SE439479B - Forfarande och apparat for framstellning av glasfibrer - Google Patents

Description

lO 40 1905617-2 fibrer, eftersom det måste finnas tillräckligt med utrymme för att flänsorganen skall kunna skjuta in mellan raderna av stutsar. Sålunda måste man för ökning av antalet fibrer, som framställes medelst en och samma genomföring, öka 'den fysikaliska storleken på genomföringen. Vid genom- föringar med ökad storlek och ökat glasgenomflöde per stuts får fasta flänsskärmorgan arbeta vid den allra översta gränsen för sin fysikaliska värmeöverförings- förmåga.

Då genomföringar tillverkas för att åstadkomma ännu större antal fibrer per genomföring och då flödet per genomföringsstuts eller -öppning ökas, kan miljöregle-l ringen medelst konventionella flänsskärmenheter bli otillräcklig. Det har utvecklats avsevärd aktivitet inom området för glasfiberframställning i ändamål att utveckla process och apparat för reglering av fiber- bildningsmiljön vid sådana genomföringar.

En sådan process för framställning av glasfibrer innebär att behovet av konventionella flänsskärmar elimineras. Denna process innefattar användning av en genomföring med en plan öppningsplatta med tätt packade öppningar utan stuts och ett nedre munstycke, från vilket avgives en uppâtriktad luftström, för att denna luft- ström direkt skall träffa öppningsplattan. Enligt processen kan öppningstätheten hos en sådan genomföring ökas betydligt utöver öppningstätheten vid en konventionell genomföring, vid vilken användes konventionella fläns- skärmar. Genom att kylluften träffar öppningsplattan direkt för att sedan strömma utåt längs plattan, kyles konerna av smält glas för att fibrerna skall hållas åtskilda och för att eventuell stagnerande luft på undersidan av plattan skall elimineras. Problem kan uppstå med avseende på att hålla glasfiberbildningen stabil vid denna process. Problem kan också uppstå med att starta upp denna process på nytt efter det att ett avbrott har förekommit i framställningen av fibrer.

Efter ett avbrott i fiberframställningen bildar en genomföring utan stutsar inte koner eller droppar av glas vid varje öppning såsom är fallet med en genom- föring, som har stutsar. När en sådan genomföring med 40 7905617-2 öppningar skall startas upp på nytt, kräves en mycket skicklig operatör, och dessutom är det här fråga om en mycket tidsödande procedur.

Det är önskvärt att förbättra såväl process som apparat för framställning av glasfibrer.

Ett ändamål med denna uppfinning är att åstadkomma för- bättrat sätt och förbättrad apparat för framställning av fibrer av smält material vid hög temperatur, särskilt glasfibrer, under samtidig ökning av produktionen av fibrer från en och samma genomföring, vilket möjliggöres genom användning av en genomföring med hög täthet av stutsar.

I enlighet med uppfinningen har för angivet ändamål âstadkommits ett förfarande för framställning av glasfibrer av det slag och med de kännetecken, som framgår av patent- kravet l. ' Enligt denna uppfinning har också åstadkommits en apparat för framställning av glasfibrer genom förfarandet enligt upp- finningen av det slag och med de kännetecken som framgår av patentkravet 7.

Uppfinningen skall beskrivas närmare i det följande med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka FIG l är en frontalvy i vertikalprojektion, som åskåd- liggör en glasfiberbildningsoperation i enlighet med föreliggande uppfinning, a FIG 2 är en sidovy i vertikalprojektion av glasfiber- bildningsoperationen i FIG l samt g FIG 3 är en fragmentarisk tvärsektionsvy av en genom- föring i enlighet med föreliggande uppfinning.

Ritningarna tjänar endast till att allmänt illustrera förfarandet och apparaten enligt uppfinningen och får inte betraktas som begränsande med avseende på uppfinningens detaljer.

Med hänvisning mera speciellt till ritningarna visar FIG l och 2 en fiberbildningsoperation. Mineralmaterial, exempelvis glas, hålles i smält tillstånd i genomföringen eller strömmataren 10, från vilken ett flertal material- strömmar avgives från stutsar, vilka sträcker sig ned från genomföringens eller strömmatarens botten. Dessa glasströmmar bildar glaskoner l4 i utloppsänden av stutsarna. lD ' 40 i9os617-2 Glasfibrer 16 utdrages från konerna av smält glas, som bildas vid öppningarna. Fibrerna belägges medelst en applikator 30 för adhesionsmedel och samlas till en sträng 34 medelst en samlingssko 32. Strängen uppsamlas till en spole 40 på en roterbar dorn 38 på ett upplind- ningsaggregat 36. Då strängen uppsamlas på upplindnings- dornen, föres den fram och åter medelst en trâdförare 42 för jämn fördelning av strängen i spolen.

