DE809845C

DE809845C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern

Info

Publication number: DE809845C
Application number: DES1201A
Authority: DE
Inventors: Ed Fletcher; Games Slayter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-04-27
Filing date: 1950-01-03
Publication date: 1951-08-02
Also published as: ES173213A1; GB590258A; CH259383A; NL75103C; FR919725A; US2489242A; FR919724A; BE462371A

Description

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von faserigem Glas und insbesondere mit einer Methode und Vorrichtung zum Ausziehen von Glas zu sehr feinen Fasern. Nach vorliegender Erfindung können Fasern mit einer Dicke von ein bis zweieinhalb tausendstel Millimeter (also etwa ein bis zweieinhalb Mikron), und auch weniger, hergestellt werden. Fasern dieser Dicke sind hervorragend geeignet zur Herstellung von Nähgarn und von anorganischem Papier, zur Verstärkung von Preßstoffen und anderem Material, für feine Textilwaren, für hochelastische Gewebe, Matten und Decken zur Wärme- und Schallisolation und für viele andere Zwecke, wo dickere Fasern nicht gut geeignet sind. Auch dickere Fasern können mit Hilfe dieser Erfindung unter gleichzeitiger Leistungssteigerung hergestellt werden.

Eins der erfolgreichsten Verfahren zur Herstellung von Glasfasern verwendet einen Gasgebläsestrom, um Ströme geschmolzenen Glases auszuziehen. Der Gebläsestrom ist dabei im wesentlichen in die Fließrichtung des Glasstromes gerichtet, wodurch er eine beständige Ziehwirkung auf den Glasstrom ausübt und ihn zu einer sehr langen Glasfaser auszieht. Normalerweise wenden die Ströme dadurch gebildet, daß sie aus den öffnungen eines metallenen Speisers oder eines Behälters abfließen, und gewöhnlich kommt der Gebläsestrom aus einer Blasdüse, die mit geringem Abstand unter dem Behälter angeordnet ist. Dampf oder Luft mit hohem Druck von etwa 7 at wird der Blasdüse zugeführt, und das gasförmige Mittel wird durch die Blasdüse auf entgegengesetzte Seiten des Glasstromes gerichtet.

Bei der Herstellung sehr feiner Glasfasern empfiehlt es sich, das Ausziehen auf einer verhältnismäßig großen Länge des Glasstromes vor sich gehen zu lassen, um die erforderliche Ausziehwirkung zu erreichen. Wird ein Luft- oder Dampfgebläsestrom zum Ausziehen des geschmolzenen Glases verwendet,

so zeigt der gasförmige Gebläsestrom die Neigung, den Glasstrom abzukühlen und das Glas während des Ausziehens zu verfestigen, bevor noch die volle Ausziehwirkung des Gebläsestromes erreicht worden ist. ;

Bei Versuchen, diese abkühlende Wirkung des gasförmigen Gebläsestromes auszuschalten, wurde vorgeschlagen, ein brennbares Gas oder brennbares Gasgemisch teilweise oder ganz den Gebläsestrom' ίο bilden zu lassen, wobei dieser brennbare Gasgebläsestrom bei oder dicht bei dem Berührungspunkt zwischen dem Gebläsestrom und dem auszuziehenden Glas zu entzünden wäre.

Die Schwierigkeit bei diesem Verfahren liegt darin, daß brennbare Gase und Gasgemische eine verhältnismäßig geringe Fianrmenfortpflanzungsgeschwindiigkeit zeigen. So liegt diese Flammenfortpftanzungsgescbwindigikeit, obgleich sie je nach dem verwendeten Gas oder je nach dem Mischungs-

ao verhältnis zwischen Gas und Sauerstoff verschieden ist, gewöhnlich unter etwa 60 m/sec. Darüber liegende Geschwindigkeiten bewirken ein ungleichmäßiges Arbeiten und Erlöschen der FJamme. Verwendete man. daher zum Ausziehen einen brennbaren Gasgebläsestrom, so wurden die Geschwindigkeiten des ausziehenden Gebläsestromes dadurch noch stärker begrenzt, daß die Anfangsgeschwindigkeit des Gebläsestromes in Höhe oder unter der Flammenfortpflanzungegeschwindigkeit liegen mußte.

