DE967264C - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Glas und aehnlichen mineralischen Stoffen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf diejenigen Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Glas oder ähnlichen mineralischen Stoffen, bei welchen aus einem einen geschmolzenen Vorrat des Stoffes enthaltenen Behälter dünne Ströme des Stoffes durch Düsen des Behälters zum Ausfluß gebracht werden, die in einer oder mehreren geradlinigen Reihen angeordnet sind, und die ausfließenden Ströme durch •mechanische Mittel, wie Trommeln oder Spulen, auf welchen die Fasern sich nach Maßgabe ihrer Erzeugung aufwickeln, oder durch Gasströme einer Ziehwirkung unterworfen werden.

Da der über den Düsen, des Behälters liegende Vorrat an geschmolzener Masse notwendigerweise auf einer Temperatur gehalten werden muß, die wesentlich höher als die zum Ausziehen der Glasfasern geeignete Temperatur ist, muß zur Vermeidung des Entglasens auf die ausfließenden Glasströme eine schnelle Kühlwirkung ausgeübt werden, um sie in der Ziehzone auf die für das Ziehen geeignete Temperatur zu bringen. Bekanntlich muß diese Temperatur in Abhängigkeit von der Beschaffenheit des Glases und von dem zu erzielenden Durchmesser der Fasern sehr genau geregelt werden.

Der erhaltene Faserdurchmesser der Fasern ist um so gleichmäßiger, je konstanter die Temperatur des durch jede Düse des Vorratsbehälters ausfließenden Glasstromes gehalten werden kann und je geringer die Temperaturunterschiede zwischen

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den verschiedenen durch die Gesamtheit der Ausflußdüsen ein und desselben Behälters hindurchgehenden Ströme sind.

Bei den bisher bekannten Verfahren dieser Art S erfolgt die Kühlung der ausfließenden Ströme durch gasförmige Kühlströme, die gegen die ersteren gerichtet werden, wobei sie gegebenenfalls auch die Ausflußdüsen bestreichen. Diese Art der Kühlung ermöglicht es nicht, in befriedigendem ίο Maße die Temperatur eines Ausflußstromes konstant zu halten und Temperaturunterschiede zwischen den verschiedenen Ausflußströmen zu vermeiden.

Dieser Übelstand wird durch das Verfahren gemaß der Erfindung behoben, welches es gestattet, für die Abkühlung des Glases von der Temperatur des geschmolzenen Vorrats auf die Ziehtemperatur Bedingungen zu schaffen, unter denen sich die Temperatur jeden Glasstromes in der Ziehzone mit ausreichender Genauigkeit regeln sowie eine einheitliche Temperatur der verschiedenen Ströme erzielen läßt.

Das erfindungsgemäße A^erfahren besteht im wesentlichen darin, daß das Kühlen der Fäden während ihres Durchganges durch die durch unmittelbare Strahlung gekühlten. Düsen erfolgt, d. h. bei diesem Verfahren ist die Kühlung streng auf die Ausflußdüsen beschränkt.

Durch Strahlung wirkende Kühlorgane werden zweckmäßig auf beiden Seiten der Reihe oder Reihen von Ausflußdüsen parallel zu diesem angeordnet.

Die Kühlorgane bestehen vorzugsweise aus Kästen, in denen ein gasförmiges oder flüssiges Kühlmittel in Umlauf gehalten wird.

Die von den Kühlkästen od. dgl. ausgeübte Kühlwirkung ist selbstregelnd, d. h. die Kühlwirkung auf eine Düse ist um so stärker, je höher deren Temperatur ist. Diese selbstregelnde Kühlwirkung erfolgt über die ganze Länge der Düsenreihen, so daß sich eine gleichmäßige Temperatur aller Düsen ergibt. Auf diese Weise werden die Durchmesserunterschiede der aus den einzelnen Düsen erzeugten Fasern verringert.

Durch die Erfindung hat man es in der Hand, auf jeden durch eine Düse fließenden Glasstrom eine einstellbare Kühlwirkung auszuüben und diese Kühlwirkung auf diejenige Fließ strecke des Glasstromes zu beschränken, die der Länge der Düse entspricht. Zufolge der Begrenzung dieser regelbaren Kühlwirkung auf einen bestimmten kleinen Teil der Fließstrecke des Glasstromes ist es möglich, eine genaue Regelung der Temperatur des Glasstromes bei seinem Austritt aus der Düse zu erhalten. Außerdem wirkt die Kühlung auf das Glas an einer Stelle, nämlich in der Düse, wo sein Querschnitt genau festliegt.