De stutsar, som sträcker sig ned från strömmatarens botten, är i tät och kompakt relation till varandra för att kvarhålla eller bibehålla ett skikt av gas mellan stutsarna intill strömmatarens botten. Eftersom konven- tionella flänsskärmenheteruinte behövs, kan stutsarna vara placerade närmare tillsamman än i en konventionell genomföring för framställning av glasfibrer. Stutstät- heten vid strömmataren kan uttryckas i antalet stutsar per kvadratcentimeter av strömmatarens botten. Ett sätt att beräkna denna täthet på är att dividera antalet stutsar som skjuter ut från strömmatarens botten med ytan på strömmatarens botten innanför centrumlinjen hos denav de yttre stutsarna bildade öppningsfiguren. I ända- mål att kvarhålla eller bibehålla ett lungt gasskikt intill stutsarna bör stutstätheten hos genomföringen ligga inom området från cirka 4 stutsar/cmz till cirka 23 stutsar/cmz (25 per square inch - l50 per square inch).

Det område för stutsenheten, som är att föredraga, sträcker sig från cirka 9 stutsar/cmz till cirka 12 stutsar/cmz (60 per square inch - 80 per square inch). _ De nedåtriktade stutsarna är i tät och kompakt relation till varandra för att främja kvarhållningen av ett gasskikt intill strömmatarens botten. Detta gasskikt sträcker sig huvudsakligen från strömmatarens botten till stutsarnas utloppsände. Gasskiktet upphettas av genomföringen och tjänar till att isolera genomföringen och dess stutsar från omgivningsmiljön i det rum, där fiberframställningen sker. Därigenom reduceras värme- förlusten från genomföringen med tendens till att glas- fiberbildningsoperationen blir mera stabil. Såsom skall diskuteras mera i detalj nedan, är detta gasskikt huvud- sakligen ett stillastående gasskikt, som inte nämnvärt 40 '7905617-2 störes under fiberbildningsoperationen. P För regleringen av den miljö, i vilken glasfibrerna bildas, är en gasfläkt 20 anordnad. Såsom visas, inne- fattar gasfläkten 20 ett gasinlopp 26, en kammare 22 och , ett flertal gasutloppsrör eller -munstycken 24, som är å anordnade i tvâ parallella rader med en rad av utlopps- öppningar mellan dem. Gasfläkten är placerad nedanför genomföringen och kan vara belägen på ett avstånd pà cirka 76 mm - cirka 305 mm nedanför genomföringen, var- vid ett avstånd på cirka 203 mm - cirka 254 mm är att föredraga. Gasen kan riktas uppåt i en vinkel på cirka 80° - cirka 45° från horisontalplanet, varvid området cirka 55° - cirka 50° är att föredraga. Sådana gaser som luft, koldioxid, kväve eller blandningar därav kan användas.

Såsom visas, riktas luft i tvärriktningen från ena sidan av glaskonerna och genomföringen. Vilket som helst mekaniskt arrangemang, varigenom kylluft eller annan gas riktas uppåt till beröring med glaskonerna med sådan hastighet och i sådan mängd, att tillräckligt med värme ledes från glaskonerna för att glaset i konerna skall ; bli utdragbart till fibrer, utan väsentlig störning av * gasskiktet i området av de nedâtriktade stutsarna är emellertid tillfredsställande med avseende på använd- ningen i samband med uppfinningen. Ett enda munstycke -4 «._... arv-www.-. ». eller arrangemang med flera munstycken eller ett mun- à stycke med en slits kan användas. Deflektorplåtar, som avböjer luften till en uppåtriktad bana, kan också vara anordnade. Medan införandet av den uppåtriktade luften från ena sidan av stutsarna är helt tillfredsställande och är att föredraga, kan luften, om så önskas, införas från två eller flera sidor av genomföringen.

De luftvolymer och -hastigheter, som skall användas, kan lätt bestämmas av fackmannen och blir beroende av sådana faktorer som genomföringens storlek, antalet stutsar, stutstätheten, glasflöde per stuts, munstyckstyp och -storlek, munstycksläge och liknande. Luft kan till- föras fläkten med ett flöde från cirka 28 m3/timme till cirka 425 m3/timme (cirka l000 - cirka 15000 standard cubic feet per hour) eller mera för att riktas uppåt till l0 40 7905617-2 beröring med glaskonerna, så att glaset i konerna göres utdragbart till fibrer utan väsentlig störning av det relativt stillastående luftskiktet intill genomföringens botten. Gasen träffar inte strömmatarens botten för att väsentligen eliminera gas intill bottnen. Vidare avlägsnas gasskiktet inte helt och hållet från strömmatarens botten av den uppåtriktade gasen.