Aus diesem Grunde konnte das zum Ausziehen des Glases auf einen Glaskörper gerichtete brennbare Gas wohl bis zu einem gewissen Grade die Temperatur des Gebläsestromes erhöhen, aber die Wirtschaftlichkeit wurde infolge der durch diese starke Geschwindigkeitsbeschränkung des Gebläsestromes herabgesetzten Erzeugung derart vermindert, daß die feinen Fasern sehr teuer wurden. Die vorliegende Erfindung hat daher ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von faserigem

Glas zum Ziel, urfd zwar mit Hilfe eines auf den Glasstrom einwirkenden Gasgebläsestromes, wobei dieser Gebläsestrom eine hohe Temperatur und eine genügend gro.ße Geschwindigkeit besitzt, um die Herstellung sehr feiner Glasfasern wirtschaftlich

zu gestalten. Darüber hinaus ist es insbesondere j Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Ausziehgescbwindigkeit des geschmolzenen Glases durch die Erhöhung der Geschwindigkeit des gasförmigen ausziehenden Mittels zu vergrößern.

Weiter will die vorliegende Erfindung ein Ausziehmittel verwenden, das die Temperatur des Glases beim Ausziehen desselben hält oder erhöht, und dadurch die vorzeitige Verfestigung des Glases und die Ausdehnung der Strecke, auf der das Ausziehen vot sich geht, vermeidet.

Ein weiteres wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein brennbares Gasgemisch in einen sehr warmen und sehr schnellen Gebläsestrom zu verwandeln, wobei die Geschwindigkeit des Gebläsestromes weit über derjenigen liegt, die ausschließlich durch den Druck und die Verbrennungsgeschwindigkeit des jeweiligen Gasgemisches erhalten wird, und weiterhin, in diesen Gebläsestrom auf besondere Weise einen Glaskörper hineinzuführen, der durch den Gebläsestrom mit hoher Geschwindigkeit in sehr feine Fasern ausgezogen wird.

Es wurde gefunden, daß die Verbrennungsprodukte eines in geschlossener Kammer verbrannten Gases so angesetzt werden können, daß das Glas, das sie ausziehen, entweder die Form von Strömen geschmolzenen Glases oder die von kleinen Stäben festen Glases haben kann. Die Geschwindigkeit des aus dieser Verbrennung von Gasen herrührenden Gebläsestromes kann weit über der . Höchstgeschwindigkeit liegen, die man mit einem Dampf- oder Luftgebläsestrom oder mit einer in der üblichen Art abgebrannten Gasflamme erreichen kann. Hierdurch kann die Ausziehgeschwindigkeit weit größer als bisher sein.

Weiterhin befaßt sich die vorliegende Erfindung damit, durch Verbrennung von Gas einen äußerst schnellen, ausziehenden Gebläsestrom unter Verwendung kostensparender Gasgemische, z. B. gewöhnliches Brennstoffgas und Luft, zu erhalten, um die zum Ausziehen erforderliche Temperatur und Geschwindigkeit des Gebläsestromes zu gewährleisten.

Die Grundgedanken der vorliegenden Erfindung können Anwendung finden sowohl bei der Herstellung von Glasfasern durch gleichzeitiges Schmelzen und Ausziehen des Glases als auch beim Schmelzen und Umwandeln von Glasausgangsstoffen zu Glas unter gleichzeitigem Ausziehen des neugebildeten Glases als auch bei der Herstellung von Fasern durch Ausziehen von schmalen aus einem geeigneten Speiser fließenden Strömen geschmolzenen Glases.

In der Zeichnung stellt dar

Fig. ι eine schematische Seitenansicht der durch vorliegende Erfindung geschaffenen Vorrichtung, Fig. 2 eine vergrößerte Grundrißansicht eines Teiles der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 3 einen senkrechten Querschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 2,

Fig. 4 eine quergeschnittene Teilansicht von der bevorzugten Form der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Gasbrennvorrichtung,

Fdg. 5 eine Ansicht wie in Fig. 1 von einer abgewandelten Art der vorliegenden Erfindung und

Fig. 6 einen Querschnitt über eine weitere Abwandlungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung. Zusammenfassend kann der Inhalt der vorliegenden Erfindung wie folgt beschrieben werden: Herstellung von Glasfasern durch Ausziehen von Glas mit Hilfe eines gasförmigen Gebläsestromes von großer Wärme, wobei sich dieses Verfahren von früheren Verfahren dadurch unterscheidet, daß der Gebläsestrom infolge seiner Geschwindigkeit das Ausziehen derartig schnell bewirkt, daß die Herstellung sehr feiner Glasfasern, d. h. Fasern von ι bis 2V2 Mikron und weniger Durchmesser, wirtschaftlich möglich wird. Größere Fasern mit Durchmessern bis zu 5 oder 10 Mikron können ebenfalls mit größerer Wirtschaftlichkeit als bisher hergestellt werden. Der größte Fortschritt gegenüber den bis-

herigen Verfahren zeigt sich aber bei der Herstellung sehr feiner Fasern mit Eigenschaften, die bei faserigem Glas bisher nicht erreicht worden waren.

