DK142106B

DK142106B - Fremgangsmåde og apparat til fremstilling af fast filament direkte fra en smelte.

Info

Publication number: DK142106B
Application number: DK219574AA
Authority: DK
Inventors: Robert Edward Maringer; Carroll Edward Mobley
Original assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1973-04-23
Filing date: 1974-04-22
Publication date: 1980-09-01
Also published as: NO139253B; CA1039465A; SE392827B; NL174021C; AU474024B2; DE2462386B2; NO139253C; JPS5222898B2; IL44651A0; IT1009975B; DE2462386A1; IE39452L; FR2226232B1; ATA323974A; DK142106C; BE813902A; IL44651A; GB1470103A; LU69900A1; IE39452B1

Description

(11) FREMLÆ66EISESSKRIFT 142106 DANMARK (M)int.ci.3 b 22 d 11/01 // c 03 b 37/04 «(21) Ansegning nr. 2195/74 (22) Indleveret den 22. apr . 1974 (24) Lebedag 22. apr. 1974 (44) Ansøgningen fremtogt og . Qor> fremlaggehesskriftet offentliggjort den 1 * S6P‘

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Prioritet begæret fra den

25. apr. 1975a 555692, US

(72> BATTELLE DEVELOPMENT CORPORATION, 5Ο5 King Avenue, Columbus, Ohio 33201, US.

Opfinder: Robert Edward Maringer, 815 GreenTidge Road, Worthington,

Ohio 43Ο85, US: Carroll "Edward Mobley, 2753 Cranford Road, Columbus,

Ohio 43221, US. “ (74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Firmaet Chas. Hude.___' (64) Fremgangsmåde og apparat til fremstilling af fast filament direkte fra en smelte.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af fast filament ved at rotere et smalt periferiområde af en varme-optagende skive med en periferihastighed på mindst ca. 0,9m/sek. i overfladen af en smelte af metal, af en legering eller af en uorganisk forbindelse, som ved en temperatur under 125% af dens smeltepunkt i ligevægtstilstanden i °K har en overfladespænding på 10 til _3 2500 dyn/cm og en viskositet på 10 til 1 poise og et forholdsvis tydeligt smeltepunkt.

2 142106

Det er kendt at fremstille tråde direkte fra en smelte. Ved de fleste kendte fremgangsmåder anvendes hertil en formende mundingsåbning for at kontrollere trådmaterialets dimensioner, jf, US patentskrift nr. 2.825.108, ifølge hvilket smelten (et metal) bringes i trådform, idet den tvinges gennem en dyse for at danne en fritstående strøm af smeltet materiale, der størkner i trådform på en varmeoptagen-de roterende konstruktionsdel. Fremgangsmåder af denne art har den ulempe, at kontrollen med trådens afløb fra konstruktionsdelen er ret vanskelig, og at det i det hele taget ikke er simpelt at bringe en smelte gennem små mundingsåbninger. Mundingsåbningerne må være fremstillet af usædvanligt materiale, hvis smelten har et forholdsvis højt smeltepunkt, og de har tendens til enten at erodere eller tilstoppe.

En god løsning på problemet med mundingsåbningerne er beskrevet i tysk offentliggørelsesskrift 2.225.584, ifølge hvilket en varmeopta-gende skive danner den trådformede streng, idet smelte størkner ved skivens ydre kant, medens denne roterer i berøring med en smelte.

Denne fremgangsmåde er dog begrænset til anvendelse af en smelte, der befinder sig i en åben karagtig smeltebeholder. Derved er det nødvendigt,- at betydelige mængder metal smeltes og holdes flydende, og hertil kræves et forholdsvis stort energiforbrug. En ulempe er også vekselvirkningen af smelten med atmosfæren. Hvis smelten ikke isoleres fra atmosfæren, er det vanskeligt at opretholde en konstant kemisk sammensætning i smelten, da der kan optræde oxidation i overfladen af smelten, eller flygtige smeltebestanddele kan undvige fra smelten.

