DE857133C

DE857133C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Glas und anderen in der Hitze plastischen Massen

Info

Publication number: DE857133C
Application number: DES19616A
Authority: DE
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1943-09-01
Filing date: 1944-02-05
Publication date: 1952-11-27
Also published as: BE457471A; DE807130C; GB616153A; CH267256A; FR983921A; FR55815E; US2629969A; BE460626A; GB616430A; CH255668A; NL75099C

Description

Erteilt auf Grund des Ersten Überleitungsgesetzes vom 8. Juli 1949

(WGBL S. 175)

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

AUSGEGEBEN AM 27. NOVEMBER 1952

DEUTSCHES PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE >?a GRUPPE

S TQOTOVIb 132 a

Der Erfinder hat beantragt, nicht genannt zu werden

Societe Anonyme des Manufactures des Glaces et Produits Chimique de Saint-Gobain, Chauny & Cirey, Paris

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Glas und anderen in der Hitze plastischen Massen

Patentiert im Gebiet der Bundesrepublik Deutschland vom 5. Februar 1944 an Patentanmeldung bekanntgemacht am 3. April 1952 Patenterteilung bekanntgemacht am 2. Oktober 1952

Die Priorität der Anmeldung in Frankreich vom 1. September 1943 ist in Anspruch genommen Die Schutzdauer des Patents ist nach Gesetz Nr. 8 der Alliierten Hohen Kommission verlängert

Die Erfindung 1>etrifft diejenige Art der Her- sind und dessen Inneres zur Aufnahme der zu Stellung von Käsern aus Glas und anderen in der ' Fasern umzuwandelnden, zähflüssigen Masse dient. Hitze plastischen, mineralischen oder organischen j In Abb. ι der Zeichnung, welche schematisch die Massen, t>ei der die Fasern durch Abschleudern der j Mittel zur Ausübung eines solchen Verfahrens verMasse von einem schnell umlaufenden Drehkörper ! anschaulicht, ist ι der schnell umlaufende Hohl- 20 erzeugt werden. ' körper, von dem die zähflüssige Masse durch am

Die Erfindung ist anwendbar bei allen bekannten Verfahren zur Erzeugung von Fasern, bei welchen die auszuziehende Masse einem !Drehkörper zugeführt wird, der sie unter der Wirkung der Schleuderkraft in Strahlen nach außen schleudert und diese zu Käsern auszieht. Der Drehkörper kann verschiedene Kormen haben, beispielsweise aus einem Hohlkörper l>estehen, an dessen Umfang

Rand vorgesehene Öffnungen in Form von Strahlen 2 ausgeschleudert wird. Die Bewegung des Strahles ist derart, daß jedes seiner Elemente, beispielsweise a, sich auf einer Tangente T am Austrittspunkt des Elementes fortbewegt. Die Lage des Glassträhles, zu welchem ο gehört, ist bei O₁, b_t im Zeitpunkt J₁ und bei O₂, b₂ im Zeitpunkt t₂ dargestellt. Infolge des Widerstandes der Luft, der Zäh-

15 Öffnungen für den Austritt der Strahlen vorgesehen j flüssigkeit des Glases und der diese Zähflüssigkeit 30

■erhöhenden Abkühlung des Strahles in der Luf wird aber die Flugbewegung jedes Elementes ge bremst, so daß die Bewegungsbahn eines Glas elementes α anstatt einer Tangente T am Ausgangs punkt eine Kurve C ist, welche näher als die Tangente T am Drehkörper verläuft. Der abgeschleuderte Glasstrahl entfernt sich also vom Drehkörper indem er nacheinander die Lagen b_u O₁'; b.₂, a₂' einnimmt, bis zu einer gewissenEntfernung, in welcher ίο er ausschließlich von erstarrtem Glas gebildet wird und alle von dem Drehkörper erzeugten Fasern schließlich eine Art Kranz D bilden, welcher den Drehkörper konzentrisch umgibt (Abb. 2).