Im vorliegenden Fall wird der ausziehende Gebläsestrom mit Hilfe von Gasen gebildet, die einen sehr geringen Druck besitzen, im Gegensatz zu den bisher bekannten Verfahren, die zum Ausziehen des Glases Dampf-, Luft- oder entzündete Gebläseströme ίο verwendeten, mit Gasdrücken von etwa 7 bis 10,5 at. Außerdem benötigen diese große Dampfkessel und Luftkompressoren oder Gaszusätze von z. B. Wasserstoff, Acetylen, Sauerstoff usw. Das vorliegende Verfahren benötigt dagegen nur Gase mit Drücken von etwa 0,14 bis 0,70 at, wobei gewöhnliches Brennstoffgas mit Luft verwendet werden kann, was Einfachheit und große Wirtschaftlichkeit in der Ausrüstung und beim Betrieb gestattet.

Es wurde gefunden, daß ein gasförmiger Gebläsestrom, der die erforderlichen Eigenschaften besitzt, um Glas oder ähnlich brauchbares Material zu Fasern auszuziehen, dadurch gebildet wird, daß ein brennbares Gasgemisch innerhalb einer geschlossenen Kammer entzündet wird und daß die Veras brennungsprodukte des Gasgemisches auf einem verengten Wege aus der Kammer herausgeblasen werden. Zum Aueziehen von Glas oder anderem geeigneten Material wird dieses außerhalb der Verbrennungskammer, und zwar möglichst nahe an dem verengten Ausblaswege in den Gebläsestrom hineingeführt. Das Glas wird am zweckmäßigsten als langgestreckter Körper oder Stange festen Glases oder auch als Strom geschmolzenen Glases hineingeführt.

Eine Glasstange wird mit gleichbleibender Geschwindigkeit in den Gebläsestrom geführt und durch die Wärme des Gebläsestromes fortlaufend weiter erweicht oder geschmolzen, bis es die erforderliche Viskosität erreicht hat, worauf sie dann automatisch mit äußerster Geschwindigkeit zu einer feinen Faser ausgezogen wird. Die Faser wird durch den Gebläsestrom auf eine Auffangvorrichtung getragen, die z. B. aus einem laufenden Band bestehen kann.

In den Fig. 1 bis 4 umfaßt die vorliegende Erfindung einen Glasspeiser oder Behälter 16, etwa in der Form eines langen, engen Behälters mit mehreren öffnungen in der Bodenfläche. Bruchglas und Scherben werden in geeigneter Weise dem Behälter zugeführt und dort geschmolzen. Das geschmolzene Glas fließt aus den öffnungen in schmalen Strömen heraus, die durch gegenläufig arbeitende Zuführungswalzen 18, 19 zu Fäden 17 ausgezogen werden, wobei die Zuführungswalzen genügenden Abstand von dem Behälter besitzen müssen, damit die Fäden vorher abkühlen und sich verfestigen können. Die Walze 19 kann durch den Elektromotor 20 angetrieben werden. Zwischen der Büchse und den Zuführungswalzen kann ein Führungsstück 21 für die Fäden angebracht werden, worauf man aber verzichten kann, -wenn die Zuführungswalzen in der ungefähren Ausziehrichtung liegen.

Auf der herausführenden Seite der Zuführungswalzen hält eine Führungsvorrichtung die Fäden in parallelem Abstand voneinander. Eine solche Vorrichtung stellt sich im vorliegenden Beispiel als eine Mehrzahl von Rohren 22 dar, die sich berührend nebeneinander angeordnet sind. Die Rohre werden dicht bei ihren Eingangsenden in einer Stange 23 gehalten, die zwischen den von der Tafel 26 getragenen Ständern 24 befestigt ist. Eine Führungsplatte 28 an der hineinführenden Seite der Zuführungswalzen 18, 19 wird ebenfalls durch die Ständer 24 gehalten. Die Platte 28 ist mit.einer Reihe von Führungsöffnungen 29 mit Spreizmundstücken versehen, wobei diese öffnungen in gleicher Höhe mit den Rohren 22 liegen. Die Platte 28 erleichtert bei Arbeitsbeginn das Einführen der Fäden in die Zuführungswalzen, so daß die nichtigen Abstände der Fäden voneinander in Ausrichtung mit den Rohren 22 eingehalten werden.

