DE811139C

DE811139C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus in der Hitze plastischen Werkstoffen, insbesondere von Glasfasern

Info

Publication number: DE811139C
Application number: DEP43721D
Authority: DE
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1948-06-02
Filing date: 1949-05-24
Publication date: 1951-08-16
Also published as: GB657942A; FR1009288A; BE489382A; CH279224A; NL80454C

Description

(WiCB!. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 16. AUGUST 1951

p 43721 VIbI 32 a D

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von Fasern aus einem organischen oder anorganischen, in der Hitze plastischen Werkstoff, wie z. B. Glas.

Insbesondere betrifft die Erfindung diejenigen Verfahren, bei welchen die Fasern aus einem Strahl zähflüssigen Werkstoffs hergestellt werden, der der Einwirkung von ihn umgebenden gasförmigen Strömen unterworfen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß der zähflüssige Werkstoff strahl der Einwirkung von gasförmigen Strömen unterworfen wird, die, ohne den Werkstoffstrahl zu berühren, ein diesen umgebendes Bündel bilden, mit ihren Achsen geneigt zur Achse des Werkstoffstrahls verlaufen, ohne diese Achse zu treffen, und die eine den Werkstoffstrahl umgebende geschlossene Linie berühren, die sich ihrerseits ebenfalls außer Berührung mit dem Werkstoffstrahl und auf der Höhe der Einziehung des von den Gasstrahlen gebildeten Bündels befindet. Zweckmäßig verlaufen die Achsen der Gasströme nach Erzeugenden eines Hyperboloids, insbesondere eines Umdrehungshyperboloids.

Die erzeugte Gasströmung hat gleichzeitig eine Bewegung in Richtung der Achse des Werkstoffstrahls und eine Drehbewegung um diese Achse. Diese Gasströmung erzeugt einerseits eine Aufteilung des Werkstoffstrahls in Elementarfäden infolge des innerhalb des von den Gasströmen umschossenen Raumes erzeugten Unterdruckes und

der dem Werkstoffstrahl erteilten Drehbewegung und andererseits ein Ausziehen der Elementarfäden zu Fasern.

Es wurde festgestellt, daß es mit den erfindungsgemäß angewendeten Gasströmen möglich ist, einen Unterdruck zu erzielen, der beträchtlich stärker ist als in den Fällen, in welchen die Gasströme ein in der Achse des Werkstoffstrahls konvergierendes konisches Bündel bilden. Es lassen sich Unterdrücke erzielen, die drei- bis zehnmal so stark sind wie die höchsten Unterdrücke, die unter den günstigsten Bedingungen bei einer konischen konvergierenden Strömung bei gleicher Austrittsgeschwindigkeit der Gasströme hervorgebracht werden können. Diese Erhöhung des Unterdrucks begünstigt in hohem Maße die Zerteilung des Werkstoffstrahls.

Es konnte weiter festgestellt werden, daß bei der erfindungsgemäßen Strömung die Luft, welche in ao dem von den Gasströmen umgrenzten Raum enthalten ist, in schnelle Umdrehung versetzt wird, wodurch sich eine entsprechende Drehung des Werkstoffstrahls ergibt. Durch die Übereinanderlagerung der axialen Bewegung und der tangentialen Bewegung der Gasströme nimmt die in <Jieser Bewegung mitgenommene Luft tatsächlich beträchtliche Drehgeschwindigkeiten an, wenn sie in die Nähe der Achse kommt. Die dadurch hervorgerufene Drehung des Weitkstoffstrahls ist sehr hoch und kann mehrere tausend oder sogar mehrere zehntausend Umdrehungen je Minute betragen, wodurch auch eine Zerteilung des Werkstoffstrahls durch Schleuderwirkung begünstigt wird.

Die bei der Zerteilung des Werkstoffstrahls entstehenden Elementarfäden werden dann dadurch ausgezogen, daß sie an verschiedenen Punkten ihrer Länge verschiedenen Geschwindigkeiten unterworfen werden.

Je nach dem Verhältnis der Stärke der axialen Strömung und der Drehung um die Achse kann es beim Ausziehen unter gewissen Verhältnissen der Zähflüssigkeit des Werkstoffs zu einem Zieheffekt durch Schleuderwirkung kommen. Ist die Drehung der Gasströmung um die Achse sehr hoch, so kann die Schleuderwirkung in gewissen Fällen vorherrschend werden und zu einem Ausziehen in einer im wesentlichen senkrecht zur Achse des Werkstoffstrahls liegenden Ebene führen.

