DE961921C

DE961921C - Process for the production of glass fibers from the strand of a glass mixture

Info

Publication number: DE961921C
Application number: DEG17675A
Authority: DE
Inventors: Joseph Francis Stephens
Original assignee: Gustin Bacon Manufacturing Co
Current assignee: Gustin Bacon Manufacturing Co
Priority date: 1955-06-08
Filing date: 1955-07-28
Publication date: 1957-04-11

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von hochfeinen Glasfasern und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Abfasern, Abstreifen oder Abblasen feiner Glasfasern von einer stranggepreßten Stange oder einem Stab aus fein gemahlenen Glasbestandteilen.The invention relates to the manufacture of superfine glass fibers and is particularly concerned with a method of stripping, stripping, or blowing off fine glass fibers from an extruded one Rod or rod made of finely ground glass components.

Hochfeine Glasfasern im Bereich von ³U bis 5 Mikron werden nach bekannten Verfahren durch Verblasen der Oberfläche von groben fortlaufenden Glasfäden hergestellt, die mechanisch in die. Bahn eines erwärmten Gasstromes hoher Geschwindigkeit vorgeschoben werden. Die Temperatur des Gasstromes, seine Geschwindigkeit und die Behandlungszeit der Fäden mit dem Gasstrom sind so bemessen, daß dünne Außenlagen der Fäden fortschreitend geschmolzen werden, wobei der Gasstrom dann die Außenlagen in Form von Glasfäden sehr kleinen Durchmessers abbläst. Das Kennzeichen dieser bekannten Verfahren ldegt darin, an der Oberfläche der groben Fäden dünne ge- ao schmolzene Schichten zu erzeugen und die durch Wärmeeinwirkung erweichte oder geschmolzene Schicht in Faserform sofort zu entfernen. Die Fasern müssen von der Oberfläche der geschmolzenen Schicht ständig mittels des Gasstromes abgeblasen werden, ehe die fldeßbare geschmolzene Schicht zusammenfließen und sich merklich verdicken kann.Very fine glass fibers in the range from ³ U to 5 microns are produced by known processes by blowing the surface of coarse continuous glass threads that are mechanically inserted into the. Path of a heated gas stream are advanced at high speed. The temperature of the gas flow, its speed and the treatment time of the threads with the gas flow are such that thin outer layers of the threads are progressively melted, the gas flow then blowing off the outer layers in the form of glass threads of very small diameter. The characteristic of this known method is to produce thin, or even melted layers on the surface of the coarse threads and to immediately remove the layer in fiber form which has been softened or melted by the action of heat. The fibers must be constantly blown off the surface of the molten layer by means of the gas stream before the flowable molten layer can flow together and noticeably thicken.

Die Herstellung feiner Fasern erfolgte bekanntlich auch dadurch, daß die Spitze einer Glasstange geschmolzen, die Glasstange fortschreitend in eine Flamme vorgeschoben und von der Spitze der Stange beim Schmelzen des Glases ein fortlaufender Faden mittels einer mechanischen Zugvorrichtung, beispielsweise einer Trommel, abgezogen· wird. Glaswolle ist ebenfalls hergestellt worden durch Zerfasern eines geschmolzenenAs is well known, the production of fine fibers also took place by placing the tip of a glass rod melted, the glass rod progressively advanced into a flame and from the top of the When the glass is melted, a continuous thread is held by means of a mechanical pulling device, for example a drum. Glass wool is also made by shredding a molten one