An den Ausgangsenden der Rohre 22 befinden sich ein oder mehrere Brenner 31,32, um sehr schnelle und sehr warme gasförmige Gebläseströme auf die aus den Rohren heraustretenden Fäden zu richten. Bei der vorliegenden Ausführungsart sind die Brenner jeweils paarweise angeordnet, wobei sie innerhalb der Paare gegeneinander geneigt sind, so daß die heraustretenden Gebläseströme aller Paare sich zu einer gasförmigen Umhüllung 33 um die Reihe der aus den Rohren 22 heraustretenden Fäden zusammenschließen. Die Wärme der gasförmigen Umhüllung schmilzt die Fäden bei deren Eintritt in ,die Umhüllung 33, wobei die schnell strömenden Gase dieser Umhüllung die geschmolzenen Fäden ziu feinen Fasern ausziehen. Hierbei werden sie durch den Gebläsestrom weitergetragen und auf einem geeigneten, durchlöcherten laufenden Band abgesetzt, das den Weg der herangeführten Fasern schneidet. Eine Ansaugkammer 37 kann auf der Rückseite des laufenden Bandes 36 angebracht werden mit Wirkung über die gesamte Ablagefläche der Fäden, so daß die Fäden gesammelt werden und sich zu einer gleichmäßigen Matte 38 ablagern. Die Matte wind vom laufenden Band abgenommen und auf die bekannten Weisen weiterverarbeitet.

Die aus den Brennern 31, 32 heraustretenden Gebläseströme sind sehr warm, etwa 1370 bis 1645⁰C, no und bewegen sich, da sie ihre Grenze nicht an der Flammenausdehnungsgeschwindigkeit zu finden brauchen, mit Geschwindigkeiten von 150 bis 2iom/sec und darüber. Somit liefert der Gebläsestrom nicht nur genügend Wärme, um die Glasfäden auf Ziehtemperatur zu erwärmen, sondern auch eine sehr hohe Geschwindigkeit zum Ausziehen des geschmolzenen Glases.

Diese hohe Geschwindigkeit des Gebläsestromes wird durch das Verbrennen eines brennbaren Gasgemisches in einer geschlossenen Kammer erreicht, aus der die Verbrennungspradukte durch eine verengte öffnung herausgeblasen werden, um sodann einen sehr warmen und sehr schnellen Gebläsestrom zu bilden.

Das brennbare Gas kann von jeder hierfür ge-

eigneten Art sein, doch empfiehlt sich aus Kostenersparnisgründen ein gewöhnliches Brennstoffgas, z. B. natürliches oder künstliches Gas. Das Brennstoffgas wird mit der richtigen Menge Luft gemischt unter Benutzung der gewöhnlichen und Standardtypen von Luft- und Gasmischern. Das Gas-Luft-Gemisch wird dem Mischer bei mäßigem Druck, etwa 0,14 bis 0,42 at, entnommen und durch eine gebräuchliche Rohrleitung in eine geschlossene Kammer geleitet, wo das Gasgemisch entzündet wird.

Eine Vorrichtungsart der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 4, zum Entzünden des Gasgemisches mit daraus entstehendem ausziehendem Gebläsestrom umfaßt einen Körper 43 aus feuerfestem Material mit der darin befindlichen Verbrennungskammer 44. Das eine Ende der Verbrennungskammer wird durch eine durchlochte Wand 46 abgeschlossen, durch die mehrere schmale öffnungen hindurchführen. Das

ao andere Ende der Kammer wird aus einer Wand mit einem verengten Durchlaß 47 gebildet. Der feuerfeste Körper kann mit einem Bliechmantel 48 umgeben werden, wobei dieser über das eine Ende des feuerfesten Körpers hinausgeführt wird, um zwischen dem Mantel und der durchlochten Wand 46 eine Eimlaßkammer 49 au bilden. Ein Rohr 51 mündet in den Mantel, um das brennbare Gasgemisch in die Einlaßkammer 49 zu leiten.

Das Gasgemisch gelangt in die Einlaßkammer und dringt mit hoher Geschwindigkeit durch die öffnungen in der Wand 46 in die Kammer 44, wo es seine Geschwindigkeit so weit verringert, daß eine gleichmäßige Entzündung des Gases' stattfinden kann.

Während des Arbeitsvorganges werden die Wände der Kammer 44 durch das verbrennende Gas erhitzt, wodurch die Verbrennungsgeschwiindigkeit der in die Kammer einströmenden Gase vergrößert wird. Dies führt zu einer großen Ausdehnung der Verbrennungsprodukte und beJL deren Austreten durch den Durchlaß 47 ziur Bildung eines sehr schnellen und sehr warmen Gebläsestromes.

Die Geschwindigkeiten des in die Kammer 44 eingeführten Gasgemisches liegen unter der Flammenausdehnungsgeschwindigkeit des Gemisches an der Außenluft, werden aber infolge des Erwärmens der feuerfesten Wände über diese Geschwindigkeit gesteigert. Um ein Höchstmaß an Wirkung zu erreichen, wird von dem Gasgemisch soviel wie möglich in die Kammer zugeführt, wobei darauf zu achten ist, daß die Verbrennung gleichmäßig und nicht außerhalb der Kammer erfolgt oder gar aufhört.

