DE740929C

DE740929C - Verfahren und Vorrichtung zum Abziehen feinster Glasfaeden

Info

Publication number: DE740929C
Application number: DESCH123326D
Authority: DE
Inventors: Werner Schuller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1941-09-30
Filing date: 1941-09-30
Publication date: 1943-11-01
Also published as: FR880084A; CH226242A; BE444645A; NL59268C; CH236242A; BE446439A; FR52224E

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Abziehen feinster Glasfäden Zum Erzeugen feinster spinnbarer Glasfasern und Glasfäden werden kleine Schmelzöfen benutzt, deren Schmelzraum aus einem Behälter aus Platin oder einer geeigneten Platinlegierung besteht, in dessen Boden eine Vielzahl von ebenfalls aus Platin bestehenden Düsen oder Glasaustrittsöffnungen angeordnet ist. Zum Speisen dieser Öfen dienen Glasscherben oder Glaskugeln. Neuerdings werden zum gleichmäßigen Speisen derartiger Öfen Glasscheiben möglichst in der ganzen Breite des Ofens verwendet, die in das Schmelzbad eintauchen und in diesem abschmelzen. Dieses Verfahren setzt jedoch hohe Schmelztemperaturen von etwa iq.oo°C und eine gewisse Höhe des Glasstandes über der Düsenplatte im Boden des Schmielzb,ehälters voraus, um die von der Auflösung der eintauchenden Glasplatte herrührenden kälteren Glasströmungen möglichst auszugleichen. Die durch die hohe Temperatur des Schmelzbades erzielte geringe Zähflüssigkeit der Glasschmelze bedingt sehr kleine Düsenl6cher von etwa o,25 mm Durchmesser, um feinste Fäden abziehen zu können. Bläschen oder die geringsten Unreinigkeiten im Schmelzbad führen dann zur Verstopfung von einzelnen Düsenlöchern und demgemäß zu Fadenbrüchen. Das einzige Metall für den Schmelzofen, der als elektrischer Widerstandsofen gebaut wird, das bisher derartig höhen Temperaturen und dem Glasangriff widersteht, ist Platin bzw. eine geeignete Platinlegierung, wodurch für das Verfahren erhebliche Kosten entstehen. Alle Versuche, einen Ersatz für Platin zu finden, sind bisher gescheitert, da die hohen Temperaturen und die Konstruktion des Schmelzofens in der Art des Verfahrens bedingt sind.
Es bestehen auch Verfahren und Vorrichtungen, bei denen spinnbare Glasfäden von Glasstäben mit unmittelbarer oder mittelbarer Erwärmung jeden Glasstabendes abgezogen werden. Ein einwandfreies fortlaufendes Abziehen feinster Glasfäden unter 5 ,u ohne Fadenbruch, besonders für die Erzeugung von Glasseide, ist jedoch kaum möglich. Das gilt auch für ein älteres Verfahren, bei- dem ein Glasstab in ein zylindrisches, unten im stumpfen Winkel zugespitztes Chamottestüc'k gestellt und die Fadenabzugsstelle durch die Flamme eines Bunsenbrenners .erhitzt wird.
fit diesem Verfahren sind nur ganz grobe Glasfäden herzustellen, da hier der übergang vom Glasstab zur Spinnspitze zu kurz ist und weiter die Voraussetzung zur Erzeugung feinster Fäden unter. 5 ,u, nämlich das Vorhandensein und die Dvnnflüs@sigkeit eines Schmelzbades, fehlt.
Zum Abziehen feinster Glasfäden dient nach der Erfindung ein Verfahren, bei dem in oben offene und im Boden mit Düsen; versehene einzelne klei e Schmelzbehälter Glaskörper, zweckmäßig Aasstäbe oder Glasstangen, von solchem Querschnitt eingeschoaben werden und die Wände der Glasschmelzbehälter auf solcher Temperatur gehalten werden, daß die Glaskörper durch Berührung mit den Wänden der Glasbehälter abschmelzen und die Behälter derart mit Glas anfüllen, daß die Glasschmelze nach oben aus den Schmelzkammern herausquillt und eine halbstarre Glasdichtung zwischen den Glaskörpern und den Wandungen der Glasschmelzbehälter bildet, so daß der nachgeschobene Glaskörper eine Kolbenwirkung auf die in dem Schmelzbehälter befindliche Glasschmelze ausüben kann.
Die Einzelheiten dieses neuen Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung sind im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nähererläutert. Es zeigen: Fig. i einen Schnitt durch einen Teil der Vorrichtung bziv. einen Glasschmelzbehälter in vergrößertem Maßstab.
Fig. 2 einen Querschnitt durch die gesamte Vorrichtung, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig.2. ' In der Zeichnung stellen dar: i einen Glasstab, 2 einen Schmelzbehälter, in den der Glasstab in Richtung A eingeführt wird, 3 eine Heizkammer, die von Chamotteplatten 4. und 5 begrenzt ist, die gleichzeitig den Schmelzbehälter 2 halten, 6 und 7 Isolierkörper und 8 ein Metallgehäuse, das die ganze Vorrichtung-umschließt bzw. zusammenhält.