ίο Glasstromes· mittels Dampf oder anderen Gasströmen hoher Geschwindigkeit Bei der Herstellung von Glaswolle wird auf einen kräftigen Strom geschmolzenen Glases ein Gasstrom hoher Geschwindigkeit gerichtet, wobei grobe· und feine Fasern aufgefangen werden. Diese bekannten Verfahren haben Nachteile. Die Verfahren sind übermäßig teuer, da zuerst grobe Glasfaden hergestellt werden müssen. Ferner ist eine sehr große Brennstoffmenge für den Gasstrom erforderlich, der auf kleine Flächen· der groben Fäden einwirkt, so daß . sich eine verhältnismäßig geringe Erzeugungsmenge an feinen Fasern aus dem Arbeiten ergibt, während viel grobe kugelähnliche Teilchen anfallen, die im Fasererzeugnis von Nachteil sind.ίο Glass streams by means of steam or other gas streams high speed In the production of glass wool is at a powerful Stream of molten glass directed a stream of gas at high speed, coarse and fine Fibers are caught. These known methods have disadvantages. The procedures are excessive expensive, as coarse glass threads have to be made first. Furthermore, there is a very large amount of fuel required for the gas flow which acts on small areas of the coarse threads, so that . there is a relatively small amount of fine fibers produced from working while there are a lot of coarse, spherical-like particles which are disadvantageous in the fiber product.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen hochfeiner Fasern wird nicht geschmolzenes Glas verblasen, sondern es wird aus feingemahlenen und gründlich gemischten Bestandteilen eines glasbildenden Gemenges, das Bor, Cälciumoxyd und Kieselerde enthält, ein Stab oder ein Strang gebildet, der verblasen wird. Die Glasbestandteile werden gründlich vorgemischt, und es wird nötigenfalls- ein Bindemittel, z. B. Wasserglas (Natriumsilikat) od. dgl., zugesetzt. Dieses Gemenge wird vorzugsweise in einem Rohr oder einem beliebig geformten· Behälter mittels einer Förderschnecke oder mittels eines Kolbens verdichtet. Aus dem Austrittsende des Rohres, dessen Durchmesser gewünschtenfalls allmählich abnimmt, wird der Stab oder der Strang des verdichteten- Gemisches ausgestoßen. Nahe dem Austrittsende des Rohres und vor dem Ausstoßen als Strang oder Stab wird die Temperatur des in dem Rohr befindlichen Gemenges auf die gewünschte Höhe durch Außenerwärmung des Rohres oder durch Induktionserwärmung gesteigert. Beim Ausstoßen des Stranges aus dem Rohr wird der Strang einem so heißen Gasstrom ausgesetzt, daß eine dünne Außenschicht des Stranges schmilzt und von der geschmolzenen Außenschicht hochfeine Fasern abgestreift werden, und zwar in ähnlicher Weise; wie das Abblasen von Glasfasern von Glasstäben oder Glasfaden in den zur Zeit üblichen Verfahren erfolgt. In the method of manufacturing according to the invention Very fine fibers will not blow molten glass, but rather it will be made from finely ground and thoroughly mixed components of a glass-forming mixture, the boron, calcium oxide and Contains silica, formed a rod or strand that is blown. The glass components are thoroughly premixed and it will if necessary, a binder, e.g. B. water glass (sodium silicate) or the like. Added. This mixture is preferably placed in a pipe or any container of any shape by means of a screw conveyor or compressed by means of a piston. From the exit end of the pipe, its diameter gradually decreases if desired, the rod or strand of compacted mixture is ejected. Near the exit end of the tube and before it is ejected as a strand or rod, the Temperature of the mixture in the pipe to the desired level by external heating of the pipe or by induction heating. When ejecting the Strand from the tube, the strand is exposed to such a hot gas stream that a thin outer layer of the strand melts and stripped of extremely fine fibers from the melted outer layer become, in a similar way; like blowing off glass fibers from glass rods or Glass thread takes place in the currently usual process.

Gegebenenfalls muß eine zusätzliche Kraft zur Einwirkung gebracht werden, um den Strang nach dem Ausstoßen aus der Förderschnecke, dem Kolben oder Rohr vorzuschieben. Für gewöhnlich kann jedoch dieselbe Kraft, die das Glasgemenge zu einem Strang preßt, verwendet werden, um den Strang in die Bahn des Gasstromes zu fordern. Der besondere Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß keine Vorschmelze aus Glas vorhanden sein' muß, und daß das Verfeinern des Glases sowie die Herstellung von groben Glasstangen oder Glasfäden wegfällt, weil bei dem neuen Verfahren die Herstellung der feinen Fasern unmittelbar aus einem verdichteten Stab oder Strang von Glasgemengebestandteilen erfolgt.If necessary, an additional force must be applied to the strand after before being pushed out of the screw conveyor, piston or pipe. Usually however, the same force that presses the glass batch into a strand can be used to pull the To demand strand in the path of the gas flow. The particular advantage of the new process is there in the fact that no premelt of glass need be present, and that the refining of the Glass as well as the production of coarse glass rods or glass threads are no longer necessary because the new process the production of the fine fibers directly from a compacted rod or Strand of glass batch constituents takes place.