FIG. 3 visar ett parti av genomföringens botten mera i detalj. Genomföringen l0 är anordnad med ett flertal stutsar l2, som skjuter ut från dess botten. Stutsarna har en invändig diameter 60 i området från cirka l,0l6 mm till cirka 2,286 mm. I ett föredraget utförande ligger den invändiga diametern hos stutsarna i området från cirka l,l43 mm till cirka l,397 mm. De nedåtriktade stutsarna kan variera i längd inom området från cirka l,0l6 mm till cirka 3,810 mm. I ett föredraget utförande är stutslängden inom området från cirka l,524 mm till cirka l,778 mm. Gasskiktet 50 visas sträcka sig från strömmatarens botten till änden av stutsarna. Det ligger inom uppfinningens ram, att tjockleken hos detta gas- skikt kan vara något större eller mindre än längden på den nedåtriktade stutsen. Detta gasskikt är relativt stillastående i jämförelse med gasen i området av glas- konerna och glasfibrerna under glasfiberbildningsopera- tionen. , Gasen från ett munstycke 20 riktas upp i stutsomrâdet och är markerad medelst zonen'52. Den gas som riktas uppåt till beröring med konerna l4 stör inte väsentligen gas- skiktet intill strömmatarens botten. I jämförelse med omfattningen av luftrörelsen och hastigheten på luften i zonen 52 är luften i skiktet 50 relativt stillastående eller lugn. Varje rörelse i detta stillastående skikt är väsentligt mindre än rörelsen hos det aktiva luft- skiktet (som har likartad tjocklek) nedanför ändarna av stutsarna (i konområdet).

Viskositeten hos temperaturen hos glaset i konen 14 regleras medelst kylluften i zonen 52. Om konen blir allt för liten, blir pâkänningen i glaset i konen så stor, att fiberbildningen avbrytes. Om konen blir allt för stor, kommer glaset att börja pumpa genom stutsen på 40 7905617-2 okontrollerat sätt och kommer fiberbildningen att avbrytas.

Det är sålunda kritiskt, att den kon, som skjuter ut från stutsen, regleras för en stabil fiberbildningsoperation.

Med en genomföring, som har stutsar med invändiga hål- diametrar i området från cirka l,0l6 mm till cirka 2,286 mm regleras konlängderna, dvs. de koner som är synliga för blotta ögat såsom rödheta och från stutsarnas utloppsändar nedåtriktade koner, på sådant sätt, att de faller inom området från cirka 0,38l mm till cirka l7,78 mm. För genomföringar med stutsar, vilkas invändiga diametrar ligger i området från cirka l,l43 mm till cirka l,397 mm, regleras den synliga, rödheta delen av varje glaskon medelst kylluften i zonen 52, så att den har en längd i området fràn cirka 0,762 mm till cirka 2,286 mm. Kylluften i zoneh 52 reglerar de från stutsarna utskjutande glaskonerna, och regleringen kan definieras i termer av neddragningsförhållandet, som är lika med den invändiga håldiametern hos stutsen dividerad med längden hos det synliga rödheta partiet av den från stutsen utskjutande glaskonen. Kylluften i zonen 52 bör regleras för att ge ett neddragningsförhållande i området från cirka 3 till cirka 0,l3. I ett före- draget utförande hålles neddragningsförhållandet inom området omkring l,5 - 0,5.

Följande exempel lämnas endast för exemplifiering och är inte avsedda att begränsa uppfinningens omfatt~ ning.

Exempel l I detta exempel användes en genomföring med 275 stutsar. Varje stuts hade en invändig hâldiameter på l,l68 mm och en längd på 1,27 mm. Genomföringen hade en stutstäthet på 9,8 stutsar/cmz (63 per square inch).

Fibrer drogs framgångsrikt genom en stabil operation och filamentâtskiljning upprätthölls, då luft riktades uppåt från en fläkt mot konområdet utan störning av den relativt stillastående luftzonen intill genom- föringens botten. Luften riktades uppåt till beröring med glaskonerna medelst en fläkt, som hade en rad av 6 utloppsrör (varje rör var ungefär 50 mm i längd och ungefär l3 mm i diameter), varvid dessa rör var anslutna _..__~.._.f-_.-.~___..._..*_.___..__ ...__ ., _.- f-w.-..--,.~a_.l.fl-urn-q_« m... _. . . 7905617'2 40 till en gemensam fördelningskammare. Luft tillfördes för- delningskammaren i en mängd inom området från cirka 34 “is/timme cm cirka sz m3/c1mmc (cirka 1200 - cirka 2200 standard cubic feet per hour), varvid ett flöde på cirka Sl m3/timme (l800 standard cubic feet per hour) var att föredraga. Den uppåtriktade luften reglerade de syn- liga glaskonerna, som sköt ut från stutsarna över en längd inom omrâdet från cirka 0,762 mm till cirka 2,286 mm.