Der Durchlaß 47 hat einen wesentlich geringeren Querschnitt als die Kammer 44, so daß die Verbrennungsprodukte beim Durchgang durch die verengte Durchlaßöffnung zu einem sehr schnellen Gasgebläsestrom beschleunigt werden. Das Verhältnis zwischen der Querschnittfläche der Durchlaßöffnung und der Querschnittfläche der Kammer 44 kann je nach der erforderlichen Wärme des Gebläsestromes geändert werden, wobei die Vergrößerung der Querschnittfläche der Durchlaßöffnung im Verhältnis zum Kammerquerschnitt eine größere Erwärmung des Geibläsestromes bei gleichzeitigem Absinken der Geschwindigkeit zur Folge hat. Die Querschnittfläche des Durchlasses 47 ist möglichst nicht größer zu halten, als notwendig ist, um dem Gebläsestrom die Wärme zu geben, die das auszuziehende Glas auf Ziehtemperatur bringen kann. Das beste Größenverhältnis zwischen Durchlaßquerschnitt und Kammerquerschnitt kann jeweils durch einfachen Versuch festgestellt werden, doch wird es gewöhnlich zwischen 1 : 8 bis 1 :4 liegen, d. h. daß der Durchlaß 47 Vs bis ¹A der Querschnittfläche der Kammer 44 besitzt. Hierbei ergibt sich höchste Geschwindigkeit für den Gebläsestrom mit zugleich ausreichender Wärme zum schnellen Schmelzen des auszuziehenden Glases.

Dieses Verfahren zum Verbrennen brennbarer Gasgemische ergibt einen Gebläsestrom mit Geschwindigkeiten von 150 bis 2iom/sec gegenüber einer Geschwindigkeit von etwa 45 m/sec für ein Gemisch aus gewöhnlichem Brennstoff und Luft, wenn dies außerhalb der Kammer verbrannt wird, und es ergeben sich weiterhin bei diesem Verfahren Temperaturen von etwa 1650⁰ C und darüber. Diese Geschwindigkeiten und Temperaturen können mit einem Brennstoff-Luft-Gemisch bei Drücken von unter 0,35 at erreicht werden. Abgesehen von den Einsparungen bei der Vorrichtung und bei dem Brennstoff macht dieser niedrige Druck die sorgfältigen Sicherheitsvorkehrungen überflüssig, die sonst beim Durchgang von Hochdruckgasgemischen durch Rohrleitungen erforderlich sind.

Bei der bevorzugten Form der Erfindung wird das auszuziehende Glas zunächst in einem Speiser oder in einem Behälter 16 geschmolzen. Von dort läuft das Glas ab und wird dabei zu Fäden ausgezogen, deren Durchmesser noch verhältnismäßig groß ist, beispielsweise etwa 50 bis 250 tausendstel Millimeter. Unmittelbar danach werden diese Fäden in den aus den Brennern 31, 32 kommenden Gebläsestrom geführt.

In diesem Fall ist die Ausziehgeschwindigkeit der Fäden an dem Behälter 16 gleich der Geschwindigkeit, mit der die Fäden in den Gebläsestrom geführt werden. Diese Zuführungsgeschwindigkeit wird nur begrenzt durch die Geschwindigkeit, mit der die Fäden im Gebläsestrom ge- no schmolzen werden, und durch die Geschwindigkeit, mit der der Gebläsestrom das geschmolzene Glas zu Fasern auszieht. Wird die Zuführungsgeschwindigkeit der Fäden in den Gebläsestrom vergrößert, so wird natürlich auch das Ausziehen der Fäden an dem Behälter entsprechend beschleunigt. Bei gleichbleibender Temperatur an dem Behälter bewirkt dort die Erhöhung der Ausziehgeschwindigkeit eine Verringerung des Fadendurchmessers. Da aber diese dünneren Fäden mit erhöhter Geschwindigkeit in den Gebläsestrom geführt werden, so bleibt die in den Gebläsestrom geführte Glasmenge in der Zeiteinheit die gleiche. Wegen dieser Beziehung zwischen der Ausziehgeschwindigkeit an dem Behälter 16 und der Fadenzuführungsgeschwindigkeit in den Gebläsestrom kann die Zuführungsgeschwin-

digkeit innerhalb ziemlich weiter Grenzen jeweils geändert werden. Besonders gute -Wirkungsgrade werden erzielt, wenn an dem Behälter Fäden von ioo bis 150 tausendstel Millimeter ausgezogen werden und diese Fäden mit Geschwindigkeiten von 15 bis 30 m/min in den Gebläsestrom geführt werden, wodurch Glasfasern von 2 bis 4 Mikron Durchmesser erzeugt werden.