Dieser Kranz befindet sich im wesentlichen in der senkrecht zur Drehachse des Drehkörpers liegenden Schleuderebene der Strahlen. Um die so erzeugten Fasern weiterverarl>eiten zu können, muß dann bei den bekannten Verfahren dieser Kranz geöffnet oder als Ganzes weggeschafft werden. Da aber dieser Kranz aus einer umfangreichen und wenig dichten Masse von mehr oder weniger miteinander verschlungenen Fasern besteht, begegnet man hinsichtlich der Abführung und Weiterverarbeitung dieser Fasern großen Schwierigkeiten, um so mehr, als der Kranz von sich aus dazu neigt, eine unregelmäßige Lunte zu bilden oder sich um Organe der Maschine zu wickeln, wobei es leicht vorkommen kann, daß die Fasern zu stark wiedererhitzt oder versengt werden, wenn der Kranz nahe an den Drehkörper herankommt, der selbst eine hohe Temperatur besitzt.

Durch das Verfahren der Erfindung sollen diese Schwierigkeiten beseitigt werden. Das Verfahren besteht darin, daß in der Schleuderebene der Fasern ein Hindernis so nahe dem Umfang des Drehkörpers angeordnet wird, daß die von diesem abgeschleuderten Fasern gegen das Hindernis treffen und dadurch abgetrennt werden, auf diese Weise also die Bildung eines zum Drehkörper konzentrischen Kranzes von Fasern verhindert wird.

Das Hindernis kann in der Weise ausgebildet sein, daß es nur die Aufgabe, die Fasern, je nachdem sie gegen das Hindernis treffen, abzutrennen, erfüllt. Zu diesem Zweck kann das Hindernis aus einem in einem kleinen Abstand vom Drehkörper die Schleuderebene der Fasern durchquerenden einfachen Draht oder einer Stange bestehen. Die abgetrennten Fasern können dann durch irgendwelche geeignete Mittel zur Bildung eines Filzes aufgefangen bzw. gesammelt werden.

Erfindungsgemäß kann das Hindernis aber auch selbst zum Ansammeln der abgetrennten Fasern auf seiner Oberfläche dienen, d. h. der Filz kann unmittelbar auf dem Hindernis gebildet werden. Da das Abfangen der Fasern auf dem Hindernis von einer plötzlichen Unterbrechung der Bewegung der Fasern in ihrer Mitnahme durch den Drehkörper begleitet ist, werden die Fasern mit Gewalt auf dem Hindernis zur Ablage gebracht. Dadurch werden die einander folgenden Faserablagerungen aufeinandergepreßt, wodurch der Zusammenhalt des entstehenden Filzes und das Halten desselben auf dem Hindernis begünstigt wird.

Da das Hindernis beliebig nahe am Rand des Drehkörpers angebracht werden kann, ist es möglieh, es so anzuordnen, daß die Fasern in einem kurzen Abstand von ihrem Ausgangspunkt auf das Hindernis treffen und sich dann noch in einem hinreichend formbaren Zustand befinden, um sich mit den bereits abgelegten Fasern verschweißen zu können und dadurch ohne Verwendung eines Bindemittels einen starren Filz zu bilden. Durch die innige Berührung und das enge Zusammenschließen der Fasern, welche durch das Verfahren ermöglicht sind, wird die Bildung eines starren Filzes erleichtert.

Nach der Erfindung ist es außerdem möglich, einen Filz gewünschter geometrischer Form (eben, zylindrisch, konisch usw.) zu erzeugen, indem man als Hindernis einen Körper entsprechender Form benutzt und diesem Körper, welcher eine Art Dorn bildet, eine Bewegung erteilt, durch die alle Punkte seiner Außenfläche nacheinander in die Ebene der Bewegungsbahnen der Fasern gebracht werden. Diese Bewegung, welche grundsätzlich eine Bewegung senkrecht zur Schleuderebene der Fasern ist, wird zweckmäßig periodisch durchgeführt, wodurch ein Filz entsteht, der von mehreren übereinanderliegenden 'Schichten gebildet wird, in welchen die Fasern von einer zur anderen Lage gekreuzt sind.