Für eine bestimmte Länge und einen bestimmten Durchmesser der Ausflußdüsen läßt sich festlegen, welche·Kühlwirkung auszuüben ist, um die für das Ausziehen geeignete Temperatur zu erhalten. Die Intensität der Kühlung läßt sich auch dadurch ändern, daß man Düsen verschiedener Längen verwendet. Außerdem ist es möglich, auf die Kühlung innerhalb des Regelbereichs so einzuwirken, daß die Austrittsmenge des Glases und damit auch der erzielte Fadendurchmesser bei einer gegebenen Ausziehgeschwindigkeit eine Veränderung erfährt. Die Regelung der Kühlwirkung auf die Ausflußdüsen ist dadurch erleichtert, daß die Kühlorgane vom Vorratsbehälter unabhängig und leicht zugänglich sind. Man kann auf das in den Kühlorganen umlaufende Kühlmittel Einfluß ausüben oder die Lage des Kühlorgans zu den Düsen in Höhe oder Abstand ändern. Man kann auch den Kühlorganen eine solche Form geben, daß ihr Abstand von den Düsen und/oder ihre Höhenlage zu den Düsen nicht über die ganze Düsenreihe gleich ist, so daß auch die Kühlwirkung auf der ganzen Länge des Vorratsbehälters nicht die gleiche ist. So können die Kühlorgane verstellbar sein, um örtlich ihre Lage zu den Ausflußdüsen verändern zu können. Man kann auch die Kühlorgane in mehrere Abschnitte unterteilen, die voneinander verschiedene Kühlwirkungen ausüben können.

Da die auf die Glasströme ausgeübte Kühlwirkung eingeregelt werden kann, braucht man weniger darauf bedacht zu sein, die Wandung der Düsen dünn zu halten, wie dies bisher erforderlich war, wo lediglich mit der Kühlung der Ausflußdüsen durch die umgebende Atmosphäre oder durch an ihnen vorbeistreichende gasförmige Kühlströme gerechnet werden konnte. Infolgedessen ist eine leichtere Bearbeitung der Düsen möglich, und man kann denselben auch eine größere Dauerhaftigkeit verleihen.

Anderseits konnte festgestellt werden, daß man bei dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einer höheren Ausflußgeschwindigkeit des Glases arbeiten kann, so daß man für ein bestimmtes Ausbringen mit einem kleineren Düsenquerschnitt auskommt, wodurch die Gefahr von Fadenbrüchen während des Ziehvorganges vermindert wird.

Wird das erfindungsgemäße Verfahren auf das mechanische Ausziehen angewendet, so ergibt sich eine größere Regelmäßigkeit des Garnes, welches durch die Zusammenführung der aus den Ausflußdüsen des Vorratsbehälters ausgezogenen Fasern gebildet wird. Dieses Zusammenführen der Fasern erfolgt in einem gewissen Abstand von den Düsen und vor dem Aufwickeln auf die Spule. Es hat zur Folge, daß die aus den an dem Ende der Reihe liegenden Düsen austretenden Glasströme sich zwischen dem Düsenaustritt und der Stelle, an der die Fasern zusammengefaßt werden, auf einer von der Senkrechten abweichenden schrägen Bahn bewegen.

Um die beim Ausziehen aus den äußersten Düsen bestehenden Gefahren von Fadenbrüchen zu verringern, muß darauf geachtet werden, daß der Winkel, den die betreffenden Fäden mit der Senkrechten bilden, eine gewisse Größe nicht überschreitet. Wegen der größeren Gleichmäßigkeit der Temperatur der Düsen innerhalb der ganzen Reihe ist dieser Winkel bei dem vorliegenden Verfahren weniger beschränkt. Der betreffende" Winkel kann

auch deshalb größer gewählt werden, weil das Glas beim Durchgang durch die Düsen gekühlt wird und die Düsen in einer solchen Länge ausgeführt sind, daß die erforderliche Kühlung des Glases auch tatsächlich stattfindet.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist man hinsichtlich der Zahl der Düsen, die in einer Reihe angeordnet werden können, beschränkt in Anbetracht der Temperaturunterschiede zwischen den äußeren

ίο und mittleren Glasströmen und auch deshalb, weil beim mechanischen Ausziehen der Ablaufwinkel der äußeren Fäden nicht zu groß werden darf.

Da die Erfindung es ermöglicht, auf der ganzen Reihe der Ausflußdüsen eine gleichmäßigere Temperatur zu erzielen, kann man in ein und derselben Reihe eine größere Anzahl von Düsen vorsehen und daher einen Faden mit einer größeren Zahl von Elementarfäden erzielen.