Die Stärken der im Gebläsestrom ausgezogenen Fasern lassen sich sehr schnell ändern, wenn die Fadenstärken unter Beibehaltung der Fadenzuführungsgeschwindigkeit geändert werden, oder wenn die Ausziehgeschwindigkeit der Fäden und damit die Zuführungsgeschwindigkeit in den Gebläsestrom unter Beibehaltung der Fadenstärke geändert werden, oder wenn entsprechende Änderungen auf beiderlei Weise vorgenommen werden. Derartige Änderungen im Fadendurchmesser im Verhältnis zur Ausziehgeschwindigkeit können auf jede geeignete Weise vorgenommen werden, z. B. durch Temperaturänderungen bei dem im Speiser befindlichen geschmolzenen Glas, oder durch Größenänderungen bei den aus dem Speiser führenden Öffnungen zum Abfließen des geschmolzenen Glases.

Während sich die Fäden dem aus den Brennern 31, 32 herausströmenden Gebläsestrom nähern und in ihn eintreten, werden sie mehr und mehr bis auf Ziehtemperatur erwärmt und sodann unter der Wirkung des Gebläsestromes ausgezogen, wobei die Erwärmung und das Ausziehen durch den Gebläsestrom auf wesentlich längere Entfernung fortgesetzt werden. Da die Temperatur des Gebläsestromes reichlich über der Erweichungstemperatur des Glases liegt, so wird das Glas ausreichend lange in einem ziehfähigen Zustand gehalten, um die Ausziehwirkung des Gebläsestromes voll zur Erzielung sehr feiner Fasern ausnutzen z,u können.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Brenner 31, 32 ist als besonders günstig herausgefunden worden. Je nach Wunsch können die Brenner, einer oder mehrere, auch anders angeordnet werden. Jedoch ist die Anordnung des Brenners so zu halten, daß deren Gasgebläseströme die Glasfäden einhüllen und von der direkten Berührung mit Außenluft frei halten. Die von außen in den Gebläsestrom hineingelangenide Luft würde das geschmolzene Glas der Fäden nicht nur abkühlen, sondern auch den Gebläsestrom bei der unmittelbaren Berührung mit den geschmolzenen Glasfäden behindern und damit auch dessen Ausziehwirkung auf das geschmolzene Glas herabsetzen.

Es wurde herausgefunden, daß diese Grundsätze

zu sehr schneller und hoher Wirkung führen, wenn die Brenner innerhalb eines Paares so angeordnet sind, daß die heraustretenden Flammen in einem Winkel von 50 bis 6o° aufeinander gerichtet sind und die Zuführungsrichtung der Fäden diesen Winkel möglichst halbiert. Bei dieser Art der Anordnung neigen die Verbrennungsgase leicht dazu, am Scheitelpunkt des eingeschlossenen Winkels entgegen der Zuführungsrichtung der Fäden zurückzublasen oder zurückzustoßen. Hierdurch entsteht offensichtlich eine Wärmezone, wie in Fig. 1 und 3 bei 39 gezeigt, in der die ausziehende Kraft des Gebläsestromes nicht wirksam wird, und tatsächlich in entgegengesetzter Richtung zu wirken scheint.

Diese Eigenart dient offensichtlich zwei Zwecken. Einmal verhindert sie den Zutritt von Außenluft in die Umhüllung, die der Gebläsestrom um die Fäden legt, und gewährleistet damit die größtmögliche Einwirkung des Gebläsestromes auf die Fäden. Andererseits entwickelt diese Zone 39 zum Erweichen der Fäden eine Gegenströmung gegen die Ausziehrichtung und bremst somit die Vorwärtsbewegung des erweichten Glases, so daß der Faden gegenüber der Ausziehwi.rkung abgebremst wird, während seine vorderen Teile durch die ausziehende Wirkung der Umhüllung in äußerst wirksamer Weise ausgezogen werden. Ist diese Zone entgegengesetzt strömenden Gases nicht vorhanden, so neigt das geschmolzene Glas dazu, von den Enden der Fäden in Tropfen wegzubrechen, die durch die ausziehenden Gase als Perlen oder Kugeln ausgeworfen werden, anstatt zu Fasern ausgezogen zu werden.

Die Beschreibung der Erfindung erstreckte sich bisher auf das Ausziehen von Fäden 17 und das gleichzeitige Zuführen dieser Fäden in den ausziehenden Gebläsestrom zwecks Herstellung von feinen Fasern. Die Grundsätze der vorliegenden Erfindung können aber auch auf das Ausziehen un- go abhängig gebildeter Glasfasern angewendet werden. So kann z. B. eine große Anzahl von Fasern aus Strömen geschmolzenen Glases gezogen werden, die aus einem Behälter abfließen oder auf irgendeine andere Weise gebildet werden, und die dann auf eine Haspel oder Spule gewickelt oder anderweitig zusammengelegt worden sind. Die Fäden davon können ebenfalls auf vorbeschriebene Weise in den Gebläsestrom geführt werden.

