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Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen besonders- feiner endloser
Fäden aus Glas Gegenstand der Erfindung ist ein neues Verfahren zum Erzeugen besonders
feiner und endlos abgezogener Fäden aus Glas in spinnfähiger Beschaffenheit. Bekanntlich
erfolgt das Erzeugen solcher Fäden entweder durch unmittelbares Abziehen des einzelnen
Fadens von dem erhitzten Ende eines Glasstabes (Stabschmelzyerfahren) oder in der
Weise, daß die Glasmasse in einem beheizten Behälter geschmolzen und aus feinen
Öffnungen oder Düsen zum Ausfließen und Abziehen gebracht wird (Ofen- und Muffelverfaliren).
Beide Verfahren ergeben aber Anstände, wenn es sich um die Erzeugung endloser Fäden
von besonders hoher Feinheit etwa mit einer Stärke. von weniger als 6,u handelt.-
. Das Stabschmelzverfahren erfordert in solchen Fällen die Innehaltung der Bedingung,
daß die Erhitzung des Stabendes dauernd vollkommen gleichmäßig erfolgt, damit sich
eine in ihrer Form beständig gleichbleibende Abschmelzspitze bilden kann; etwaige
Veränderungen, auch nur von geringem Ausmaß, führen erfahrungsgemäß zum sofortigen
Abreißen des bekanntlich mit hoher Geschwindigkeit abgezogenen .feinen Fadens. Diese
Bedingung ist an sich schon nicht leicht zu erfüllen. Dazu kommt aber noch der Nveitere
Übelstand, daß der Übergang vom starren Stab zum leichtflüssigen Zustand der Glasmasse
in sehr kleiner räumlicher Entfernung stattfinden muß.
Es bildet
sich gewissermaßen eine .heiße flüssige Haut auf einem kühleren zähen Kern, der
bis weit in die Spitze reicht. Diese Ungleichmäßigkeit der Viscosität dicht an der
Abzugsstelle erzeugt Spannungen in der sich. ausziehenden Glasmasse, die ebenfalls
die Ursache der häufig beobachteten Fadenbrüche ist.
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Diese Schwierigkeiten sind bei dem zweitguten Verfahren nicht vorhanden,
weil die Glasmasse der Abzugsstelle schon im geselunolzenen Zustand zufließt und
nicht erst hier verflüssigt zu werden braucht. Dafür ist dieses Verfahren mit wesentlichen
andern Nachteilen behaftet, wodurch Störungen entstehen. Die Düsen müssen für Glasspinnfasern
äußerst feine Bohrungen aufweisen und sind infolgedessen für jede Änderung im Schmelzzustand
der durchfließenden Glasmasse sehr empfindlich. Sobald sich in einem Augenblick
der Flüssigkeitsgrad der Glasschmelze nur wenig ändert, kann dies das Abreißen des
Fadens hinter der Düse oder eine Verstopfung der Düse zur Folge haben. Ziemlich
eingreifende Änderungen des- Flüssigkeitsgrades treten erfahrungsgemäß aber stets
dann ein, wenn der Behälter in längeren Zeitabständen mit entsprechenden Mengen
kalter Glasscherben oder Glasmassenachgespeist werden muß. Man hat auch schon vorgeschlagen,
die hiermit verknüpften .Schwankungen in@ der Temperatur des Schmelzhades. durch
eine gleichmäßigere Speisung zu vermidern. Dies soll in der Weise geschehen, 'daß
Glasscheiben entweder in die geschmolzene Glasmasse auf Stegen aufstehend eintauchen
oder über der geschmolzenen Glasmasse auf diesen Stegen aufstehend im Raum des Ofens
angeordnet sind, so daß sie durch die Hitze der geschmolzenen Glasmasse und die
Innentemperatur des Ofens laufend. abschmelzen. Bei einer solchen Anordnung können
immer noch Ungleidimäßigkeiten in der geschmolzenen Glasmasse über der Düsenplatte
entstehen, insbesondere wenn die Glasscheibe in die geschmolzene Glasmasse eintaucht,
und wenn der Schmelzbehälter nicht groß genug ist, um einen langsamen Durchsatz
zur Fadenabzugstelle (Düsenplatte) sich zu stellen. Es muß also eine verhältnismäßig
große Glasmasse im Schmelzzustand von gegebener hoher Temperatur gehalten werden,
was einen großen Wärmeverbrauch und entsprechend hohe Betriebskosten sowie komplizierte
Heizeinrichtungen erfordert.