Det er den foreliggende opfindelses opgave at tilvejebringe en fremgangsmåde af den nævnte art, med hvilken der kan fremstilles strenge under forholdsvis ringe energiforbrug samt under undgåelse af formende dyser eller mundingsåbninger.

Denne opgave er løst ved, at skiven roteres gennem en dråbe dannet af det smeltede materiale.

Opfindelsen formindsker både problemet med oxidation og problemet med 3

1421 O G

forflygtigelse af smeltens bestanddele, da kun en lille mængde af smelten til enhver tid udsættes for atmosfæren. Da smelten desuden befinder sig på et nøje defineret sted, kan den forholdsvis let lokalt beskyttes med indifferent gas.

En yderligere fordel ved opfindelsen ligger i, at stedet for strengdannelsen i forhold til periferien af den roterende skive er foranderligt, hvormed der kan fremtvinges strengbaner, der ikke kan opnås, når skivens stilling i forhold til stedet for tråddannelsen bestemmes ved anvendelse af en åben smeltebeholder. Véd hjælp af opfindelsen fremstilles endeligt trådformede strenge uden anvendelse af en formende mundingsåbning, hvorved de med mundingerne forbundne vanskeligheder afhjælpes. Formen og dimensionerne, især diameteren, af de dannede filamenter bestemmes praktisk taget udelukkende af fermen af kanten af den gennem dråben roterende skive samt af dens periferihastighed. Med en smal skarp kant får man tynde strenge, og kanter * med større krumningsradius fører til tykkere filamenter.

Opfindelsen er særlig nyttig til dannelse af trådformede strenge af materialer, der er mekanisk vanskelige at forme, især med højt smeltepunkt, idet der også kan fremstilles tråde i størrelsesordenen ned til under 15 mikron i effektiv diameter. Da opfindelsen altså giver trådformede strenge, som hidtil kun kunne fås ved hjælp af dyr og vanskelig mekanisk dannelse, udvides det mulige anvendelsesområde for fiberforstærkede materialer meget.

Det er overraskende ved opfindelsen, at randen af den roterende skive, som har en betydelig hastighed, kan berøre en lille mængde fri smelte og deraf udtrække en størknende streng uden væsentligt at forstyrre stabiliteten af den smeltede dråbe.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen kan udføres forholdsvis simpelt, når dråben dannes ved smeltning af den ene ende af en stang af fast materiale. Derved kan dråbedannelsen styres godt ved passende varmetilførsel. Det er ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt, at dråben bringes i berøring med skiven i eller over et imaginært plan, der går gennem skiven ved dens akse og ligger parallelt med horisonten. Ved denne fremgangsmåde fås en forholdsvis godt regulerbar bortføring af det dannede trådformede materiale.

1421 O C

4

En anden udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at dråben dannes vedhængende ved en åbning forbundet med en kilde af smeltet materiale. Ved udførelse af denne fremgangsmåde kan man gribe til traditionelle smeltemetoder. Man kan f.eks. fremstille mundingsåbningen i bunden af en fortrinsvis lille smeltedigel eller forbinde en sådan åbning med et rør, i hvis anden ende mundingsåbningen så findes.

Det er overraskende, at man uden at forstyrre stabiliteten af den smeltede dråbe også kan fremstille filament af begrænset længde ved på i og for sig kendt måde diskontinuert at bringe den roterende skive i berøring med smelten. Da fremstilling af sådanne diskontinuerte filamenter er særlig betydningsfuld, udføres fremgangsmåden ifølge opfindelsen derfor fortrinsvis ved, at den roterende skive bringes vi berøring med dråben diskontinuerligt til fremstilling af filamenter af begrænset længde.