Exempel 2 I detta exempel användes en genomföring med 482 stutsar. Varje stuts hade en invändig håldiameter på l,473 mm och en längd på 3,048 mm. Genomföringen hade en stutstäthet på l7 stutsar/cmz. Fibrerna drogs med fram- gång genom en stabil operation och filamentåtskiljning upprätthölls, då luft riktades uppåt från en fläkt till konområdet utan störning av den relativt stillastående luftzonen intill genomföringens botten. Luften avgavs uppåt till beröring med glaskonerna medelst en fläkt, som hade en rad av 6 utloppsrör (varje rör var ungefär 50 mm i längd och ungefär l3 mm i diameter), varvid rören var anslutna till en gemensam fördelningskammare. Luft tillfördes fördelningskammaren i en mängd inom området från cirka 34 m3/:immc cm cirka 51 m3/cimmc (cirka l200 - cirka 2000 standard cubic feet per hour), varvid ett flöde på cirka 45 - 48 m3/timme (cirka 1600 - l700 standard cubic feet per hour) var att föredraga. Den uppåtriktade luften reglerade de synliga glaskonerna, som sköt ut från stutsarna över en längd inom området från cirka 0,508 mm till cirka 3,048 mm.

Exempel.3 I detta exempel användes en genomföring med 483 stutsar. Varje stuts hade en invändig håldiameter på 1,092 mm och en längd på 1,397 mm. Genomföringen hade en stutstäthet på l7 stutsar/cmz (ll0 per square inch).

Fibrer drogs med framgång genom en stabil operation och filamentåtskiljning upprätthölls, när luft riktades uppåt från en fläkt till konområdet utan störning av den relativt stillastående luftzonen intill genomföringens botten. Luften riktades uppåt till beröring med glas- 40 7905617~2 konerna medelst en fläkt, som hade en rad av 6 utloppsrör (varje rör var ungefär 50 mm i längd och ungefär l3 mm i diameter), varvid rören var anslutna till en gemensam fördelningskammare. Luft tillfördes fördelningskammaren igen mängd inom området från cirka 34 m3/timme till cirka 71 m3/t1nme (cirka izoo - cirka zsoo standard cubic feet per hour), varvid ett flöde på cirka 48 - 54 m3/timme (cirka l700 - l9D0 standard cubic feet per hour) var att föredraga. Den uppâtriktade luften reglerade de synliga glaskonerna, som sköt ut från stutsarna över en längd inom området från cirka 0,762 mm till cirka 2,286 mm.

Exempel 4 I detta exempel användes en genomföring med 4024 stutsar. Varje stuts hade en invändig håldiameter på 1,245 mm och en längd på l,65l mm. Genomföringen hade en stutstäthet på ll,5 stutsar/cmz (74 per square inch).

Fibrer drogs med framgång genom en stabil operation och filament/åtskiljning upprätthölls, när luft riktades uppåt från en fläkt till konområdet utan störning av den relativt stillastående luftzonen intill genomföringens botten. Luft avgavs uppåt till beröring med glaskonerna medelst en fläkt, som hade tvâ rader rör (varje rör var ungefär l02 mm i längd och ungefär 76 mm i diameter) och en rad öppningar mellan de båda raderna rör, som var förbundna med en gemensam fördelningskammare. Luft tillfördes fördelningskammaren i en mängd inom området från cirka ll3 m3/timme till cirka 424 m3/timme (cirka 4000 - cirka l5000 standard cubic feet per hour), varvid ett flöde på ungefär 254 m3/timme (cirka 9000 standard cubic feet per hour) var att föredraga. Den uppåtriktade luften reglerade de synliga glaskonerna, som sköt ut från stutsarna över en längd inom omrâdet från cirka 0,762 mm till cirka 2,286 mm. Den uppåtriktade luften träffade inte strömmatarens botten för att väsentligen eliminera stillastående gas intill strömmatarens botten.

Dessutom avlägsnade den uppåtriktade luften inte full- ständigt den relativt stillastående luftzonen intill genomföringens botten.

