
Eigengewicht über die ganze Oberfläche dieser Elemente strömt, wobei diese zur Regelung
der Temperatur des an ihnen entlang strömenden Glases unmittelbar und unabhängig
von dem Glas auf eine solche Temperatur aufgeheizt werden, daß das entlang strömende
Glas eine Überhitzung erfährt, durch die es in seinem Inneren heißer wird als an
der Oberfläche.
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Bei diesem Verfahren ergeben sich aus allen Ausflußöffnungen völlig
gleichmäßige Fäden oder Fasern. Durch das Heißerwerden des Inneren der Fäden oder
Fasern befinden sich diese in einem Zustand von Temperaturverteilung, der bei plötzlicher
Abkühlung des Fadens den Eintritt jenes Spannungszustandes begünstigt, der für die
Härtung charakteristisch ist. Um den Härtungszustand zu erreichen, muß man bekanntlich
bei Glasgegenständen die äußeren Schichten der Gegenstände schneller abkühlen als
ihren Kern. Dieser Zustand läßt sich um so leichter erreichen, je höher vor der
Abschreckung die Temperatur des inneren Teiles der Gegenstände im Verhältnis zu
derjenigen der äußeren Teile ist.
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Die nadelartigen Elemente können aus einem geeigneten Baustoff hergestellt
sein. Die Wahl des Stoffes richtet sich besonders nach der Heizungsart der Elemente,
nach der ihnen gegen die chemische Einwirkung des Glases zu erteilenden Widerstandsfähigkeit
und außerdem nach der Form und Anordnung, welche man den betreffenden Elementen
geben will. Je nach den Verhältnissen kann man für die nadelartigen Elemente Platin.
Platin-Rhodium, Wolfram, Graphit, gewisse feuerfeste, keramische Stoffe usw. verwenden.
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ach einer besonderen Ausführung des Verfahrens werden die nadelartigen
Elemente durch Induktion mittels einer von einem Hochfrequenzstrom durchflossenen
Spule geheizt. Auch kann man die Elemente in der Weise heizen, daß man elektrischen
Strom unmittelbar durch sie hindurchleitet, in welchem Fall die Elemente als Widerstände
wirken. Schließlich kann auch die Beheizung durch Wärmeleitung erfolgen, indem man
Teile der Elemente in unmittelbare Berührung mit einem Heizorgan bringt.
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ach der Erfindung kann man die Elemente auch als Elektroden arbeiten
lassen, um durch sie elektrischen Strom in das Glasbad einzuführen. Zu diesem Zweck
kann man die nadelartigen Elemente elektrisch in bestimmte Gruppen unterteilen und
Jeder dieser Gruppen die Rolle einer Elektrode geben. Man kann auch den nadelartigen
Elementen. die zusaminen eine Elektrode bilden, eine oder mehrere Hilfselektroden
zuordnen, welche die übliche Form haben und für die Bildung der Glasströme nicht
benutzt werden.
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Es lassen sich auch verschiedene der erwähnten- Heizungsarten miteinander
kombinieren.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nimmt das Glas ganz von selbst
die Form eines dünnen Stromes an, und die aus diesem erhaltenen Fäden sind an Güte
denjenigen Fäden, welche aus Düsen ausgezogen werden, erheblich überlegen.
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Die vom Glas auf den nadelartigen Elementen gebildete Schicht kann
man beliebig dünn gestalten, weil sie sich auf jede gewünschte Temperatur bringen
läßt, ohne daß man deshalb auf die Temperatur des Glases im Ofen einwirken müßte.
Die Temperatur der dünnen Schichten läßt sich auch dadurch beeinflussen, daß man
die Länge der nadelartigen Elemente, auf welcher das Glas mit den Elementen in Berührung
kommt-ändert, und zwar läßt sich diese Änderung während des Herstellungsvorganges
vornehmen.
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Es ist ferner noch zu bemerken, daß, wenn das Glas durch ein Element
erhitzt wird. welches wie bei der Erfindung vollständig von dem Glas umgeben ist,
sich eine vollkommene Ausnutzung der dein Element zugeführten Wärme ergibt.
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Zwecks Ausziehens der Glasströme können auf diese geeignete Mittel
zur Einwirkung gebracht «-erden. So kann das Ausziehen beispielsweise mittels eines
Dampf- oder Heißgasstromes oder durch bewegte Organe (Walzen usw. ) erfolgen.
In
der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform einer'" zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Vorrichtung in einem Schnitt dargestellt.
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Der Boden der das geschmolzene Glas enthaltenden Wanne i ist mit Öffnungen
2 versehen. In der Mitte jeder Öffnung befindet sich ein nadelförmiges Element 3,
welches in geeigneter Weise z. B. von einer über dem Glasbad angebrachtenStütze4
getragen wird. Das Element 3 endet in seinem unteren Teil in einer feinen Spitze
3a. , Das Glas fließt durch seine eigene Schwere durch jede Öffnung 2 entlang der
Nadel 3, indem es diese in Form einer dünnen Haut umgibt. Von der Spitze 311 der
Nadel fließt das Glas als feiner Strom s ab.
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Das Fließen des Glases durch die Öffnung 3 wird durch seine Temperatur
beeinflußt. Je nach der Temperatur, die man der Nadel 3 in der Zone 6 erteilt, regelt
man die Temperatur des Glases in dieser Zone und dementsprechend auch die Durchflußmenge
des Glases. Deshalb hängt die Durchflußmenge nicht mehr unmittelbar von der Temperatur
des Glases in der Wanne i ab. Die letztere braucht deshalb nicht mehr so hoch zu
sein, wie es sonst nötig wäre, um einen genügenden Durchfluß durch die Öffnung :2
zu erhalten, wenn sich in dieser das geheizte nadelförmige Element nicht befände.
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Das Heizen des nadelförmigen Elementes erfolgt in der gezeigten Ausführung
durch Induktion mittels einer von einem Hochfrequenzstrom durchflossenen Spule 7.
Im Inneren der Spule kann konzentrisch zur Nadel 3 eine Wärmeisolierhülse angeordnet
werden. Die Heizung des nadelförmigen Elementes kann allgemein so gestaltet werden,
daß sich von einer zur anderen Zone verschiedene Wirlzungen ergeben, so daß es möglich
ist, zu erreichen, daß das Glas einem gegebenen Gesetz von Temperaturänderungen
unterworfen wird.
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Die Länge des von der dünnen Glasschicht bedeckten Teiles des Elementes
3 kann in einfacher Weise dadurch geändert werden, daß dieses Element in senkrechter
Richtung verstellt wird.
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Beim Verlassen des nadelartigen Elementes wird der von diesem gelieferte
Glasstrom 5 durch geeignete Mittel, z. B. durch Dampf-oder Heißgasgebläse, oder
durch mechanische Ziehmittel, wie Ziehrollen, Wickelspulen, zu Fasern oder Fäden
umgewandelt.
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Die Zahl der verwendeten nadelartigen Elemente ist veränderlich und
richtet sich nach der Zahl von Glasströmen, die man gleichzeitig aus ein und demselben
Behälter austreten lassen will. Unter nadelartige Elemente sind Körper von kleinem
Querschnitt zu verstehen, die irgendeine beliebige Form haben und in einer mehr
oder weniger scharfen Spitze endigen.