Opfindelsen angår også et apparat til udførelse af fremgangsmåden. Apparatet er i en udførelsesform ejendommeligt ved, at det har midler til fremføring af en stang i dennes længderetning i skivens plan mod kanten af skiven og midler til at smelte stangenden i nærheden af kanten i form af en dråbe, der hænger fast ved stangen. En anden udførelsesform er ejendommelig ved, at den har en åbning forbundet med en kilde af smeltet materiale, på hvilken åbning dråben dannes. Endelig kan apparatet ifølge opfindelsen også være udformet til fremstilling af tråde med begrænsede dimensioner eller stabeltaver, og til dette formål er apparatet ejendommeligt ved, at dråben er anbragt i eller over et imaginært plan, der går igennem skiven ved dens akse og ligger parallelt med horisonten, og at skivens periferiområde er forsynet med nogle hak, som afbryder den roterende skives kontakt med dråben.

Udtrykket hængende dråbe er anvendt i den foreliggende beskrivelse, og det er klart, at udtrykket er anvendeligt til udførelsesformer, som har dråben på de øvre 180° af det formende organ, men det vil forstås, at opfindelsen også er anvendelig i forbindelse med det, der kaldes en siddende dråbe. Hvis placeringen af dråben er på de nedre 180° af det formende organ, kunne dråben kaldes en siddende dråbe.

5 u:.c:

Opfindelsen er anvendelig i begge konfigurationer, og dråben omtales som en hængende dråbe i den foreliggende beskrivelse.

Opfindelsen er nærmere anskueliggjort på tegningen, hvor fig. 1 er et roterende varmeoptagende organ set fra siden, som danner et filament af en dråbe af smeltet materiale, der hænger på en stangagtig kilde af materialet, fig. 2 er samme udførelsesform som på fig. 1 drejet 90°, således at man ser formen af det smeltede materiale i forhold til det varmeoptagende organ, fig. 3 er et forstørret tværsnit af de på fig. 1 og 2 viste udførelsesformer illustrerende det smeltede materiale og konfigurationen af periferikanten af det roterende varmeoptagende organ, fig. 4 er et forstørret tværsnit af en udførelsesform ifølge opfindelsen, hvor den hængende dråbe fremstilles ved at have en dråbe nedhængende fra en åbning, som fører til et lager af smeltet materiale, fig. 5 viser set fra siden et kendt roterende organ, som frembringer regulerede længder af diskontinuerlig filament, når det anvendes i forbindelse med den foreliggende opfindelse.

En udførelsesform ifølge opfindelsen er vist på fig. 1-3, hvor et ’ roterende skiveagtigt varmeoptagende organ 30 har en V-formet kant 32 på et periferifremspring 31. Organet 20 roteres i den retning, dér er vist med pilen på fig. 1, således at det kommer i berøring med én : smeltet del af organet 20. Organet 20 er materialéforrådet til frem- ’ gangsmåden, hvor en del 51 af organet 20 smeltes ved hjælp af lokale opvarmningsorganer ved 50. Den lokale opvarmning af delen 50 skaber· en smeltet zone, som hænger fast ved organet 20, men i berøring med 1 den bevægelige kant 32. Overraskende er overfladespændingen af maté-rialet i delen 51 tilstrækkelig til at opretholde stabilitet, selv når kanten 32 går ind i og bevirker en forskydningsstrøm inde i den flydende del 51. Til definitionsformål vil det ubegrænsede (ikke indesluttede) smeltede materiale, der klæber til et fast organ, blive 6

1421 OG

betegnet en hængende dråbe uanset den geometriske konfiguration af dråben i forhold til det faste organ eller tyngdekraften. Ved ubegrænset menes r at dråben ikke er begrænset af noget organ, der kan modvirke forskydningskræfterne, der udvikles af det formende organ, som passerer gennem dråben. Dråben kan støttes mod virkningen af tyngdekraften ved tilstedeværelsen af det faste organ, hvorfra dråben dannes ved lokal opvarmning, eller tilstedeværelse af en åbning kan støtte dråben, men der gøres intet forsøg på at tilbageholde dråben mod den bevægelse, der induceres af det formende organ. Når periferikanten 32 passerer gennem den hængende dråbe 51, størkner en del 10 af det smeltede materiale på kanten 32. Yderligere rotation af organet 30 trækker denne (størknede) filamentdel 10 ud af den hængende dråbe 51. Filamentet 10, der stadig hænger fast ved kanten 32, skiller sig til slut spontant fra kanten 32 ved punktet 12 og kan opsamles som et fast filament 10.