Andere Ziele und Kennzeichen ergeben sich aus der Beschreibung.Other goals and characteristics emerge from the description.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens.The figure shows an apparatus for carrying out the method.

In> der dargestellten Vorrichtung werden die für das Glasgemenge wesentlichen Bestandteile von einem Vorrat (nicht dargestellt) einem Trichter 19 in abgemessenen Mengen so zugeführt, daß die herzustellende Glasfaser die richtige Zusammensetzung hat. Ein Bindemittel, beispielsweise Wasserglas (Natriumsilikat), kann dem Glasgemenge gegebenenfalls zugesetzt werden, um die Glasgemengeteilcben so miteinander zu verbinden, daß sie einen frei tragenden Stab oder Strang beim Auspressen aus dem Miischkessel oder dem Mischbehälter bilden. Das Gemisch 20 wird aus dem Trichter 19 mittels einer Förderschnecke 21 über ein Förderrohir 22 in das Kegelende 22_a geschoben. Ein Teil des Kegelendes 22_a oder eine ausgewählte Fläche des Förderrohres wird mittels eines oder mehrerer Brenner 23 erwärmt, denen Brennstoff in der Rohrleitung 14 und Luft in der Rohrleitung 15 zugeführt wird. Das Erwärmen des Glasgemenges kann entweder von einem Brenner oder einer Brenndüse, wie dargestellt, oder durch Induktionserwärmung erfolgen, um das sich langsam vorschiebende Gemenge für das anschließende Verblasen, bei dem die Glasfasern aus dem Glas^- gemengestrang hergestellt werden, vorzubereiten. Bei der Vorerwärmung ist das Bindemittel gleichmäßig in dem Glasgemenge verteilt, wenn das Glasgemenge als Strang aus dem verengten Ende 22_Ö des Rohres ausgestoßen wird, und verbindet die gemahlenen Bestandteile zu einem festen Formkörper. In the device shown, the constituents essential for the batch of glass are fed from a supply (not shown) to a funnel 19 in measured quantities so that the glass fiber to be produced has the correct composition. A binding agent, for example water glass (sodium silicate), can optionally be added to the glass batch in order to connect the glass batch parts to one another so that they form a cantilever rod or strand when pressed out of the mixing vessel or the mixing container. The mixture 20 is pushed out of the funnel 19 by means of a screw conveyor 21 via a conveyor tube 22 into the cone end 22 _a. Part of the cone end 22 _a or a selected area of the delivery pipe is heated by means of one or more burners 23, to which fuel in the pipe 14 and air in the pipe 15 is fed. The glass mixture can be heated either by a burner or a burner nozzle, as shown, or by induction heating in order to prepare the slowly advancing mixture for the subsequent blowing, in which the glass fibers are produced from the glass mixture strand. In the pre-heating, the binder is uniformly dispersed in the glass batch, if the glass batch is discharged as a strand from the narrowed end 22 of the pipe _E, and connects the ground ingredients to form a solid shaped body.