Die Möglichkeit, eine gleichmäßigere Tempera-

ao tür über die ganze Länge der Düsenreihen zu erzielen, ist besonders wichtig, wenn die Düsen im Boden eines elektrisch beheizten Behälters angebracht werden. Bei derartigen Behältern bestehen stets Schwierigkeiten, die Stromzuführungen in der richtigen Höhe anzubringen und die Verdickungen der Wandstärken so anzuordnen, daß die Verteilung des Heizstromes in den Wandungen eine gleichmäßige Temperatur der über den Düsen liegenden Glasschicht auf der ganzen Länge des Behälterboden ergibt.

Durch das Verfahren gemäß der Erfindung wird die Lösung dieses Problems erleichtert, und man ist nicht mehr gezwungen, die Stromzuleitungen wie bisher am unteren Teil des Behälters anzubringen. Es ist vielmehr möglich, die Stromzuführungen mehr zum oberen Teil des Behälters hin zu verlegen, so daß sich die stärkste Heizwirkung in den oberen Schichten des Glasbades ergibt. Hier ist ein starkes Heizen notwendig, da die zu schmelzenden Stoffe, meistens in Form von Glasstücken oder Glaskugeln, an dieser Stelle eingebracht werden.

Dieses Verschieben der Beheizung der im Behälter befindlichen Glasmasse nach oben führt auch zu einer erhöhten Gleichmäßigkeit des unmittelbar über den Ausflußdüsen liegenden Glases, weil hierdurch die Gefahr verringert wird, das kaltes Glas in den unteren Teil des Behälters sinkt.

In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern, in Abb. ι in einem senkrechten Schnitt und in
Abb. 2 in einer Unteransicht dargestellt.
Der Behälter 1, der das geschmolzene Glas 2 enthält, wird mittels dwrchgeleiteten ejektrischen Stromes geheizt. Er besitzt in seinem Boden zwei Reihen von Düsen 3, durch die das geschmolzene Glas in Form feiner Ströme oder Fäden 4 ausfließt.

Gemäß der Erfindung sind auf entgegengesetzten Seiten der beiden Düsenreihen Kühlorgane vorgesehen, die unmittelbar auf die Düsen wirken. In der gezeigten Ausführung bestehen diese Kühlorgane aus Kästen 5, in denen ein in Menge und Temperatur regelbares Kühlmittel umläuft. Diese Kästen sind auf dem Block 6, der den Behälter r umschließt, mittels Stützen 7 und Schrauben 8 montiert, welche eine Höhenverstellung der Kästen mit Bezug auf die Düsen gestatten.

Die Kästen sind auch in ihrem waagerechten Abstand von den Düsen einstellbar, indem in fest an den Kästen sitzenden Winkeln 10 Schlitze 9 vorgesehen sind, durch welche die Schrauben 8 hindurchgehen. Ferner sind Schrauben 11 vorgesehen, mittels deren eine weitere Regelung der Kühlung möglich ist und durch die gegebenenfalls die Kästen leicht verformt werden können, um sie etwaigen Verformungen des unteren Teiles des Vorratsbehälters anpassen zu können.

Claims (6)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   ι. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Glas und ähnlichen mineralischen Stoffen, bei dem aus einem einen geschmolzenen Vorrat des Stoffes enthaltenden Behälter dünne Ströme des Stoffes durch in einer oder mehreren parallelen geradlinigen Reihen angeordnete Düsen zum Ausfluß gebracht, zu Fäden ausgezogen und dabei gekühlt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Fäden während ihres Durchganges durch die durch unmittelbare Strahlung gekühlten Düsen erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane aus von einem gasförmigen oder flüssigen Kühlmittel von regelbarer Temperatur durchflossenen Kästen bestehen.
3. 3. Vorrichtung ztir Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Strahlung wirkende Kühlorgane auf beiden Seiten der Reihe oder Reihen von Ausflußdüsen parallel zu diesen angeordnet sind.
4. 4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane in ihrer Lage zu den Ausflußdüsen einstellbar sind.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane verstellbar sind, um örtlich ihre Lage zu den Ausflußdüsen verändern zu können.
6. 6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane in mehrere Abschnitte unterteilt sind, die voneinander verschiedene Kühlwirkungen ausüben können.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 712 918;
   schweizerische Patentschrift Nr. 250314;
   USA.-Patentschrift Nr. 2 291 289.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen