DK143127B - Fremgangsmaade og apparat til fremstilling af fibre af termoplastisk materiale - Google Patents

Description

143127

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af fibre af et termoplastisk materiale, især glas, og af den i indledningen til krav 1 angivne art.

Endvidere angår opfindelsen et apparat til udøvelse af fremgangsmåden og af den i indledningen til krav 2 angivne art.

Ved fremstilling af glasfibre benyttes sædvanligvis en rotor eller et spindehoved med en perforeret kappe af ensartet vægtykkelse. Glasmassen slynges ud gennem hullerne i kappen, og de dannede stråler afbøjes og udtrækkes til fibre ved hjælp af en nedadrettet kraftig gasstrøm. For at opnå en tilstrækkelig høj kapacitet er yderkappen forsynet med et stort antal åbninger, som sidder i mange rækker over hverandre. Dette medfører stort varmetab og store temperaturvariationer med tilsvarende variationer af glassets viskositet til følge, således at de udslyngede stråler af glas vil variere stærkt med hensyn til hastighed og tykkelse. Derved opstår meget uensartede fibre af lav kvalitet.

For at modvirke varmetab fra glasset og spindehovedet er det kendt at tilføre varm forbrændingsgas i en nedadrettet ringformig strøm omkring ydersiden af spindehovedets sidevæg. Det er dog vanskeligt på denne måde at holde temperaturen af glasset konstant, fordi forbrændingsgassens temperatur og hastighed aftager i nedadgående retning.

Det er også kendt at benytte en inde i spindehovedet monteret roterende fordeler, der er således udformet, at det smeltede glas slynges mod indersiden af kappen i forskellige højder, hvorved der tilstræbes en ensartet temperatur af det udslyngede glas. Glasset bliver derved findelt og vil på grund af den store overflade udsættes for kraftig og ukontrolleret afkøling allerede inden glasset rammer indersiden af rotorens perforerede sidevæg, således at der 2 143127 alligevel vil optræde store viskositetsforskelle af glasset, som skal slynges ud gennem åbningerne i yderkappen.

Et særligt problem ved den beskrevne metode består deri, at varmetabet er størst fra bunden og de nederste dele af sidevæggen af spindehovedet, samtidig med at temperaturen og hastigheden af den omkring spindehovedet opretholdte nedadrettede gasstrøm vil aftage i nedadgående retning. Dette vil bevirke, at strålerne fra de øverste rækker af åbninger vil afbøjes og udstrækkes kraftigere end de nederste stråler, hvilket vil resultere i sammenklæbning af fibrene samt stærkt varierende tykkelser af disse.

Fra tysk fremlæggelsesskrift·'nr. 1 237 724 kendes et apparat og en fremgangsmåde, der tilsigter at løse disse problemer, idet man søger at modvirke varmetabet ved anordning af et varmelegeme omkring rotoren, fortrinsvis om den nederste del af denne, ligesom åbningerne i yderkappen er udformet med aftagende diameter i nedadgående retning. Derved vil strålerne være tyndere forneden og her have større tilbøjelighed til afbøjning, hvilket vil kompensere for gasstrømmens lavere hastighed og mindre afbøjningskraft, således at der opnås tilnærmelsesvis samme afbøjning.

Forudsætningen herfor er, at temperaturen og dermed viskositeten af glasset holdes konstant, hvilket tilstræbes dels ved anvendelse af det nævnte ydre varmelegeme og dels ved hjælp af fordeleren inden i spindehovedet. Imidlertid undgår man ikke den ukontrollable afkøling af glasset inde i spindehovedet på grund af den store overflade af det findelte glas.

Den foreliggende opfindelse har til formål at løse de beskrevne problemer og fremstille fibre af termoplastiske materialer, især glas, hvilke fibre har tilnærmelsesvis 143127 3 ens diametre og har ensartede fordelagtige mekaniske egenskaber, især høj trækstyrke og smidighed.

Opfindelsen er baseret på den erkendelse, at temperaruen og dermed viskositeten af det smeltede termoplastiske materiale, såsom glas, lettest og sikrest kontrolleres ved indføring af det flydende materiale i spindehovedet i en samlet strøm, der har mindst mulig overflade, indtil materialet udslynges i form af stråler, og ved at der kompenseres for en uundgåelig temperaturgradient i strømmen af flydende materiale ved afpasning af strømningsmodstanden i de åbninger i spindehovedet, hvorigennem glasset udslynges.

Dette opnås ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af fibre af et termoplastisk materiale, især glas; hvor dette i flydende tilstand indføres i et roterende skålformet spindehoved og på grund af centrifugalkraften strømmer ud gennem et antal i spindehovedets sidevæg udformede og med forskellige afstande fra spindehovedets bund anbragte kanaler, der i det væsentlige har ens diametre, idet kanalernes længdeakser står i hovedsagen vinkelret på spindehovedets rotationsakse; hvor der ledes en kappeformig strøm af varm forbrændingsgas ned langs y-dersiden af spindehovedets sidevæg til opretholdelse af en zone omkring spindehovedet med aftagende temperatur i retning mod spindehovedets bund; samt hvor en kraftig gasstrøm ledes nedad uden om spindehovedet og på tværs af de fra kanalerne udstrømmende stråler af det termoplastiske materiale, således at disse stråler afbøjes nedad, og udtrækkes til tynde fibre, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at der anvendes et spindehoved, hvor de i sidevæggen anbragte kanaler har tiltagende længde i retning fra bunden mod sidevæggens overkant, og at det termoplastiske materiale indføres i spindehovedet i form af en jævn strøm, der ledes fra bunden op langs indersiden af spindehovedets sidevæg.

143127 4

Ved at føre en jævn strøm af det smeltede termoplastiske materiale, såsom glas, fra bunden op langs'indersiden af spindehovedets sidevæg er det ganske vist ikke muligt at undgå en betydelig temperaturgradient, idet materialet nærmest spindehovedets bund og inderside vil afkøles kraftigt, men der er tale om en let kontrollabel temperaturgradient og ikke om uensartede og tilfældige temperaturvariationer. De koldeste zoner af materialestrømmen vil slynges ud gennem de nederste rækker af kanaler, medens den varmeste masse, som findes i de inderste zoner, vil flyde videre op langs sidevæggen og slynges ud gennem de øverste kanaler. Ved at lede den varmeste og mest letflydende glasmasse gennem de øverste og længste kanaler med den største strømningsmodstand er det muligt at kontrollere strømningshastigheden gennem alle kanalerne på en sådan måde, at alle de ved udtrækning opnåede fibre har diametre inden for et snævert interval.

Til udøvelse af den omhandlede fremgangsmåde har det vist sig hensigtsmæssigt at anvende et apparat, omfattende et roterbart skålformet spindehoved, i hvis sidevæg der findes et antal kanaler med forskellige afstande fra spindehovedets bund og med i det væsentlige ens diametre,o g som er således anbragt, at kanalernes længdeakser står i hovedsagen vinkelret på spindehovedets rotationsakse, organer til at lede et termoplastisk materiale fra en kilde ind i spindehovedet, organer til at dreje spindehovedet med en sådan hastighed, at der kan udsprøjtes stråler af det termoplastiske materiale fra kanalerne ‘aider indvirkning af centrifugalkraften, organer til at tilføre en strøm af varm forbrændingsgas langs ydersiden af spindehovedets sidevæg i retning mod spindehovedets bund, samt organer til at tilføre en kraftig gasstrøm nedad uden om spindehovedet og på tværs af kanalernes længdeakser, hvilket apparat er ejendommeligt ved, at de i spindehovedets sidevæg anbragte kanaler har tiltagende længder i retning fra bunden mod sidevæggens overkant, og at organerne til indføring af termoplastisk materi- 5 143127 ale i spindehovedet er således udformet, at det termopla-stiske materiale kan ledes ind 1 spindehovedet fra bunden og op langs Indersiden af spindehovedets sidevæg.

En særlig hensigtsmæssig udførelsesform for apparatet ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det skålformede spindehoveds bund har et fladt midterparti og et konisk overgangsstykke, der er fast forbundet med en tilnærmelsesvis cylindrisk sidevæg, hvis yderside og inderside konvergerer i retning mod bundens koniske overgangsstykke, således at længden af kanalerne tiltager i det væsentlige lineært i retning fra bunden mod sidevæggens overkant.

Opfindelsen forklares i det følgende med henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et antal apparatenheder til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, hvor de af enhederne frembragte fibre samles til dannelse af en fibrøs måtte, fig. 2 viser en drivmekanisme for et spindehoved i apparat-enheden og set i et vandret snit langs en linie 2-2 i fig.l, fig. 3 illustrerer et apparat ifølge opfindelsen, set i et lodret snit, hovedsagelig lagt langs en linie 3-3 i fig. 1, fig. 4 viser en detalje i forøget målestok af en del af den fiberdannende enhed ifølge fig. 3, og fig. 5 viser en lignende detalje som vist i fig. 4, men med en modificeret udformning af spindehovedet.

Fremgangsmåden og apparatet ifølge opfindelsen er særlig velegnet til fremstilling af fibre af glas og vil i det efterfølgende blive forklaret i forbindelse hermed, men det er klart, at såvel fremgangsmåden som apparatet kan anvendes 6 U 3127 til fremstilling af fibre af andre termoplastiske, mineralske stoffer som f. eks. smeltelig sten, slagge eller tilsvarende råmaterialer.

I fig. 1 ses en række apparateriheder ifølge opfindelsen, og disse enheder er anbragt således, at de dannede fibre samles på et transportbånd eller et andet passende transportorgan. Apparatet omfatter et reservoir 10, der står i forbindelse med en passende, ikke vist smelteovn, hvori en glasmasse omdannes til flydende eller smeltet tilstand ved tilførsel af varme på kendt måde.

Det smeltede glas 12 flyder fra reservoiret 10 til en række apparatenheder. I den viste udførelsesform findes tre apparatenheder anbragt under reservoiret 10 med indbyrdes afstand i længderetningen af reservoiret. Det vil forstås, at der kan findes et større eller mindre antal enheder i forbindelse med et enkelt reservoir.

På undersiden af reservoiret og fastgjort til dette findes med indbyrdes afstand anbragte udstrømningsdyser 14, hvorfra glasset ledes til de respektive apparatenheder 16 i form af en glasstrøm 18 og videre til et i apparatet monteret roterende spindehoved, hvorfra tynde stråler udsprøjtes og udtrækkes til fibre ved hjælp af en nedadrettet kraftig strøm. Hver apparatenhed 16 er monteret i en ikke vist ramme.

Udtrækningsområdet i hver af apparatenhederne er omgivet af en tyndvægget, cylindrisk afskærmning 20. De udtrukne fibre 24 føres fra alle enhederne til et fælles rum 25,der er omgivet af en kappe 26. På den cylindriske afskærmning 20 kan anbringes en række sprøjtedyser 27 til udsprøjtning af et bindemiddel eller et andet klæbestof på fibrene 24.

Ved den nederste kant af kappen 26 findes et øverste løb 28 af et transportbånd 29, hvorpå fibrene lægger sig.

7 143127

Transportbåndet 29 bæres på et antal ruller 30, hvoraf én drives ved hjælp af en ikke vist kraftkilde til fremføring af det øverste løb 28 på transportbåndet.

I forbindelse πκ d rummet 25 findes et vakuumkammer 32, dannet ved hjælp af en beholder 33. Kammeret 32 er gennem et rør 34 forbundet med en vakuumpumpe, der kan tilvejebringe et undertryk i kammeret 32 i forhold til atmosfærens tryk.

Undertrykket i kammeret 32 bidrager til samling af fibrene 24 på transportørens øverste løb 28 og til fjernelse af udtrækningsgasstrømmen. Fibrene 24 samles til en fibermasse 36, der af transportbåndets øverste løb 28 føres under en dimensioneringsrulle 38, der sammenpresser fibermassen til en måtte 40. Måtten 40 af sammenpressede, imprægnerede fibre føres ved hjælp af endeløse bånd 42 og 44 gennem en ovn eller et hærdningskammer 46, hvor det på fibrene sprøjtede bindemiddel eller klæbestof hærdes ved hjælp af varm cirkulerende luft i hærdningsk =<mmeret på kendt måde.

Det i fig. 3 viste apparat omfatter et skålformet spinde-hoved, en brænder, der afgiver varm forbrændingsgas omkring spindehovedet, samt organer for tilførsel af en kraftig ned-adrettet gasstrøm i retning imod glasstrålerne til udtrækning af disse til fibre.

Enheden 16 omfatter bæreorganer eller en supplerende bæreramme 48, der støttes af den ikke viste hovedramme af konventionel konstruktion. Bærerammen 48 har en vandret plade 50, der bæres af en række stivere 52, der er fastgjort til pladen 50. Til stiverne 52 er fastgjort et ringformet forbrændingskammer 54, der omfatter en ringformet manifold 56 med et tilførselsrør 58, som står i forbindelse med en brændstofkilde til forsyning af brænderen 54 med en luft-brændstof-blanding. I tilførselsrøret 58 er indskudt en afspærrings-ventil 59 til styring af tilførselen af den brændbare blanding til det ringformede kammer eller manifolden 56.

U3127 8

Brænderen har en udvendig, cirkulær væg 60 og en indvendig, cirkulær væg 62 samt en 'bundplade 64. Disse dele er fremstillet af metal. Væggene 60 og 62 er på indvendig side forsynet med en varmemodstandsdygtig beklædning 66, der er udformet således, at den definerer en ringformet forbrændingszone eller et forbrændingskammer 68 med en ringformet udmundingskanal 70, gennem hvilken flammer eller varm forbrændingsgas udgår fra forbrændingskammeret 68 og skaber en ophedet zone omkring spindehovedet. Manifolden 56 er adskilt fra forbrændingskammeret 68 ved en i hovedsagen vandret væg 72, hvori der langs en cirkelbue med indbyrdes afstand er anbragt dyser 74, hver med et antal relativt snævre kanaler 75, hvorigennem den fra manifolden 56 tilførte, brændbare blanding strømmer ind i forbrændingskammeret 68 under et relativt lavt tryk, idet de snævre kanaler 75 sikrer mod, at flammerne slår tilbage og antænder blandingen i manifolden 56.

Udformningen af udmundingskanalen 70 i forbrændingskammeret 68 og placeringen i forhold til spindehovedet vil fremgå af det følgende.

Det roterbare skålformede spindehoved 78 og dets bæreorganer fremgår af fig. 3. Drivorganerne herfor fremgår også af fig. 2. Et stationært hus 80 er anbragt på pladen 50 og har et centralt hulrum, som indeholder en hul aksel 8a, der er drejeligt monteret i lejer, anbragt i huset 80. Drivorganerne (se fig. 2 og 3) til drejning af akselen 84 og spindehovedet 78 omfatter en på akselen 84 anbragt remskive 91, som ved hjælp af en drivrem 94 er i drivende indgreb med en på en elektromotor 97 siddende drivskive 95. På den neder-ste ende. af akselen 84 er monteret det skålformede spinde-hoved 78, som har en lukket bund af tallerkenform.

I den i fig. 3 og 4 viste udførelsesform er spindehovedet udformet med en sidevæg 108, der er forbundet med et svagt konisk opad- og udadrettet overgangsstykke 110, der på sin side er sammenhængende med et centralt midterparti 100, der 9 143127 tilsammen danner bunden i spindehovedet 78. Det koniske mellemstykke 110 danner en ringformet rampe, hvor det smeltede glas fordeles og flyder i en Jævn strøm langs en relativt kort bane mod den indvendige overflade af sidevæggen 108 og passerer derfra gennem et antal kanaler 152 gennem sidevæggen 108. Langs overkanten af væggen 108 findes en indadrettet, smal, cirkulær flange 112, der forhindrer udslyngning af smeltet glas.

Som det fremgår af fig. 3 og 4, er indersiden 114 af sidevæggen 108 fortrinsvis i hovedsagen cylindrisk og koncentrisk med den hule aksel 84. Under den hurtige rotation af spindehovedet vil der ved indersiden 114 opretholdes et lag af smeltet glas, som under indflydelse af centrifugalkraften vil en have en i det væsentlige ensartet tykkelse langs hele indersiden 114 af væggen 108.

Det smeltede glas tilføres i form af en stråle 18,. der rammer det koniske overgangsstykke 110 af spindehovedets bund, og flyder i et sammenhængende lag opad langs indersiden af overgangsstykket 110, og langs indersiden 114 af sidevæggen, således af glasoverfladen og dermed varmetabet er reduceret til et minimum.

Uden om spindehovedet 78 findes en blæseranordning 118, der indeholdes i et ringformet organ 120, der er udformet således, at det danner en ringformet manifold 122 med en dækplade 124, der ved hjælp af ikke viste, konventionelle organer er fastgjort til det ringformede organ 120. Dette ringformede organ danner en del af manifolden 122, og som det fremgår af fig. 3 og 4, er manifolden udformet med en opadrettet, ringformet vulst 126, der dannes af en opad-udadrettet, konisk flade, der går over i en udad-nedadrettet, konisk flade 128. Mellem de koniske flader dannes en ringformet kam, der er udformet med en række med perifer indbyrdes afstand beliggende slidser eller åbninger 130.