Fig. 4 viser den foreliggende opfindelse i en anden udførelsesform, hvor den hængende dråbe 51 ikke fremstilles ved lokal opvarmning af et fast stof, men i stedet fremstilles ved at danne en hængende dråbe, der hænger fast ved en åbning 40, som fører til en forsyning af smeltet materiale 22. Den hængende dråbe behøver ikke at være kugleformet i tværsnit, men kan være aflang dannet af en aflang åbning, således at flere kanter kan passere gennem den aflange hængende dråbe.

Fig. 5 illustrerer et roterende varmeoptagende organ 30, som i denne udførelsesform har halvcirkulære indhak 33 på kanten 32 af det roterende organ. Indhakkene 33 på kanten opdeler filamentet 10 i adskilte fibre 11 af samme længde som afstanden mellem indhakkene. Passage af kanten 32 indeholdende indhakkene gennem en ubegrænset dråbe 51 af smeltet materiale bevirker overraskende ikke nogen væsentlig forstyrrelse af stabiliteten af dråben. Til de fleste udførelsesformer ifølge opfindelsen, der anvender et roterende organ med indhak, rager kanten 32 ind i dråben et stykke på mindre end 0,25 mm. Anvendelsen af høje rotationshastigheder til det roterende organ (og derfor høje lineære hastigheder af kanten 32) foretrækkes til denne udførelses-form og diskontinuerlig fiber, som har: en længde i intervallet fra 0,45 til 60 cm, er en effektiv diameter i intervallet fra 0,025 til 0,25 mm blevet mest effektivt fremstillet med lineære kanthastigheder i intervallet fra 1 1/2 til 18 m pr. sekund. Opfindelsen kan naturligvis anvendes i denne udførelsesform uden for det førnævnte foretrukne interval.

U?.10C

7

Kildematerialet må have visse egenskaber, således at det kan virke sammen med det varmeoptagende organ til dannelse af et filament.

Ved en temperatur under 125% af dets ligevægtssmeltepunkt i °K skal det smeltede materiale have følgende egenskaber: en overflade spænding i intervallet fra 10 til 2500 dyn pr. cm, en viskositet i intervallet fra ΙΟ"'5 til 1 poise og et rimeligt tydeligt smeltepunkt (d.v.s. en diskontinuerlig temperaturkurve i modsætning til en viskositetskurve). Den foreliggende opfindelse er anvendelig til de fleste metaller samt kemiske forbindelser og grundstoffer,, der tilfredsstiller ovenstående kriterier. Desuden, kan opfindelsen anvendes til metallegeringer, selv når disse legeringer udviser ét bredt temperaturinterval mellem den første størkning af en komponent i legeringen (væsketemperaturen) og den temperatur, ved hvilken sam-. mensætningerne med lavest smeltepunkt størkner (fast stof temperaturen) og giver et fuldstændigt fast materiale. En sådan legering vil kun være smeltet over væsketemperaturen, selv om der er noget smeltet materiale til stede ved en temperatur mellem væsketemperaturen og fast stof temperaturen.

På grund af den begrænsede udsættelse af det smeltede materiale for den omgivende atmosfære og den lethed, hvormed der skabes lokal gasafskærmning af den hængende dråbe, begrænser oksydationsegenskabeme af mange metaller og legeringer ikke deres anvendelighed sammen med den foreliggende opfindelse som vist på fig. 1 til 5. Materialer, der vides at være anvendelige uden behov for fuldstændig beskyttelse mod oksydation, indbefatter metallerne bestående i det væsentlige af jern, aluminium, kobber, nikkel, tin og zink. Når det ønskes fuldstændigt at isolere processen fra den omgivende atmosfære, kan hele apparatet indesluttes i en gastæt lukket beholder. Fremgangsmåden kan så udføres i et vakuum eller i en indifferent gasart. Hvis kildematerialet har et kendeligt damptryk, kan sammensætningen og trykket af gassen inde i beholderen manipuleres, således at man reducerer fordampning fra det smeltede materiale. En sådan lukket beholder letter også anvendelsen af lokale opvarmningsorganer, som er uanvendelige i atmosfæren (f. eks. elektronstråleopvarmning). Metaller, der kan anvendes sammen med midler til at recucere oksydation, indbefatter de, der består i det væsentlige af krom, titan, kolumbium, tantal, zirkon, magnium og molybdæn.