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Das Verfahren nach-der Erfindung beseitigt diese Nachteile. Die Erzeugung
des endlosen feinen Glasfadens geht von dem Abschmelzen eines 'Glasstabes aus. Die
Glasmasse wird aber in voneinander getrennten Stufen in den zum Abziehen des feinen
Fadens notwendigen Endzustand hoher Viscosität gebracht, indem sie in einer ersten
Stufe nur so weit erhitzt wird, daß sie vom Stabe in der benötigten Menge periodisch
abtropft, um dann. in einer zweiten: Stufe von einem zwischengeschalteten Behälter
ununterbrochen als Faden abgezogen zu werden. Vorteilhaft wird dabei die Glasmasse
in diesem Behälter in einem höheren Fließzustand gehalten, als es an sich zum Abziehen
des feinen Fadens notwendig wäre.
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Erfindungsgemäß werden zum Nachliefern des Glases ein oder mehrere
durch Halte-und Vorschubvorrichtungen fortlaufend vorgeschobene, frei über dem Glasbehälter
angeordnete Glasstäbe verwendet, die an ihren unteren Enden durch unmittelbare Erwärmung
mittels einer eigenen Wärmequelle, z. B. Flamme, bis zur Tropfenbildung erhitzt
werden, und die abfallenden Tropfen werden einem von außen unabhängig beheizten
Behälter zugeführt, der nur die zum Erzeugen eines Fadens dienende geringe flüssige
Glasmasse fassen kann.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist in der beiliegenden Zeiclnlung
beispielsweise und schematisch an einer Vorrichtung veranschaulicht.
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Es stellen dar Fig. i eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens
nach der Erfindung, teilweise in lotrechtem Längsschnitt, Fig. a und 3 lotrechte
Längsschnitte durch Einzelteile in etwas größerem Maßstab, Fig. q. einen Einzelteil
in kleinerem Maßstab.
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In der Zeichnung (Fig. i) ist nur das untere Ende i eines einzelnen
Glasstabes a dargestellt. Die Vorrichtung enthält natürlich eine große Anzahl solcher
Stäbe in beliebiger Anordnung. Die Glasstäbe werden ' in beliebiger Weise durch
eine Halte- und Vor. schubvorrichtung fortlaufend nach unten nachgeschoben. Die
Fig. q. zeigt für diesen Zweck Führvmgsstangen 3 zur Führung eines Querhauptes ¢,
in dem die Glasstäbe, von denen nur das Oberende gezeigt ist, durch beliebige Mittel,
wie Schrauben 5, Federbolzen o. dgl., gehalten werden. Das Querhaupt besitzt eine
Mutter (nicht dargestellt), in der sich eine Schraubenspindel 6 drehen kann. Bei
Drehen dieser Spindel wandert das Querhaupt q. mit den Glasstangen langsam abwärts.
Die Glasstangen sind am Unte=de durch ein beliebiges Führungsstück 7 geführt. Die
Glasstäbe stehen hier unter der Einwirkung einer Heizvorrichtung, die z. B. von
einer oder mehreren Flammen 8, von einem ringförmigen elektrischen: Heizkörper oder
in beliebig anderer Weise gebildet und zweckmäßig regelbar ist. Sie erzeugt eine
Temperatur von 7oo bis
90o° C oder etwas mtlir, so daß jedenfalls
ein regelmäßiges Abtropfen der benötigten Glasmenge gewährleistet ist. Damit ein
Abtropfen ohne Fadenansatz stattfindet, wird das Glasstabende mit höheren Temperaturen
abgeschmolzen als diejenige, die sonst zum unmittelbaren Abziehen eitles Fadens
von dem Glasstab üblich ist. Z. B. werden, wenn bei einer Temperst= voll, 75o° C
unmittelbarer Fadenabzug erfolgt, bei einer Temperaturerhöhung von ioo° C auf ungefähr
85o° C Einzeltropfen abgeschmolzen. Gegebenenfalls können auch noch höhere Temperaturen
verwendet werden. Die jeweilige. Temperatur richtet sich nach dem Durchmesser der
Glasstöbe.