143127 10 Dækpladen 124 har en nedadrettet, cirkulær vulst 132, der griber over den ringformede kam og definerer slidserne 130 og danner en øverste væg over hver af slidserne. En gas under tryk, f.eks. trykluft eller damp, føres fra en kilde gennem et rør 134, til manifolden 122 og strømmer ud gennem slidserne 130 under frembringelse af en kraftig nedadrettet strøm, der bevirker en udstrækning af strålerne til fibre. En ventil 135 er indskudt i røret 134 til regulering af tilgangen af trykluft eller damp til manifolden 122, og dermed til regulering af hastigheden af den nedadrettede gasstrøm.

På vulsten 126 findes en anden, nedad-udadrettet, konisk flade 138, der leder gasstrømmen mod ydersiden 140 af spin-dehovedet således, at den kraftige nedadrettede gasstrøm fra slidserne 130 rammer de tynde stråler af glas, der strømmer ud gennem kanaler 152 i væggen 108, hvorved strålerne afbøjes nedad og udtrækkes til fibre. Brænderens bundplade 64 har en nedadrettet, indvendigt anbragt vulst 65, der ligger i afstand fra manifoldens dækplade 124 og danner en begrænset ringformig kanal 142, igennem hvilken luft, som tenderer til at rives med af gasstrømmen gennem slidsen 130, føres med strømmen. Hældningsvinklen af den nedad-ud-adrettede, koniske flade 128 på vulsten 126 kan passende ligge i området 10 - 15° i forhold til spindehovedets omdrejningsakse.

Den ringformede udmundingskanal 70 for stærkt ophedet gas fra forbrændingskammeret 68 er bestemt af en ydre, ringformet flade 144 og en indre, ringformet flade 146, og disse flader er i den på fig. 3 og 4 viste udførelsesform i hovedsagen lodrette og ligger i flugt med den øverste, perifere kant 148 af spindehovedet. Derved vil flammerne eller den stærkt ophedede gas fra forbrændingskammeret 68 strømme langs med ydersiden 140 på spindehovedet uden at den indadrettede, smalle, cirkulære flange 112 opvarmes for meget. Hovedparten af varmen fra forbrændingsgassen 11 143127 vil derfor lede.:- gennem sidevæggen 108 af spindehovedet til den lukkede bund.

Kanalerne 152 kan passende have ens diametre på mellem 0,75 mm og 1,0 mm. Kanalerne 152 har forskellig længde, hvilket er opnået ved, at den ydre overflade 140 og den indre overflade 114 konvergerer således, at tykkelsen af væggen 108 er mindst forneden og størst foroven. Som det fremgår af fig. 4, er den indvendige overflade 114 af væggen 108 udformet cirkulærcylindrisk og koncentrisk med spinde-hovedets omdrejningsakse. Den ydre, perifere overflade af væggen 108 er konisk og tilspidset indad-nedad i retning mod spindehovedets centrale akse fra den øverste kant 148 af væggen 108 til den nederste kant 154 af denne, således at længden af kanalerne 152 stiger fra den nederste del af væggen 108, hvor længden er mindst, til den øverste del, hvor længden er størst. Der findes omkring tyve eller flere med indbyrdes lodret afstand anbragte rækker af glasgennemstrømningskanaler 152 i sidevæggen 108.

Den varme gas fra forbrændingskammeret 68 har den højeste temperatur i området ved den øverste, perifere kant 148 af sidevæggen, og efterhånden som gassen strømmer nedad langs sidevæggen reduceres dens temperatur mere og mere.

Den øverste del af væggen i spindehovedet udsættes således for gas af den højeste temperatur, og den omgivende temperatur ved det nederste kantområde 154 er faldende mod dette område.

Glasset i glasstrømmen 18 rammer fladen 110 i bunden af spindehovedet direkte, og det bevæges hurtigt af centrifugalkraften ved spindehovedets rotation langs indersiden 114 af sidevæggen 108 og danner et lag 18' (se fig. 3) af en væsentlig tykkelse, udbredt over det lodrette område af indersiden 114. Glasstrålen 18 rammer bunden af spindehovedet så nær som praktisk muligt ved sidevæggen, hvorved varmetabet er minimalt.

12 143127

Det har vist sig, at bunden i spindehovedet, der er ud i ét med sidevæggen under drift, bortleder en del varme, således at den del af glasset i strålen 18, der rammer den indvendige overflade 110 i spindehovedet, bliver afkølet og derfor vil den del af glasset, der ligger nærmest ved fladen 110 i bunden af spindehovedet, have en højere viskositet og være mindre bevægeligt.