Der vom Rohr ausgestoßene Strang wird von Brenngasdüsen 24 umgeben, denen Brennstoff in der Leitung 26 und¹ Luft in der Leitung 27 zugeführt wird, wobei die Düsen so· aufgestellt sind, daß ein Brenngasstrom auf die Außenfläche des aus dem Rohr ausgestoßenen Stranges geblasen wird. Die Temperatur dieses Gasstromes ist so gewählt, daß eine an der Außenfläche des Stranges befindliche dünne Schicht in Glas umgewandelt wird, und der Gasstrahl ist so gerichtet, daß von der geschmolzenen Schicht gleichzeitig hochfeine Fasern abgestreift oder abgefasert werden, und zwar in ähnlicher Weise wie bei dem bereits beschriebeneni Verblasen feiner Fasern aus groben Glasfaden. Temperatur und Geschwindigkeit des Gasstromes sind so groß, daß der Strang durch das von seinem Ende erfolgende Abstreifen der feinen Fasern vollkommen verbraucht wird.The ejected from the tube strand is surrounded by the combustion gas nozzles 24, which fuel is supplied in the conduit 26 and ¹ air in the line 27, the nozzles being positioned so · that a fuel gas stream is blown onto the outer surface of the ejected from the pipe string. The temperature of this gas stream is chosen so that a thin layer located on the outer surface of the strand is converted into glass, and the gas jet is directed so that very fine fibers are simultaneously stripped or frayed from the molten layer, in a similar manner to the already described blowing of fine fibers from coarse glass thread. The temperature and velocity of the gas flow are so great that the strand is completely consumed by the stripping of the fine fibers from its end.

Die erzeugten Fasern werden in das offene Ende einer Haube 16 gefördert. Der Boden der Haube besteht aus einem Förderband 17, das von Zylinderwalzen getragen wird, von denen eine Walze aufThe fibers produced are conveyed into the open end of a hood 16. The bottom of the hood consists of a conveyor belt 17, which is carried by cylindrical rollers, one of which is on a roller

Welle 25 dargestellt ist. Im Rohr r 8 wird ein Kunststoffbindemittel den in die Haube einströmenden Fasern zugeführt, so daß das Bindemittel mit den Fasern gründlich gemischt ist, wenn* die Fasern· auf die sich bewegende Förderbahn fallen und sich dort in Form einer Matte ablagern. Zum Verdichten der auf der Förderbahn befindlichen Matte wird von der Unterseite des Förderbandes her ein Saugzug auf die Matte ausgeübt, umShaft 25 is shown. In the tube r 8 is a Plastic binder is added to the fibers flowing into the hood so that the binder is thoroughly mixed with the fibers when * the fibers · fall onto the moving conveyor track and are deposited there in the form of a mat. The bottom of the conveyor belt is used to compact the mat on the conveyor track an induced draft is exerted on the mat in order to

ίο die sich ansammelnden Fasern zu verdichten. Die Einzelheiten der Vorrichtung zum Herstellen der Fasermatte sind bekannt und können entsprechend 'den Erfordernissen der jeweils herzustellenden Matte geändert werden.ίο to compress the accumulating fibers. the Details of the device for producing the fiber mat are known and can accordingly 'The requirements of the respective mat to be produced can be changed.

Es können mehrere dieser faserbildenden Rohre auf der Vorderseite einer langen Haube angebracht sein, um genügend viel feine Fasern zu erzeugen und schnell eine Matte angemessener Höhe aufzubauen. Several of these fiber-forming tubes can be attached to the front of a long hood to produce enough fine fibers and quickly build a mat of a reasonable height.

Die Erfindung erreicht also alle erstrebten Ziele, zusammen mit anderen Vorteilen, die offensichtlich und im Verfahren selbst begründet sind. Da viele Formen ausgeführt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, siind alle dargestellten und beschriebenen Ausführungen nur als Erläuterungen, nicht aber im begrenzenden Sinne zu werten.The invention thus achieves all of its intended aims, along with other advantages that are evident and are justified in the procedure itself. Since many shapes can be done without the To leave the scope of the invention, all illustrated and described embodiments are only as Explanations, but not to be assessed in a limiting sense.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Procedure for. Manufacture of fine glass fibers, characterized in that the components a batch of glass fed in correctly measured quantities to a Misöhzone be, in which a thorough mixing takes place that the glass mixture, compacted into a strand is, and that the circumferential surface of the strand with a highly heated gas stream blown at high speed to strip fine glass fibers from the strand.

2. The method according to claim 1, characterized in that that a binder is added to the glass batch before the strand is formed will.

3. The method according to claim 1, characterized in that that the stripped fibers are collected directly from the gas stream and with a plastic binder to make a mat.

1 sheet of drawings