Diese Bewegung in der Achsrichtung des Hindernisses kann von einer anderen Bewegung, beispielsweise, wenn es sich wie bei einem Dorn um einen Rotationskörper handelt, einer Drehbewegung des gg Dornes um seine Achse überlagert werden, so daß alle Punkte der Oberfläche des Dornes nacheinander in den Bereich der Fasern in deren Schleuderebene kommen.

Diese verschiedenen, dem Dorn erteilten Bewe- too gungen begünstigen in vielen Fällen das Haften der Fasern, die mit der O1>erfläche des Dornes in Berührung kommen, auf dieser Fläche. Wenn l>eispielsweise der Dorn eine Drehbewegung um seine Achse ausführt, so findet ein Wickeln der Fasern um den Dorn, und damit ein Festlegen der Fasern auf der Dornoberfläche bzw. auf dem auf ihr l>ereits gebildeten Filz statt.

Wo die Form des Dornes als solche und die ihm erteilten Bewegungen nicht genügen, um den Faser- no filz auf der Dornoberfläche festzuhalten, kann die Oberfläche mit besonderen Heftmitteln versehen werden, an welchen die ersten ankommenden Fasern befestigt werden und so der sich nachfolgend bildende Filz gehalten wird. Außerdem kann ein mit Löchern versehener Dorn verwendet werden, in dem ein Unterdruck erzeugt wird, der durch die Löcher hindurch die Fasern durch Sog festhält.

Erfindungsgemäß kann das Hindernis auch so ausgebildet werden, daß es das Ausziehen der Fasern unterstützt.

Einer der Hauptfaktoren, die beim Ausziehen der Fasern, sobald der flüssige Strahl von dem Drehkörper abgeschleudert worden ist, sich auswirken, st die Geschwindigkeit des Austrittspunktes des Strahles zu dein bereits erkalteten Teil der

entstehenden Faser. Erfindungsgemäß kann diese Relativgeschwindigkcit erhöht werden, indem von dem Hindernis auf die Faser eine Ziehkraft ausgeübt wird, die in einer der Bewegung des Ausgangspunktes (Ks Straliles entgegengesetzten Richtung verläuft.

Bei einer Ausführungsform einer solchen Vorrichtung wird als Hindernis eine sich drehende Trommel benutzt, deren Drehsinn der gleiche wie ίο der des Drehkörpers ist. Die einander gegenüberliegenden Flächen der Trommel und des Drehkörpers tx'wegen sich demnach in entgegengesetzten Richtungen, so daß den mit der Trommel in Berührung kommenden Fasern eine Geschwindigkeitsbeschleunigung erteilt wird, durch die sich ein Ausziehen bzw. eine Erhöhung des Ausziehens der Fasern ergibt, l>evor diese von der das Hindernis bildenden Trommel aligerissen werden.

Nach einer anderen Ausführungsform wird das Hindernis von einer Schneide gebildet, die sich in einer spiralförmigen, den Drehkörper zum Teil umgebenden Wand fortsetzt. In dieser Vorrichtung wird ein Gebläse vorgesehen, welches auf die Fasern entgegengesetzt der Drehrichtung des Drehkörpers wirkt. Hierdurch wird bereits ein Ausziehen der Fasern bewirkt, bevor sie mit dem Hindernis in Berührung kommen.