Den del af glasset i strålen 18, der ikke kommer i direkte berøring med bunden af spindehovedet, har i begyndelsen en højere temperatur og derfor en lavere viskositet og flyder lettere mod den øverste del af indersiden 114 af væggen 108 i spindehovedet. Glasmassen i den øverste del af det indre af spindehovedet har således en højere temperatur og en lavere viskositet og flyder normalt hurtigere gennem de foroven beliggende kanaler. For at kompensere for en større strømningshastighed ved de høje temperaturer og en deraf følgende større glasstrømning i de øverste kanaler har sidevæggen som nævnt en konvergerende vægtykkelse fra en relativ lille vægtykkelse ved det nederste område af spindehovedet til en relativ stor vægtykkelse ved det øverste område.

Længden af kanalerne gennem sidevæggen er som følge af den konvergerende vægtykkelse stigende, målt i retning fra den nederste til den øverste del af væggen. Som følge heraf vil kanalerne med stigende længde mod den øverste del af væggen yde en stigende strømningsmodstand mod den mere letflydende glasmasse i det øverste område. Den højeste temperatur af forbrændingsgassen optræder nærmest det øverste område af sidevæggen, og derfor er temperaturen i sidevæggen højst i dette område. Som følge af den store strømningshastighed i glasmassen gennem de øverste kanaler 152 er der ingen mærkbar eller udpræget stigning i temperaturen af den glasmasse, der strømmer ud af disse kanaler.

De øverste kanaler 152, der har en væsentlig længde og er beliggende i det varmeste område af sidevæggen, yder en betydelig strømningsmodstand mod det relativt tyndtflydende 13 143127 glas, og som følge af den progressivt reducerede længde af de kanaler, der ligger nærmere mod den nederste del af spindervæggen, vil de progressivt kortere kanaler 152 yde en progressivt aftagende strømningsmodstand mod glasgeneem-strømningen. Ved denne udformning reduceres forskellen i strømningsmængde for de forskellige kanaler.

Et andet forhold, der indvirker på omdannelsen af de tynde stråler af glas til fibre er den udtrækning, som forårsages af den kraftige nedadrettede gasstrømning. Denne gasstrømning har sin største hastighed ved området omkring åbningerne 130 og udøver her den største udtrækningskraft, men denne kraft reduceres, efterhånden som gasstrømmen bevæges nedad forbi de under hinanden liggende rækker af tynde stråler.

Da udstrømningen af relativt letflydende glas fra de øverst i spindehovedet beliggende kanaler sker i det område, hvor gasstrømmens udtrækkende kraft eller energi er størst, kan der i dette område udtrækkes mere glas til fibre, end tilfældet er i de lavereliggende områder, hvor gassen har reduceret hastighed. For at kompensere for denne større energi i gassen eller gasstrømmens evne til at udtrække den største mængde flydende glas til fibre, uanset den større strømningsmodstand i de længste kanaler, opretholdes temperaturen i glasset således, at der strømmer en lidt større mængde glas gennem kanalerne i de øverste områder af spindehovedet, så de her udtrukne fibre i hovedsagen er af samme diameter som de fibre, der efter udstrømning gennem de i den nederste del af spindehovedet beliggende kanaler er udtrukket ved hjælp af en reduceret energi i gasstrømmen. Der opnås på denne måde en kompensering ved, at der tilvejebringes en lidt større glasudstrømning ved den øverste del af spindehovedet, hvorved der udtrækkes en større mængde glas til fibre i det område af gasstrømmen, som har den største hastighed, og dette resulterer i, at alle glasstrålerne udtrækkes til fibre med diametre, der 14 143127 ligger inden for et relativt snævert interval.

Vinklen mellem indersiden 114 og ydersiden 140 af væggen 108 i spindehovedet på fig. 4 betegnet A, og den kan variere til ændring eller modificering af de relative længder af glasgennemstrømningskanalerne 152 og dermed strømningsmodstanden i disse fra det nederste område i spindervæggen til det øverste område i denne.

Variationen af strømningsmodstanden i kanalerne 152 er afhængig af flere faktorer som f. eks. højden af sidevæggen 108, temperaturen af glasset, mængden af den varme gas, der udsendes langs sidevæggen fra forbrændingskammeret 68, og egenskaberne af den til udtrækning anvendte gas.