Eine derartige Abwandlungsmöglichkeit ist in Fig. 5 dargestellt, wobei vergleichbare Einzelteile durch gleiche Bezugszahlen in der Hunderterreihe gekennzeichnet sind. Eine Haspel oder Spule mit zusammenhängendem Glasfaden wind vor den Zuführungswalzen 118, 119 angebracht, der Faden 117 davon abgewickelt und mit Hilfe der Zuführungswalzen durch die Rohre 122 in den ausziehenden Gebläsestrom geführt. Diese Durchführungsart ist dann zu empfehlen, wenn eine große Anzahl von Fäden mit hoher Geschwindigkeit von einem einzelnen Speiser oder einem einzelnen Behälter abgezogen werden können. Unter diesen Umständen kann ein Speiser oder ein Behälter eine große Anzahl von Vorrichtungen zum weiteren Ausziehen dieser Fäden versorgen.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform dieser Erfindung, wobei Ströme geschmolzenen Glases durch den äußerst schnellen Gebläsestrom ausgezogen werden. Hierbei fließt das geschmolzene Glas in schmalen Strömen aus den Öffnungen in der Unterseite eines Behälters oder eines Speisers 64. Die Brenner 66, 67 befinden sich an entgegengesetzten Seiten des Behälters, und zwar so, daß sie ihre Gebläseströme im Winkel von etwa 50 bis 6o° aufeinander richten können. Diese Brenner sind den _laj Brennern 31, 32 in Fig. 1 bis 4 ähnlich. Die Bren-

ner und die Büchse werden möglichst vollständig von einem feuerfesten Block 69 umkleidet.

Bei dieser Anordnung des Brenners und des Behälters können Störungen dadurch auftreten, daß die aus den öffnungen des Behälters fließenden Ströme geschmolzenen Glases nicht bis in die aus den Gebläseströmen gebildete Hülle gelangen. Aus diesen Gründen kann es wünschenswert sein, eine verlängerte Röhre 71 an jeder der öffnungen 65 anzubringen, um das geschmolzene Glas bis in die aus den Gebläseströmen gebildete Hülle zu führen. Auf diese Weise wird das geschmolzene Glas bei seinem Austritt aus dem Rohr 71 sofort von dem ausziehenden Gebläsestrom erfaßt und zu feinen Glasfasern ausgezogen. Die Fasern können sodann auf einem Transportband oder einer sonst geeigneten Sammelvorrichtung abgesetzt werden.

Diese Anordnung der Brenner dicht neben dem Speiser mit dem geschmolzenen Glas ist vom Standpunkt der Wärmeerhaltung äußerst vorteilhaft. Ein großer Teil der Wärme, die durch die Körper der Brenner nach außen dringt, wird dem Behälter zugeführt und trägt dort dazu bei, die Temperatur des darin befindlichen geschmolzenen Glases aufrechtzuerhalten. Dieses Verfahren ist äußerst wirksam bei der Herstellung sehr feiner Glasfasern.

Obgleich sich die obige Beschreibung auf besondere Größen, Zuführungsgeschwkidigkeiten der Fäden und besondere Größen der schließlich hergestellten Fasern bezieht, so bedeutet dies keine Begrenzung der Erfindung darauf. Vielmehr sind diese aus der Natur der Beispiele entstanden, an denen das Arbeitsprinzip und der entschiedene Vorteil dieser Erfindung verdeutlicht werden sollten. Die Größe der Ausgangsfäden und deren Zuführungsgeschwindigkeit können natürlich weitgehend abgewandelt werden, je nach dem, was für ein Gas verwendet wird, wie die Brenner angeordnet sind und welche Feinheit und Gleichmäßigkeit für die fertigen Fasern gewünscht wird. Alle diese Faktoren können nach Wunsch im Sinne dieser Erfindung und im Rahmen der Ansprüche berücksichtigt werden.

Claims

Patentansprüche:

ι. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß ein brennbares Gasgemisch in einem umschlossenen Raum verbrannt wird, daß die Verbrennungsprodukte zur Erzeugung eines äußerst schnellen und warmen Gebläsestromes auf einem verengten Wege aus dem Innenraum nach außen geführt werden, und daß ein langgestreckter Glaskörper in diesen äußerst schnellen Gebläsestrom hineingeführt und dort durch die Wärme und Stärke dieses Gebläsestromes zu feinen Glasfasern ausgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der langgestreckte Glaskörper in der allgemeinen Richtung des Gebläsestromes in diesen hineingeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom geschmolzenen Glases in einen äußerst warmen Gebläsestrom hineingeführt wird.