8 142106

Midlerne, der anvendes til lokalt at opvarme materialet for at danne en vedhængende hængende dråbe, er ikke af afgørende betydning for opfindelsen. Der findes talrige midler i den kendte teknik til lokalt at opvarme et organ. F.eks. kan en oksygen-acetylen flamme anvendes sammen med mange materialer, og hvis der anvendes en acetylenrig flamme, har den den fordel at give en afskærmende atmosfære for den hængende dråbe, således at oksydation af det smeltede materiale reduceres. Forskellige andre opvarmningsmidler kan anvendes, herunder modstandsopvarmning, induktionsopvarmning, elektronstråleopvarmning o.s.v. Midlerne, der anvendes til lokal opvarmning af en fast kilde, bestemmes ved at se på smeltepunktet af materialet, som skal smeltes, massen af materialet, som skal smeltes på et givet tidspunkt, og hastigheden, hvormed kildematerialet skal opvarmes til sit smeltepunkt. Hvis den varme, som tilføres kildematerialet, er for stor, kan den hængende dråbe blive for stor til at blive stabil. Hvis varmen er utilstrækkelig, vil det roterende filamentdannende organ ikke have tilstrækkeligt smeltet materiale til at frembringe et filament med reguleret dimension.

I den på fig. 4 viste udførelsesform kan organerne, der anvendes til at skabe det smeltede metalforråd, være af enhver velkendt type. Midler til at opvarme materialet ved åbningen kan være nødvendige, hvis konfigurationen af det smeltede forråd er således, at åbningen har en kendeligt lavere driftstemperatur end resten af det smeltede metalforråd.

Inden for det brugbare interval af varmetilførsel til kildematerialet kan størrelsen af filamentproduktet reguleres gennem den mængde smeltet materiale, der står til rådighed for kanten af det roterende organ. Ved at begrænse rumfanget af det smeltede kildemateriale og rotere det varmeoptagende organ med store hastigheder kan der fremstilles filamentprodukter med meget lille tværsnit. Da tværsnittet af filamentproduktet normalt ikke er cirkulært, defineres størrelsen af filamentet ved dets effektive diameter. Den effektive diameter af et filament med uregelmæssigt tværsnit er lig med diameteren af et filament, der har et cirkulært tværsnit og et lige så stort tvær-snitsareal som tværsnittet af det ikke cirkulære filament. Den fore- liggende opfindelse er i stand til at fremstille filament med en ef fektiv diameter i intervallet fra 0,001 cm til 0,075 cm.

1/.21 OG

9

Opfindelsen kan fremstille både kontinuerligt og diskontinuerligt filament. Fig. 5 viser en udførelsesform egnet til at fremstille diskontinuerlig fiber med reguleret længde. Kanten af det roterende varmeoptagende organ er forsynet med indhak med de mellemrum, der ønskes at være filamentlængden. Formen af indhakkene er ikke af afgørende betydning, og et halvcirkulært indhak med større dybde' end tykkelsen af filamentet vil give diskontinuerligt filament med reguleret længde.