Det har vist sig, at en vinkel A mellem indersiden og ydersiden af sidevæggen 108 kan være af størrelsesordenen 1 og 1 1/2° til 3 1/2° ved en 50 mm høj sidevæg målt fra de nederst beliggende til de øverst beliggende gasgennemstrømningskanaler 152. Vinklen A er fortrinsvis omkring 2 1/2°, når kanalerne I52 i den øverste række har en længde, der er tilnærmelsesvis dobbelt så stor som længden af kanalerne 152 i den nederst beliggende række. Tykkelsen af sidevæggen ved det nederste område kan være af størrelsesordenen fra 3 til 4 mm.

Spindehovedet kan have en diameter på fra 200 til 350 mm eller mere, og et spindehoved med en diameter på omkring 300 mm og forsynet med ca. 10.000 glasgennemstrømningskanaler 152 foretrækkes.

Den indadrettede, perifere flange 112, der er ud i ét med sidevæggen 108, skal have større dimensioner end nødvendigt af hensyn til styrken for at begrænse varmeledning fra den øverste kant af spindehovedet til flangen, således at mest mulig varme ledes nedad gennem metallet i sidevæggen 108.

15 143127

Det er endvidere hensigtsmæssigt at lede flammerne eller forbrændingsgassen fra brænderen 68 langs en overflade, der er udformet således, at der ikke udstråles nogen varme direkte mod den perifere flange 112, og dette opnås ved anbringelse af en bund 156, forbundet med den indvendige, cirkulære væg 62 i brænderhuset. Bunden 156 er anbragt lige over og nær ved flangen 112 på spindehoevdet og virker som et varmeskjold, der modvirker overføring af varm gas fra forbrændingskammeret 68 til flangen 112, og dette medfører mere hensigtsmæssige termiske forhold i de nærmest sidevæggen beliggende omgivelser, der omfatter de fra denne gennem kanalerne 152 udstrømmende glasstråler. Den neder-ste del af brænderhusets indvendige, cirkulære væg 62 er udformet med et kølekammer 157, hvori der cirkulerer et kølemiddel.

Forholdet mellem brænderen eller det varmetilførende organ og spindehovedet er af stor vigtighed i forbindelse med opnåelse af en mere ensartet temperatur i det område af spindehovedet, hvor udstrømningen af glasmassen finder sted. Den varme, der fra brænderen udstråles langs sidevæggen, giver den højeste temperatur ved det område af væggen, der ligger nærmest ved spindehovedets åbne ende, og hvor væggen er tykkest.

Varmen ledes fra området med den højeste temperatur gennem sidevæggen til bunden af spindehovedet ved dennes lukkede endde, før varmen ledes bort gennem akselen 84. Varmetabet er ringe, og bortledningen af varme gennem sidevæggen sker med et ringe temperaturfald langs denne, således at temperaturen i sidevæggen er relativt ensartet langs hele væggens højde.

Glasmassen i strålen 18, glasset i den del af glasmassen, der bevæges henover fladen 110 i bunden af spindehovedet, og glasmassen, der flyder ud over sidevæggen, udgør et sammenhængende lag, som har den mindst mulige overflade, hvorved varmetabet fra glasmassen reduceres væsentligt, 16 143127 således at der opnås en relativt ensartet, høj temperatur i sidevæggen. Temperaturen af glasmassen ved sidevæggen er således højere end ved den hidtil kendte teknik, hvor glasset føres til sidevæggen fra en "fordelingskurv" eller skål.

Da glasset på sidevæggen og de fra kanalerne 152 udgående glasstråler har en relativ høj temperatur, kan den varmemængde, der kræves fra forhrændingskammeret 68, reduceres væsentligt.

Endvidere kan rumfanget og hastigheden af den gas, der anvendes til udtrækning reduceres, da de tynde stråler af glas har en høj temperatur og derfor lettere og mere virkningsfuldt lader sig udtrække til fibre ved hjælp af gasstrømmen.

En reduktion af gassens rumfang og hastighed medfører en mindre turbulens i den zone, hvor udtrækningen foregår, og de fremstillede fibre får en større længde og forøget styrke, fordi de i mindre grad skraber mod hinanden. Fibre af ensartet diameter og art er forudsætningen for at opnå en måtte af fibre med høj sammenhængskraft og god isoleringsevne .

Fig. 5 viser en udførelsesform for et spindehoved 160, hvor sidevæggen 166 har en modificeret udformning.