Im nachfolgenden sind unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene beispielsweise Ausführungsformen von Vorrichtungen zur Ausübung des oben bezeichneten Verfahrens beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Abb. 3 eine schematische Draufsicht einer Vorrichtung, bei welcher das Hindernis aus einem Draht oder einer Stange l>esteht,

Abb. 4 einen schematischen Aufriß einer solchen Vorrichtung, bei welcher dem Draht eine Längs-Ixrwegung erteilt wird,

Abb. 5 eine sehematische Draufsicht einer anderen Vorrichtung, bei welcher das Hindernis aus einem Zylinder besteht,

Abb. 6 einen Aufriß einer Vorrichtung der letzteren Art mit einem axial l>eweglicbeii Zylinder,

Abb. 7 eine sehematische Draufsicht einer Vorrichtung, welche ein Ausziehen und Abtrennen der Fasern ermöglicht, ohne daß diese auf das Hindernis aufgewickelt werden,

Abb. 8 eine Draufsicht einer in ähnlicher Weise arbeitenden Vorrichtung und
Abb. 9 einen Aufriß dieser Vorrichtung.

Bei der Vorrichtung gemäß Abb. 3 besteht das Hindernis aus einem Draht oder einer Stange 3, die parallel zur Drehachse des Drehkörpers 1 in der Nähe des Randes dessell>en angeordnet ist. Dieser Draht bzw. diese Stange unterbricht die aus den öffnungen des Drehkörpers ausgeschleuderten F'asern, deren größtmögliche Länge durch die Kurve a-d wiedergegeben ist, welche in der Zeichnung der Deutlichkeit halber durch eine dicke Linie dargestellt ist. Nach dem Abreißen entsteht hinter dem Hindernis ein neuer Strahl bzw. eine neue Faser, und die Kurve a-e (gestrichelt) stellt den Verlauf . der Köpfe der entstehenden neuen Fasern dar. Durch das Hindernis 3 wird also bewirkt, daß das kreisförmige Bild der Abb. 2, welches die verschiedenen Strahlen wiedergibt, wenn sie nicht auf ein Hindernis treffen, in ein kardioidförmiges Bild verwandelt wird. Im letzteren Fall entsteht kein Faserkranz, vielmehr können die Fasern in Richtung des Pfeiles f frei abgehen.

Die Lage des Hindernisses muß derart gewählt werden, daß es weder verglast, was der Fall sein würde, wenn es zu nahe an bzw. in der Zone läge, in welcher das Glas noch zu flüssig ist, noch verstopft wird, was eintreten würde, wenn das Hindernis in einem zu großen Abstand vom Drehkörper in der Zone läge_; in welcher die Glasfasern bereits erstarrt sind. Im letzteren Fall würden die Fasern sich auf dem Hindernis fangen und nicht abgeführt werden.

Wie in Abb. 4 gezeigt, kann man dem Draht 3 in seiner Achsrichtung eine Bewegung erteilen, wodurch ein Verglasen oder ein Verstopfen verhindert wird. Infolge dieser Bewegung des Drahtes werden etwa an dem Draht haftenbleibende Fasern aus der Schleuderebene der Fasern herausbefördert. In der dargestellten Ausführung ist der Draht als ein endloses Band ausgebildet, welches um zwei Rollen 5 und 6 läuft, von denen eine angetrieben wird.

Das Hindernis braucht nicht aus einem festen g₀ Körper zu bestehen, sondern es kann auch von einem Druckmittelstrahl gebildet werden, der die Schleuderebene der Fasern schneidet.

Gemäß Abb. 5 besteht das Hindernis aus einem Dorn 4, dessen Achse senkrecht zur Schleuderebene der Fasern steht und der einerseits eine Drehbewegung um sich selbst und anderseits eine axiale Hinundherbewegung erhält. Bei Verwendung eines solchen Hindernisses wird auf dem sich drehenden Dorn unmittelbar eine zylindrische Schale aus _1Oo Fasern erzeugt.

Der Abstand des Drehkörpers 1 vom Dorn 4 ist regelbar. Man kann den Abstand so klein wählen, daß die Fasern in noch heißem Zustand auf den Dorn gelangen und sich mit den auf ihm bereits i_oj befindlichen Fasern verschweißen, so daß ohne Zuhilfenahme eines Bindemittels eine steife Schale entsteht. Wird der Dorn in einem größeren Abstand vom Drehkörper angeordnet, so ist die Faser in dem Augenblick, wo sie auf den Dorn kommt, bereits erkaltet und geeignet, eine biegsame Schale zu bilden.