Fig. 1 til 4 viser tre udførelsesformer ifølge opfindelsen. Periferikanten af det roterende varmeoptagende organ i disse udførelsesformer har en V-form, således at det areal af periferikanten, som er i berøring med den hængende dråbe, begrænses. Arealet kan også begrænses ved at anvende en kant, som har et cirkulært tværsnit, hvis radius i dette tværsnit er mindre end 1,25 cm. Et dimensionsmæssigt ringere produkt fremkommer ved at rotere et organ i berøring med den hængende dråbe uden at begrænse det areal, som er i berøring med det smeltede materiale. En sådan fremgangsmåde frembringer ikke et dimensionsmæssigt ensartet produkt, således som den foreliggende opfindelse gør, da en sådan overflade skaber større forskydningskræfter inde i den hængende dråbe, hvilke kræfter nedbryder dens stabilitet. _

For at fremstille dimensionsmæssigt ensartet filamentmateriale skal den hængende dråbe være så stabil som mulig under fremgangsmåden. Stabiliteten af den hængende dråbe, således som den anvendes ifølge opfindelsen, skyldes den omstændighed, at kanten af det roterende organ, som føres gennem den hængende dråbe, er yderst smal i forhold til dråbens bredde. Dette formindsker forstyrrelsen af dråbens overflade, som i kraft af overfladespænding er ansvarlig for stabiliteten af dråbeformen.

Det V-formede organ, der er vist på figurerne, er en foretrukken udførelsesform ifølge opfindelsen, og en sådan udførelsesform vil have 10 142106 en krumningsradius i spidsen af Vset i intervallet fra 0,00125 til 0,25 cm. Et sådant organ frembringer dimensionsmæssigt ensartet 2, filament med et tværsnitsareal mindre end 0,019 cm .

Diameteren af det roterende varmeoptagende organ er ikke af afgørende betydning for opfindelsen, men en foretrukken udførelsesform har en diameter i intervallet fra 2,5 til 75 cm. Det varmeudtagende organ behøver ikke at være af noget specielt materiale, men må blot have kapacitet til at fjerne varme fra det smeltede materiale med en sådan hastighed, at materialet størknes i form af et filament på periferikanten. Det varmeoptagende organ skal have enten en høj varmekapacitet eller have god varmeledningsevne, Selv materialer, der ikke har hverken en høj varmekapacitet eller varmeledningsevne, kan anvendes, hvis de underkastes indre afkøling. Opfindelsen er anvendelig med varmeoptagende organer sammensat af metallerne kobber, alu= minium, nikkel, molybdæn og jern. Der er intet, der tyder på, at der kræves et metalorgan, og et ikke metal (f. eks. grafit) kan anvendes som materiale til det varmeoptagende organ. Organet kan også være sammensat af flere forskellige materialer for at kombinere egenskaberne af hvert for at opnå optimale egenskaber af det roterende varmeoptagende organ.

Den geometriske konfiguration af de forskellige elementer i udførelsesformerne, der er vist på tegninger, er ikke de eneste anvendelige konfigurationer. Da den hængende dråbe er ubegrænset, må man imidlertid altid tage tyngdekraften i betragtning. Formen af den hængende dråbe bestemmes af tyngdekraften, overfladespændingen af det smeltede materiale og viskositetsmodstanden, som induceres ved berøring med det roterende organ. Hvor den hængende dråbe kommer i berøring med det roterende organ i de øvre 180° af dets periferi, bliver dråben også understøttet til en vis grad af kanten af hjulet, og stabiliteten af den hængende dråbe i denne foretrukne udførelsesform forbedres sammenlignet med andre konfigurationer.

Den endelige størrelse af filamentproduktet bestemmes af mængden af smeltet materiale, der står til rådighed ved periferikanten af det varmeoptagende organ, formen af kanten, som indføres i den hængende dråbe, viskositeten af det smeltede materiale og hastigheden, hvormed kanten føres gennem den hængende dråbe. Opfindelsen virker, når den 11

U210G

lineære hastighed af periferikanten er i intervallet fra 0,9 til 30 m pr. sekund. Den øvre grænse synes ikke at være en begrænsning for opfindelsen, men blot virkningen af apparatbegrænsninger, som skyldes de store rotationshastigheder, som kræves til at skabe den lineære hastighed af kanten af det roterende organ.

Opfindelsen anskueliggøres nærmere af følgende eksempler.