Det torde inses efter denna beskrivning av uppfin- 7905617-'2 ningen i detaïj, att Iämnade specifikationer tjänar endast ti11 förklaring av uppfinningen. Oïika modifika- tioner och substitutioner utöver dem som nämnts kan göras utan frångâende av uppfinningstanken, sådan den framgår av bifogade patentkrav.

Claims (12)

1. 0 20 25 30 35 7905617-2 11 PATENTKRAV _ 1. Förfarande för framställning av glasfibrer, vid vilket strömmar av smält glas får strömma från en ström- matare (l0) genom stutsar (12), som sträcker sig ned frán strömmatarens botten, varvid glasströmmarna bildar koner (l4) av glas i utloppsänden av stutsarna under utdragning av fibrer från glasströmmarna och varvid en kylgas, såsom luft, koldioxid eller kväve, riktas uppåt till beröring med glasströmmarna i sådan mängd, att tillräckligt med värme bortföres från strömmarna för att göra glaset i strömmarna utdragbart till fibrer, k ä n n e t e c k n a t av att ett stillastående gasskikt upprätthálles vid ström- matarens botten i beröring med utsprången, som är anordnade i tät och kompakt relation till varandra, utan att det nämnda skiktet väsentligen pâverkas eller åtminstone utan att skiktet helt avlägsnas av kylgasen.

2. Förfarande enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av att kylgasen får verka på ett synligt rödvarmt parti av varje glaskon (l4) på så reglerat sätt, att detta rödvarma parti skjuter ut från den tillhörande stutsen (l2) över en sträcka inom omrâdet från 0,038 till l,78 cm, företrädesvis inom omrâdet från 0,076 till 0,23 cm.

3. Förfarande enligt krav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t av att kylgasen får verka på glaskonerna (l4) på så reglerat sätt, att konerna har ett neddragningsför- hållande mellan 3 och 0,13, företrädesvis mellan l,5 och 0,5.

4. Förfarande enligt något av krav l - 3, k ä n n e ~ t e c k n a t av att kylgasen tillföres från ena sidan av glaskonenna (l4). .

5. Förfarande enligt något av krav l - 4, k ä n n e - t e c k n a t av att kylgasen riktas mot glasströmmarna i ett flertal individuella strömmar. 10 l5 20 25 30 35 7905617-2 12

6. Förfarande enligt något av krav l - 5, k ä n n e - t e c k n a t av att gasskiktet vid strömmatarens botten har en tjocklek, som ungefärligen motsvarar stutsarnas (l2) längd, och att glaskonerna är utsatta för omgivnings- atmosfären nedanför detta gasskikt.

7. Apparat för framställning av glasfibrer genom förfarandet enligt något av krav l - 6 innefattande en strömmatare (l0) för avgivning av glasströmmar från ström- mataren genom stutsar (12), som sträcker sig ned från strömmatarens botten, en anordning (36) för utdragning av fibrer från strömmarna av smält glas, varvid glasströmmarna bildar koner (l4) av glas i utloppsänden av stutsarna (l2) under utdragning av fibrer (l6) från glasströmmarna, och en blåsanordning (20) för att rikta kylgas uppåt till be- röring med glaskonerna (l4) med en hastighet och i en mängd, som är tillräckliga för bortledning av värme från glaskonerna, för att glaset i konerna skall göras utdrag- bart till fibrer (l6), k ä n n e t e c k n a d av att strömmatarens (l0) botten har mellan 4 och 23, företrädes- vis mellan 9 och l2, stutsar per cmz, i tät och kompakt relation till varandra för kvarhállning av ett gasskikt (50) intill strömmatarens botten, och att blåsanordningen (20) är anordnad att blåsa mot stutsarna (l2) blott med sådan hastighet, att kylgasen inte väsentligen påverkar eller åtminstone inte helt avlägsnar gasskiktet.

8. Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att stutsarnas (l2) längd ligger inom området från 0,l0 till 0,38 cm.

9., Apparat enligt krav 7, k ä n n e t e c k n a d av att stutsarnas (l2) längd ligger mellan 0,15 och l,78 cm.

10. l0. Apparat enligt något av krav 7 - 9, k ä n n e - t e c k n a d av att stutsarnas (l2) invändiga diameter (60) ligger i området från O,l till 0,23 cm, företrädesvis 790561?-2 13 i området från 0,11 ti11 0,14 cm.

11. Apparat enligt något av krav 7 - 10, k ä n n e - t e c k n a d av att gasskiktet (50) består av varm luft.

12. Apparat enligt något av krav 7 - 11, k ä n n e ~ t e c k n a d av att bïâsanordningen (20) är pïacerad för tillför-sen av ky1gasen från g1askonernas(14) ena sida.