In Abb. 6 ist 1 der Drehkörper, 7 sind die Austrittsöffnungen und x-y ist die Schleuderebene der Faser. 4 ist der Dorn oder Zylinder, auf welchem die Fasern sich ablegen und der außer einer Drehbewegung um seine Achse 11 auch eine Aufundab-I>e\vegung in Richtung dieser Achse erhält. Der Hub dieser letzteren Bewegung ist entsprechend der Höhe des Domes bemessen. Der Sockel 13, welcher den Dorn 4 trägt, kann in dem mit dem Gestell 15 des Drehkörpers verbundenen Rahmen 14 verstellt werden. Durch die Verstellung des Sockels 13 läßt sich der Abstand des Domes vom Drehkörper regeln. Der Dorn 4 kann mit Löchern 16 versehen sein, durch welche ein im Innern des Domes

erzeugter Unterdruck auf die Fasern zur Wirkung gebracht werden kann, um diese auf der Oberfläche des Domes zum Haften zu bringen.

Um ein ununterbrochenes Arbeiten der in Ab!). 6 gezeigten Vorrichtung zu ermöglichen, ist diese mit zwei übereinstimmenden Wickeldornen ausgerüstet, deren Tragrahmen 14 durch ein Gelenkparallelogramm 17 mit dem Gestell 15 verbunden sind. Zufolge dieser Einrichtung kann man den einen vollen Dorn aus der Filzerzeugungszone zurückziehen und ihn durch den zweiten leeren Dorn ersetzen.

Die Antriebe für die Dorne, welche in den Gehäusen 18 untergebracht sein können, sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Ebenso nicht die Saugleitung, die zur Erzeugung des Unterdrucks im Drehkörper an die hohl auszubildende Welle der Dorne, die durch die Gehäuse 18 hindurchgeführt wird, angeschlossen ist.

Die Auswechselung des einen Domes durch den anderen, d. h. die Bewegung des Parallelogramms 17 kann selbsttätig erfolgen und in dem Augenblick ausgelöst werden, in welchem der auf dem in Arbeitsstellung befindlichen Dorn sich bildende Filz die gewünschte Dicke erreicht hat. Die Vorrichtung kann auch mit Mitteln ausgerüstet sein, um auf die Oberfläche des Filzes oder der Filzlagen während der Entstehung eine geeignete Flüssigkeit oder Masse aufzutragen, durch die je nach Wunsch die Fasern miteinander gebunden oder aber geschmiert werden, um ihnen eine Verschiebung gegeneinander zu ermöglichen. Zufolge der Aufundabbewegung des Domes ist es möglich, die aufzutragende Masse über die ganze Oberfläche des Filzes zu verteilen, wobei das Aufträgst oder Spritzorgan außerhalb der Zone angeordnet werden kann, in welcher die Fasern mit dem Dorn oder mit dem auf diesem schon gebildeten Filz in Berührung kommen. Zufolge der Aufundabbewegung laufen alle Punkte des entstehenden Filzes an dem Spritzorgan vorbei und werden gleichmäßig mit der Auftragsmasse überzogen, während anderseits hierdurch das eigentliche Aufwickeln der Fasern nicht behindert wird.