Det skålformede spindehoved l60 har en tæt bund 162, der har en opad-udadrettet, konisk del med en overflade 164, der er ud i ét med sidevæggen 166 i spindehovedet. Den øverste del af væggen ender i en indadrettet, ringformet flange 168. I sidevæggen 166 findes gennemstrømningskanaler 170, der er anbragt i lodret over hinanden beliggende rækker, svarende til kanalerne 152 på fig. 4. Glasset fra strålen 18 ’1 flyder langs indersiden 174 af væggen 166 og strømmer gennem kanalerne 170 under påvirkning af centrifugalkraften og danner tynde stråler. I den i fig. 5 viste udformning er ydersiden 172 af væggen 166 cylindrisk og kon- 17 143127 centrisk med omdrejningsaksen for spindehovedet. Indersiden 174 af væggen 166 er konisk tilspidset i retning opad-indad fra den nederste del af væggen imod det øverste område 178 af denne væg.

En vinkel B mellem sidefladerne 172 og 174 af væggen 166 kan være af størrelsesordenen mellem 1 og 1 1/2°, hvis sidevæggen er omkring 50 mm høj, målt mellem de nederst og øverst beliggende glasgennemstrømningskanaler 170, og vinklen B mellem sidefladerne 172 og 174 er omkring 2 1/2°, når længden af kanalerne 170 i den øverste række er tilnærmelsesvis dobbelt så stor som længden af kanalerne 170 i den nederst beliggende række. Den varme gas strømmer ud gennem en ringformet hals eller udmundingsåbning 70' og strømmer langs overfladen 172 af sidevæggen, dannende et opvarmet område med en mere og mere aftagende temperatur langs denne overflade. I det nævnte område udsprøjtes tynde stråler af glas under indvirkning af centrifugalkraften gennem glasgennemstrømningskanalerne 170.

Et varmeskjold 156' er forbundet med den indvendige, cirkulære væg 62' i brænderhuset, og bunden 156' er anbragt lige over og nær ved flangen 168 på spindehovedet 160 og virker som et varmeskjold, der modvirker overføring af varm gas fra forbrændingskammeret 68’ til flangen 168, og dette forebygger en direkte opvarmning af flangen 168 og medvirker til en mere effektiv udnyttelse af varmen til opvarmning af det område, hvori udstrømningen af de tynde stråler af glas gennem glasudstrømningsåbningerne 170 finder sted. En overflade 146' på den indvendige væg af udmundingskanalen 70' i brænderen er i hovedsagen lodret og flugter med den øverste kant 178 af sidevæggen af spindehovedet, hvorved varm gas fra forbrændingskammeret 68' passerer langs med og i kontakt med ydersiden 172 af sidevæggen.

Ved indretning af kanalerne 170 i sidevæggen med aftagende

Claims (2)

143127 længde fra den øverste række til den nederste opnås en sådan afpasning af strømningsmodstanden, at hovedparten eller en meget stor procentdel af de udtrukne fibre får diametre beliggende inden for et særdeles snævert interval. Ved praktiske forsøg er opnået fibre med diametre mellem 45/100 mm og 63/100 mm. Ved et andet forsøg er opnået fibre med diametre mellem 68/100 og 86/100 mm.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af fibre af et termoplastisk materiale, især glas; hvor dette i flydende tilstand indføres i et roterende skålformet spindehoved og på grund af centrifugalkraften strømmer ud gennem et antal i spinde-hovedets sidevæg udformede og med forskellige afstande fra spindehovedets bund anbragte kanaler, der i det væsentlige har ens diametre, idet kanalernes længdeakser står i hovedsagen vinkelret på spindehovedets rotationsakse; hvor der ledes en kappeformig strøm af varm forbrændingsgas ned langs ydersiden af spindehovedets sidevæg til opretholdelse af en zone omkring spindehovedet med aftagende temperatur i retning mod spindehovedets bund; samt hvor en kraftig gasstrøm ledes nedad uden om spindehovedet og på tværs af de fra kanalerne udstrømmende stråler af det termoplastiske materiale, således at disse stråler afbøjes nedad og udtrækkes til tynde fibre, kendetegnet ved, at der anvendes et spindehoved,. hvor de i sidevæggen anbragte kanaler har tiltagende længde, i retning fra bunden mod sidevæggens overkant, og at det termoplastiske materiale indføres i spindehovedet i form af en jævn strøm, der ledes fra bunden op langs indersiden af spindehovedets sidevæg.

2. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 1, omfattende et roterbart skålformet spindehoved, i hvis sidevæg der findes et antal kanaler med forskellige afstande fra spindehovedets bund og med i det væsentlige ens diame-