Zufolge der durch die erfindungsgemäße Gasströmung erzielten stärkeren Zerteilung des Werkstoffstrahls und der Schleuderwirkung, die gegebenenfalls mit dem Ausziehen durch die Gasströme stattfindet, lassen sich für eine gegebene Produktion feinere Fasern erhalten und/oder läßt sich die Produktion gegenüber bekannten, mit Gasströmen arbeitenden Ziehverfahren erhöhen. In der Zeichnung zeigt

Abb. ι schematisch eine Anordnung der Gasströme, mit der sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen läßt und

Abb. 2 einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.

Bei der Anordnung gemäß Abb. 1 sind die Mittelpunkte A der Austrittsöffnungen der zur Erzeugung der Gasströme dienenden Vorrichtungen auf einem Kreis 1 mit dem Mittelpunkt ο verteilt: Diese Ströme 2 bilden die Erzeugenden eines Umdrehungshyperboloids, dessen Einziehungskreis 3 mit dem Mittelpunkt O₁ den zähflüssigen Werkstoffstrahl, dessen Achse bei 4 dargestellt ist, umgibt, ohne mit dem Werkstoffstrahl in Berührung zu kommen.

Der Verlauf der Achse eines Gasstromes 2 wird durch die Werte α des Winkels 0O₁^i und β des Winkels O₁ AB bestimmt.

Gute Ergebnisse wurden erzielt mit einem Winkel α zwischen 30 und 50⁰ und einem Winkel β zwischen 10 und 25⁰ sowie einem Einziehungskreis mit einem Durchmesser zwischen 8 und 15 mm, insbesondere einem solchen von etwa 12 mm. Die Vorrichtung in der Ausführung nach Abb. 2 besteht aus einer Ringkammer 5, die innen einen Kanal 6 frei läßt, der in Richtung der Achse 4 des zähflüssigen Werkstoffstrahls verläuft, der beispielsweise aus aus einer öffnung 7 ausfließendem Glas besteht. Diese Kammer ist durch Leitungen 8 an eine Quelle eines gasförmigen Druckmittels angeschlossen. Der Boden 9 der Kammer ist mit Gasaustrittsöffnungen versehen, deren Achsen bei 2 dargestellt sind und nach den Erzeugenden eines go Umdrehungshyperboloids angeordnet sein können.

Bei einer derartigen Anordnung und innerhalb der oben angegebenen Grenzen liegenden Winkelwerten für die Richtungen der Gasströme ergab sich bei einem Gasdruck in der Ringkammer von 1,5 kg/cm² und einer diesem Druck entsprechenden Geschwindigkeit der Gasströme von 200 m/sec nach den Erzeugenden der Strömung ein Unterdruck von etwa 30 cm Quecksilber, während sich unter den gleichen Verhältnissen mit einer konischen konvergierenden Gasströmung nicht mehr als ein Unterdruck von etwa 10 cm Quecksilber erreichen läßt.

Für die Gasströme können Luft, Dampf oder andere gasförmige Mittel verwendet werden, die durch irgendwelche geeignete Mittel auf den gewünschten Druck gebracht werden. So kann beispielsweise ein Gas verwendet werden, welches durch Verbrennung in der mit den Gasaustrittsöffnungen versehenen Ringkammer erzeugt wird.

Die Wirkung der Gasströme auf den schmelzflüssigen Werkstoffstrahl läßt sich durch Änderung der Temperatur des Werkstoffes, seiner Ausflußgeschwindigkeit und des Durchmessers, den der Strahl beim Austritt aus den ihn liefernden Behälter besitzt, beeinflussen. Auch kann man eine Regelung durch Änderung der Temperatur und der Strömungsgeschwindigkeit der Gase erreichen.

Alle diese Regelungen gestatten eine weitgehende Beeinflussung der Feinheit der erhaltenen Fasern und/oder ihrer Herstellungsgeschwindigkeit.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus in der Hitze plastischen Werkstoffen, insbesondere von Glasfasern, dadurch gekennzeichnet,

daß der in Form eines Strahls ausfließende Werkstoff der Einwirkung von gasförmigen Strömen unterworfen wird, die, ohne den Werkstoffstrahl zu berühren, ein diesen umgebendes Bündel bilden, mit ihren Achsen geneigt zur Achse des Werkstoffstrahls verlaufen, ohne diese Achse zu treffen, und die eine den Werkstoffstrahl umgebende geschlossene Linie berühren, die sich ihrerseits ebenfalls außer Berührung mit dem Werkstoff strahl und auf der Höhe der Einziehung des von den Gasstrahlen gebildeten Bündels befindet.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Gasströme nach den Erzeugenden eines Hyperboloids, insbesondere eines Umdre'hungshyperboloids, verlaufen. '
3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch eine den aus einer öffnung ausfließenden Werk- ao stoffstrahl umgebende, mit gasförmigem Druckmittel gespeiste Ringkammer, in deren Boden öffnungen derart angeordnet sind, daß die aus ihnen austretenden Druckmittelströme mit ihren Achsen nach den Erzeugenden eines Hyperboloids verlaufen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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