Der Glasstab i wird beispielsweise durch Spindel- oder Walzenantrieb automatisch in Richtung A vorgeschoben und dabei gleichmäßig in den Schmelzbehälter 2 eingeführt, der sich nach unten verjüngt und zweckmäßig die Form eines längeren Konus aufweist. Sobald der Glasstab, der im Durchmesser so bemessen ist, daß er im wesentlichen den Schmelzbehälter ausfüllt, mit der hocherhitzrung kommt, schmilzt er ab, so daß sich die Schmelzkammer füllt. Da diese Kammer 2 nach oben offen ist, so wird erweichtes Glas bei Arbeitsbeginn in Pfeilrichtung B nach oben gedrückt, diese Masse erstart in der kälteren Zone bei 9, so daß sich -dort ein ring- und pilzförmiger dichter Glasabschluß bildet. Das pilzförmige Erstarren des Glases bei 9 wird erfindungsgemäß durch Anordnung des Isolierkörpers 6, der zweckmäßig eine konische Aussparung io aufweist und den Glasstab i beim Eintritt in die Kammer vor Strahlungswärme schützt, begünstigt. Dieser pilzförmige dichte Abschluß bleibt jedoch noch so nachgiebig, daß der Nachschub 'des Glasstabes i nicht behindert wird. Der vorbeschriebene Glasstab, der durch den pilzförmigen Abschluß 9 abgedichtet ist, übt jetzt einen Kolbendruck auf die unter dem Glasstab gebildete Glasschmelze i i aus, so daß die Glasschmelze, unabhängig von kleinen Temperaturschwankungen, zwangsläufig durch die untere düsenartige öffnung 12 des Schmelzbehälters 2 herausgedrückt wird, um die Spinnspitze 13 zu bilden, von der der Glasfaden 1q. abgezogen ,wird.
Bei diesem zwangsläufigen Herauspressen der Glasschmelze ist nicht mehr eine geringe Zähflüssigkeit der Glasschmelze in der Schmelzkammer bzw. die Anwendung hoher Temperaturen von etwa iq.oo°C erforderlich, sondern man kann mit wesentlich niedrigeren Erhitzungstemperaturen, etwa zwischen 85o bis iioo°C, in der Schmelzkammer auskommen.
Diese niedrigeren Temperaturen machen es nun möglich, das teure Platin für die Schmelzkammer durch andere Werkstoffe zu ersetzen. Erfindungsgemäß besteht daher der in Fig. i gezeigte Schmelzbehälter aus einem zweckmäßig geschliffenen konischen Chamottekörper 15, der zur Sicherheit noch von einem dünnen Metallmantel 16 aus hitzebeständigem Stahl, z. B. Chromnickelstahl, umschlossen wird. Da Chromnickelstähle jedoch bei Berührung mit einer Glasschmelze oxydieren, was zu Verstopfungen des Düsenaustrittes 12 führen könnte, so besteht erfindungsgemäß die Düse 17 aus einem Platinring, der in geeigneter Weise auswechselbar mit dem Stahlmantel verbunden, z. B. verschraubt ist. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, bei denen ein größerer Schmelzbadbehälter aus Platin hergestellt werden mußte, ist bei der neuen Vorrichtung Platin für die kleinen Schmelzbehälter 2 nicht erforderlich, sondern der Platinverbrauch beschränkt sich allein auf einen kleinen Düsenring 17.
Da bei der neuen Vorrichtung die Glaskann, wie bekannt, die Düse i--, eine verhältnismäßig große 'Öffnung von Beispielsweise 2 mm haben, so daß einmal Verstopfungen seltener sind und weiter sich eine im Ver- hältnis zu den bekannten Platinöfen mit etwa nur o,25 mm großen Düsenöffnungen eerhältnismäßig dicke und lange Spinnspitze 13 ergibt, die beim Ausziehen ziemlich elastisch und unempfindlich ist, so daß Fadenbrüche weitgehend, auch bei Unregelmäßigkeiten in der Schmelze, vermieden werden. Die verhältnismäßig große Düse 12 kann durch Bläschen oder kleine Unreinigkeiten nicht verstopft' werden, und ein durch die Düse mitgenommenes Bläschen verwandelt sich beim Fadenausziehen in eine feinste Kapillare, ohne daß dadurch der Faden reißt. Es hat sich gezeigt, daß mit der Vorrichtung nach der Erfindung bei gleicher Düsenöffnung von etwa 2 mm sich Glasfäden in verschiedener Feinheit, z. B. 8,u, 5#e oder 3,u, -ausziehen lassen, wobei die Fadenfeinheit nur durch die Größe des Nachschubes des Glasstabes i bzw- mit dem hierdurch veränderten Druck in dem Schmelzbehälter geregelt werden kann. Die eigenartige Einführung und Durchführung des Glases in dem Schmelzbehälter gewährleistet einen gleichmäßigen Erhitzungsvorgang, bei dem der Glasstab i erweicht und abschmilzt, die Schmelze in der Barunterliegenden Zone weiterhin nach dem Düsenaustritt 12 ZU gleichmäßig erhitzt wird, wodurch sich eine nachdem Düsenaustritt zu abnehmende Zähflüssigkeit ergibt, die an dem Düsenaustritt 12 ihren geringsten Grad erreicht. Durch die trichterförmige-Ausbildung des Schmelzbehälters und die Kolbenwirkung des Stabes können keine Unregelmäßigkeiten im Schmelzfluß entstehen, sondern es wird ein zwangsweise gesteuerter Durchfluß erzielt. Die Düse 12 kann einen runden, aber auch beliebigen anderen, z. B. ovalen Querschnitt besitzen.