4. Verfahren zur Herstellung feiner Glasfasern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein brennbares Gasgemisch in mehreren voneinander getrennten abgeschlossenen Räumen verbrannt wird, und daß die Verbrennungsprodukte jeweils durch einen verengten Ausgang aus diesen Verbrennungsräumen und unter Erzeugung mehrerer äußerst schneller Gebläseströme nach außen gelangen, wobei diese Gebläseströme im spitzen Winkel aufeinander gerichtet sind, so daß sie sich anschließend zur Bildung einer sehr warmen und sehr schnell strömenden Gashülle vereinigen, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein langgestreckter Glaskörper in der allgemeinen Strömungsrichtung der diese Hülle bildenden Gase dicht an der Vereinigungsstelle dieser aufeinander gerichteten Flammen in diese Hülle hineingeführt wird, wobei der Glaskörper durch diese Gashülle zu sehr feinen Fasern ausgezogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom geschmolzenen Glases in eine aus Verbrennungsprodukten bestehende Gashülle hineingeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gebläseströme derart gegeneinander gerichtet werden, daß ein Teil der bei dem Vereinigungspunkte der sehr schnellen Gebläseströme befindlichen Gase dieser gasförmigen Hülle sich entgegen der Strömungsrichtung des Hauptteils der Gase 'bewegt.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Brenner (31, 43) mit einer Kammer (44) zum Entzünden eines brennbaren Gasgemisches und mit einem verengten, an die Außenluft führenden Auslaß (47), der die Verbrennungsprodukte des Gasgemisches außerhalb dieses Brenners zu einem sehr schnellen Gebläsestrom formt, und weiterhin gekennzeichnet durch Mittel, z.B. Walzen und Rohre (18, 11, 22), zum Zuführen eines langgestreckten Glaskörpers (17) in diesen sehr schnellen Gebläsestrom.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mehrere Brenner (31, 32) mit je einer Kammer zum Entzünden eines Gasgemisches und je eines an die Außenluft führenden Auslasses, dessen Querschnitt kleiner ist als der der Kammer und der die Verbrennungsprodukte des Gasgemisches außerhalb des Brenners zu einem sehr schnellen Gebläsestrom formt, wobei diese Brenner (31, 32) mit Abstand voneinander so angeordnet sind, daß sie ihre Gebläseströme zwecks Vereinigung und Bildung eines einzigen sehr schnellen Gebläsestromes auf einen gemeinsamen Punkt richten, und weiterhin gekennzeichnet durch Mittel, um einen langgestreckten Glaskörper in diesen vereinigten Gebläsestrom hineinzuführen, und zwar in der allgemeinen Bewegungsrichtung dieses Gebläsestromes. ·

ο.. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (31, 32) so gegeneinander geneigt angeordnet sind, daß die aufeinander zulaufenden Wege der Gehläseströme einen Winkel von 50 bis 6o° bilden.

10. Vorrichtungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Zuführen eines langgestreckten Glaskörpers aus einem Speiser (16) für geschmolzenes Glas bestehen, der mehrere Öffnungen hat, aus denen mehrere Ströme geschmolzenen Glases in den sehr schnellen Gebläsestrom abfließen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Behälter (64) für geschmolzenes Glas mit Öffnungen zum Abfließen der Ströme des geschmolzenen Glases, wobei die Brenner (66, 64) beiderseits des Behälters ihre Flammen in die allgemeine Bewegungsrichtung der Ströme und auf diese Ströme richten, so daß die Flammen der Brenner sich zu einer einzigen, sehr schnell strömenden und die Glasströme einhüllenden Gashülle vereinigen, und weiterhin gekennzeichnet durch Rohre (71), die mit ihrem einen Ende mit den Öffnungen des Behälters (64) verbunden sind und mit ihrem anderen Ende in die Gashülle münden, wodurch die Ströme geschmolzenen Glases bis zu dem Punkt innerhalb der Gashülle gebracht werden, an dem sie erfaßt und zu feinen Fasern ausgezogen werden.

12. Verfahren zum Ausziehen von Glasfasern, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flammen aus getrennten Quellen zur Bildung eines hoch erwärmten und schnell strömenden Gaskörpers derart im Winkel aufeinander gerichtet werden, daß ein kleiner Teil dieser Gashülle sich entgegengesetzt zur Hauptströmungsriichtung bewegt, und weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein Glasfaden in der allgemeinen Bewegungsrichtung des Hauptteils der Gashülle in diese hineingeführt wird, und zwar an dem Ende, an dem sich die entgegengesetzt laufenden Teile dieser Gashülle befinden, so daß, während des Schmelzens der Glasfäden, deren Bewegung mit dem Hauptteil des Gaskörpers durch die Zugwirkung des entgegengesetzt laufenden Teils der Gashülle genügend gebremst wird, um den Faden zu einer sehr feinen Faser auszuziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

929 7.