Gemäß Abb. 7 ist parallel zur Achse des Drehkörpers 1 eine Trommel 19 vorgesehen, die sich im gleichen Sinn wie der Drehkörper dreht. Die aus den öffnungen des Drehkörpers ausgeschleuderten Fasern treffen gegen die Mantelfläche dieserTrommel, wobei gleichzeitig ein Ausziehen der Fasern erfolgt, weil die Umfangsflächen von Drehkörper und Trommel sich an den einander gegenüberliegenden Stellen in entgegengesetzten Richtungen bewegen. Nach dem Ausziehen werden die Fasern durch die Trommel 19 abgerissen, welche in dieser Beziehung in der gleichen Weise wie die schon beschriebenen Hindernisse wirkt. Die Trommel kann gelocht und durch eine feste Zwischenwand 12, die in der Ebene der Achse der Trommel liegt, in zwei Kammern 20 und 21 unterteilt sein. In der Kammer 21 wird ein Überdruck auf rechterhalten, der die abgeschnittenen Fasern von der Trommel wegbläst. Die sich ablösenden Fasern können in einem Behälter aufgefangen und gesammelt werden.

Bei der Anordnung nach Abb. 8 und 9 besteht das Hindernis aus einer Schneide 22. An die Schneide schließt sich zwischen zwei Platten 24 und 25 eine spiralförmig verlaufende Wand 23 an, die den Drehkörper 1 zum Teil umgibt. Diese Spirale entwickelt sich in der der Drehbewegung des Drehkörpers 1 entgegengesetzten Richtung. Anderseits ist dem Drehkörper ein Radialgebläse zugeordnet. In dem Raum 27 zwischen dem Drehkörper und der Spiralwand 23 werden die von dem Gebläse ausgehenden Druckluftströme dem Verlauf der Spiralwand entsprechend gelenkt. Sie bewegen sich dabei in einer der Drehrichtung des Drehkörpers entgegengesetzten Richtung und ziehen die von letzterem ausgeschleuderten Glasstrahlen zu feinen Fasern aus. Anderseits werden die Fasern beim Auftreffen auf die Schneide 22 abgetrennt. Außer der bei dieser Ausführung erzielbaren großen Feinheit der Fasern ergibt sich auch ein äußerst leichtes Abführen der Fasern. Anstatt durch die gezeigte Schneide kann das Hindernis auch durch einen Draht oder eine Stange, beispielsweise durch einen in der vorangegebenen Weise senkrecht beweglichen Draht, gebildet sein.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Glas und anderen in der Hitze plastischen, mineralischen oder organischen Massen, bei dem die Fasern durch Abschleudern der Masse von einem schnell umlaufenden Drehkörper erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schleuderebene der Fasern ein Hindernis so nahe dem Umfang des Drehkörpers angeordnet wird, daß die von diesem abgeschleuderten Fasern gegen das Hindernis treffen und dadurch abgetrennt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Hindernis abgetrennten Fasern auf ihm festgehalten und zur Bildung eines Filzes angesammelt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man mit dem Hindernis einen Blasstrom zusammenarbeiten läßt, der auf die Fasern vor ihrer Abtrennung eine Ziehwirkung ausübt.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einem Draht oder einer Stange besteht, der bzw. dem gegebenenfalls eine Bewegung in der Achsrichtung erteilt wird.
5. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einem sich drehenden und axial hin und her bewegten Dorn besteht, auf dem die Fasern in Form einer Schale angesammelt werden.
6. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hindernis aus einer Trommel besteht, die sich in gleicher Richtung wie der Drehkörper dreht und so zu ihm angeordnet ist, daß sie auf die Fasern, wenn diese mit ihr in Berührung

kommen, eine Ziehwirkung ausübt, bevor sie abgerissen werden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Trommel mit Löchern versehen ist, durch welche aus dem Trommelinnern ein gasförmiges Druckmittel austritt, durch welches die abgetrennten Fasern von der Trommel in Form einer Lunte abgelöst werden.
8. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das von einem Draht oder einer Schale gebildete Hindernis sich in einer Wand fortsetzt, die den Drehkörper spiralförmig auf einem Teil umgibt und entgegengesetzt der Umlauf richtung des Drehkörpers einen Luft- oder Gasstrom führt, der aus einem in der Nähe der Mitte der Spirale vorgesehenen Gebläse kommt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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