Wie aus Fig. 2 und 3 hervorgeht, sind mehrere Schmelzbehälter 2 dicht nebeneinander in einer Reihe angeordnet und in einer gemeinsamen Heizkammer 3 untergebracht, s0 daß die Schmelzbehälter gleichmäßig von einem Steinstrahlbrenner i i oder aber auch mit elektrisch beheizten Silitstäben, elektrischen Heizspiralen o. dgl. erhitzt werden können.
Bei der Herstellung von aus einer Vielzahl von Fäden bestehenden Glasgarnen wird der abgezogene Faden 14 fortlaufend mit den Fäden der anderen Schmelzbehälter zusammengeführt und aufgespult. Für diesen Zweck ist es vorteilhaft, die einzelnen Schmelzbehälter nicht wie in Fig.2 und 3 in einer Reihe nebeneinänder, sondern vielmehr ringförmig anzuordnen.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ragt der Düsenring 17 (praktisch etwa i mm) in den freien Luftraum. Die Spinnspitze 13 ist, wie bekannt, gegen Strahlungswärme durch den Isolierkörper 7 geschützt. Weiter sind an den unten an die Heizkammer 3 angebrachten Isolierkörpern 7, und zwar an den Austrittsöffnungen 12 der Schmelzbehälter, Aussparungen 20 von stark konischer oder ähnlicher Form vorgesehen, die einen allseitig freien Luftzutritt zu jeder Spinnspitze 13 ermöglichen.
Die neue Vorrichtung hat in betriebstechnischer Hinsicht erhebliche Vorzüge: Bei Verwendung von Glasstäben größerer Stärke, von beispielsweise iomm Durchmesser und darüber ist eine Erneuerung nur einmal in einer Arbeitsschicht erforderlich, so daß hierdurch und bei selbsttätiger Regelung der Wärmequellen die Wartung vereinfacht wird. Die Kolbenwirkung des Glasstabes i ermöglicht ferner bei Fadenbruch die selbsttätige Bildung eines aus der Düse 12 herausgepreßten Glastropfens, der durch seine Schwere absinkt und mif .geeigneten Mitteln dem Fadenbündel wieder zugeführt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Abziehen feinster Glasfäden aus .einem Glasischmelzbad, das durch Abschmelzen von festen, mit der Schmelze in Berührung ,gebrachten Glaskörpern gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die oben offenen und im Boden mit Düsen versehenen @einzelnen kleinen Schmelzbehälter Glaskörper, z. B. Glasstangen, von solchem Querschnitt eingeschoben und die Wände der einzelnen Glasschmelzbehälter auf solcher Temperatur gehalten werden, daß die Glaskörper durch Berührung mit den Wänden der Glasbehälter abschmelzen und die Behälter derart mit Glas füllen, .daß die Glasschmelze nach oben aus den Schmelzbehältern herausquillt und eine halbstarre Glasdichtung zwischen den Glaskörpern und .den Wandungen der Schmelzbehälter bildet, so daß der nachgeschobene Glaskörper eine Kolbenwirkung auf die in den Schmelzbehältern befindliche Glasschmelze ausüben kann.
2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schmielzbehältern vorgesehen ist, die aus sich nach der Abzugsstelle zu zweckmäßig in Form eines längeren Konus verjüngenden kleinen Kammern bestehen, von denen jede im Boden eine besondere Öffnung zum Austreten der Glasschmelze besitzt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schmelzbehälter dicht nebeneinander angeordnet und in einer gemeinsamen'Heizkammer untergebracht sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem unten an den Austrittsöffnungen der Schmelzbehälter angebrachten Isolierkörper Aussparungen von stark konischer oder ähnlicher Form vorgesehen sind, die einen allseitig freien Luftzutritt zu jeder Spinnspitze ermöglichen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Schmelzbehälter eintretenden Glasstäbe durch Isolierkörper (6) gegen die Strahlungswä rme der Heizkammer geschützt sind.
6. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierkörper (6) der Heizkammer an der oberen öffnung der Schmelzbehälter konisch ausgespart sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelzbehälter aus Chamotte mit einem äußeren Stahlmantel bestehen und die Düse aus einem am unteren Ende der Schmelzkammer angeordneten Platinring gebildet ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilun,-sverfahren in Betracht gezogen worden deutsche Patentschrift Nr. 2I6 57I, 256 655, 332 07I, 585 76I, 626 436, 659 o39; schweizerische Patentschrift Nr. 2o9 6o6.