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Der frei abfallende Glastropfen 9 gelangt in. einen mit einer feinen
Austrittsöffnung versehenen kleinen Behälter io, der von außen durch eine Heizvorrichtung,
deren Wirkung genau einstellbar ist, dauernd in seinem ganzen Bereich auf einer
gleichmäßigen Temperatur gehalten wird. Diese Temperatur liegt über iooo° C und
beträgt zweckmäßig sogar 1200 bis 1400'C., so daß die zufließende Glasmasse an dieser
Stelle meinen Zustand hoher Dünnflüssigkeit gerät. Der Behälter kann aus Platin,
Platiniridium bestehen oder auch aus einer feuerfesten Masse gebildet sein, in der
eine Düse aus Platin o. dgl. eingesetzt ist. In der Zeichnung ist die Wärmequelle
durch eine Wicklung i i eisfies elektrischen Widerstandsdrahtes angedeutet, der
um den Behälter gewickelt oder in dessen Wandung eingebaut ist. Selbstverständlich
ist aber auch eine Gasheizung möglich. Die Behälter io sind in einer Schamotteplatte
12 o. dgl. gelagert.
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Bei 13 und 14 sind zwei weitere Formen für die Behältergezeigt.
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Zweckmäßig wird der Betrieb so geführt, daß im Behälter stets eine
kleine Mengea der flüssigen-Glasmassen angesammelt hleIbt, so daß diese einige Zeit
unter der Einwirkung der Heizvorrichtung auf hoher Temperatur verbleibt, um' mit
Szclierh'et die für dire lange Abzugsspitze 15 erforderliche Dünnflüssigkeit zu
erhalten. Aus der unteren Öffnung des Behälters wird dann die Masse als feiner Faden
16 abgezogen, wobei es wichtig ist, daß diese Abzugsstelle eine mehrere Millimeter
lange Abzugsspitze bildet -und keinen kurzen Ansatz wie heim direkten Abzug vom
Stab. -Auf diese Weise werden alle Schwierigkeiten vermieden, die beim StababschmeLverfahren
durch das Vorhandensein des kurzen Überganges vom Stab zum Faden und infolge des
kalten Kernes mit dem ungleichmäßigen Fließzustagid an der S,tabspitze entstehen;
denn diese Einflüsse sind für den abfallenden Tropfen 9 ohne Belang. Der Fadenabzug
erfolgt viehmehr wie ;beim Verfahren mit Ofen von einer Öffnung, der die Glasmasse
schon verflüssigt zufließt. Dabei ist aber gegenüber diesem Verfahren. auch noch
der Vorteil erzielt, daß die Flüssigkeit der Glasschmelze an der Austrittsöffnung
nicht durch kältere. Strömungen beeinträchtigt werden kann; denn die Speisung des
kleinen Behälters geschieht schon finit flüssigem heißem Glas.
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Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders weil nur kleine Behälter,
z. B. unter i ccm Fassungsvermögen, auf regelbaren hohen Temperaturen zu halten
sind und nicht eine große über einer Düsenplatte als Glasbad stehende Glasmasse,
die um so größer sein muß, je größer die Menge der kalt zutretenden Glasteile bei
der Speisung sind. Wollte man hier die Speisung durch heiße, bereits geschmolzene
Glasmasse bewirken, so stehen die Kosten für die hierfür notwendige gesonderte Ofenanlage
in .keinem Verhältnis zur Leistung, wenn man berücksichtigt, daß ein elektrischer
Ofen mit iooAbzugsstellen nur stündlich eine Leistung von i bis 3 kg Glasfäden unter
8 ,u hat, d. h. pro Spinnstelle und pro Stunde nur io bis Sog Glasmasse verbraucht,
während die ständig geschmolzen gehaltene Glasmasse bei den bekannten Vorrichtungen
viele Kilogramm beträgt.