Eksempel I

En dråbe flydende tin blev dannet på enden af en fast stang af tin ved lokalt at opvarme enden med en propanflamme. Dråben hang fast ved stangen, hvis tværsnit var 2,5 x 0,6 cm, og blev manuelt bragt i berøring med periferikanten af det roterende varmeoptagende organ. Det roterende organ var en vandkølet kobberskive 1,25 cm tyk, 20 cm i diameter og med en V-formet periferikant. Vinklen mellem fladerne af V*et var 90°, og krumningsradius af periferikanten af V*et var ca. 0,0125 cm. Ved at bringe dråben i berøring med den øvre del af det roterende organ blev der dannet halvkontinuerlige tinfibre, som spontant frigjordes fra formningskanten. Det varmeoptagende organ blev roteret med forskellige hastigheder i intervallet fra 100 til 1500 omdrejninger pr. minut (hvilket gav lineære hastigheder ved periferikanten fra 1,17 til 17,7 m pr. sekund). Tværsnitsarealet af fiberen aftog i almindelighed med stigende rotationshastighed af det varmeoptagende organ.

Eksempel II

Samme varmeoptagende organ som anvendt i eksempel I blev roteret med 250 omdrejninger pr. minut (periferihastighed 3 m pr. sekund) i berøring med en dråbe smeltet Al20^ dannet ved lokal smeltning af enden på en alum.i.niumoksydstang med en oksyacetylenflamme. Der blev fremstillet korte længder af AlgO-^ fiber med en længde på ca. 2,5 cm.

Eksempel III

Samme varmeoptagende organ som anvendt i de foregående eksempler blev roteret med 1500 omdrejninger pr. minut (periferihastighed 17,7 142106 12 m pr. sekund) i berøring med en dråbe af smeltet 304 rustfrit stål (18,0-20,0 krom, 8,0-11,0 nikkel, 2,0 maksimal mangan og 0,08 maksimalt kulstof, alle vægtprocenter, idet resten er jern). Dråben blev dannet ved lokal smeltning af enden af en stang med en diameter på 4,6 mm under anvendelse af en acetylenrig oksyacetylenflamme. Flammen var med forsæt acetylenrig, således at den gav en oksygenfattig gas omkring den smeltede dråbe. Der var ingen anden beskyttende atmosfære end den oksygenfattige flamme, og smeltningen blev udført i luft. Fiber længder på mere end 3 m blev fremstillet med et tvær- —5 2 snitsareal på 9,75 x 10 cm og effektive diametre på ca. 10,75 x 10-3 cnu

Eksempel IV

Samme varmeoptagende organ som anvendt i foregående eksempler blev roteret med hastigheder i intervallet fra 500 til 1500 omdrejninger pr. minut i berøring med en dråbe af en varmeresistent legering N-155 (0,15 kulstof, 1,50 mangan, 0,50 silicium, 21,0 krom, 20,0 nikkel, 3,0 kobolt, 2,5 wolfram, 1,0 kolumbium i nominelle vægtprocenter, idet resten er jern). Dråben blev dannet vedhængende ved en fast stang af legeringen ved lokal smeltning af enden af stangen med en acetylenrig oksyacetylenflamme. Der blev fremstillet fibre -5 2 med længder på flere meter, tværsnitsarealer på ca. 10 x 10 cm — -z og effektive diametre på ca. 10,8 x 10 ^ cm.

Eksempel V

Et varmeoptagende organ af koldvalset stål af samme almene form som anvendt i foregående eksempler blev anvendt til at fremstille ren kromfiber. Det varmeoptagende organ blev vandkølet og havde en radius ved periferikanten på 0,0125 cm. Det varmeoptagende organ blev drejet med hastigheder i intervallet fra 200 til 1500 omdrejninger pr. minut.i berøring med en dråbe af smeltet krom fremstillet ved lokal opvarmning af enden af en industrielt ren kromstang med en oksyacetylenflamme. Fiber med længder op til flere centimeter og _-z effektive diametre på ca. 7,5 x 10 cm og tværsnitsarealer pa ca.

45 x 10-6 cm^ blev fremstillet.

Eksempel VI

142106 13

Et varmeoptagende organ af koldvalset stål med samme dimensioner som anvendt i de foregående eksempler blev anvendt til at fremstille regulerede længder af diskontinuerlig fiber. Periferikanten (med en radius på 0,0125 cm) havde halvcirkulære indhak, der var ca. 0,025 cm dybe og var anbragt med mellemrum på ca. 0,63 cm langs omkredsen. Indhakkene var anbragt således, at de opdelte filamentet til fibre med en længde lig med afstanden mellem indhakkene (0,5 cm). Toppen af det vandkølede varmeoptagende organ blev bragt i berøring med en dråbe smeltet 304 rustfrit stål, der hængte fast ved den nedre ende af en lodret ophængt fast stang af samme materiale. Dråben blev frembragt ved lokal opvarmning af den rustfri stålstang med en oksyacetylenflamme. Det varmeoptagende organ blev roteret med en hastighed i intervallet fra 200 til 1000 omdrejninger pr. minut, og der blev fremstillet diskontinuerlig fiber med en længde på ca. 0,5

£ O

cm og et tværsnitsareal på 32,5 x 10” cm .

Eksempel VII

Et varmeoptagende organ af kobber med dimensioner svarende -til organet anvendt i eksempel I til IV blev anvendt til at danne filament af industrielt rent titan. Filamenterne blev dannet i et vakuumsystem med en glasklokke ved et tryk på ca. 10“^ mm kviksølv. En lodret ophængt stang af titan med en diameter på 0,63 cm blev lokalt smeltet i den nedre ende med en elektronstråle. Den smeltede dråbe titan blev bragt i berøring med periferikanten af det varmeoptagende organ, der roterede med 350 omdrejninger pr. minut (den lineære hastighed af kanten var 4,1 m pr. sekund) uden anvendelse af indre vandkøling. Titanfiber i længder fra 30 cm til flere meter blev fremstillet. Tværsnitsarealet af fiberen lå fra 36 x 10“^ til 7,8 x 10~3 cm2.

Eksempel VIII

Der blev anvendt samme system som i eksempel VII med to forskellige varmeoptagende organer til fremstilling af industrielt rent niobium filament. De roterende varmeoptagende organer var af samme dimensioner som i eksempel VII, idet det ene var kobber og det andet molybdæn. Niobiumstangen blev smeltet på samme måde som

Claims

142106 14 titanstangen i foregående eksempel. Der blev anvendt nogenlunde samme rotationshastigheder som i de to foregående forsøg. Med kobberorganet til optagelse af varme blev der fremstillet filament med Cl o et tværsnitsareal på 52 x 10"" cm . Molybdænorganet gav filament —fi 9 med et areal på 13 x 10” cm . Begge varmeoptagende organer frembragte filament med længder op til 30 cm. Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af fast filament ved at rotere et smalt periferiområde (32) af en varmeoptagende skive (30) med en periferihastighed på mindst ca. 0,9 m/sek. i overfladen af en smelte af metal, af en legering eller af en uorganisk forbindelse, som ved en temperatur under 125% af dens smeltepunkt i ligevægtstilstanden i. °K har en overfladespænding på 10 til 2500 dyn/cm og en —3 viskositet på 10 til 1 poise og et forholdsvis tydeligt smeltepunkt, kendetegnet ved, at skiven roteres gennem en dråbe (51) dannet af det smeltede materiale.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at dråben (51) dannes ved smeltning af den ene ende af en stang (20) af fast materiale.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at dråben (51)' bringes i berøring med skiven i eller over et imaginært plan, der går igennem skiven (30) ved dens akse og ligger parallelt med horisonten „

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 3,kendetegnet ved, at dråben (51) dannes vedhængende ved en åbning (40) forbundet med en kilde (22) af smeltet materiale.

5. Fremgangsmåde ifølge krav 1-4, kendetegnet ved, at den roterende skive (30) bringes i berøring med dråben (51) diskontinuerligt til fremstilling af filamentet (11) af begrænset længde.