<EMI ID=1.1>
L'invention concerne des filières du type employé
-dans la fabrication de fibres à partir de matières qui deviennent visqueuses par chauffage et qui se solidifient par refroidissement. Plus particulièrement, la présente invention concerne des filières du type généralement utilisé dans la production de fibres de verre, filièresà l'aide desquelles on étire directement des filaments de verre à partir d'une masse de verre fondu se trouvant dans un récipient ou creuset.
les filières du type utilisé dans la fabrication des fibres de verre doivent nécessairement être constituées
d'une matière capable de résister à des températures supérieures aux températures de fusion du verre sans se décomposer et sans altérer la composition du verre. On a proposé de fabriquer les filières en matière céramique étant donné que
ces matières sont capables de résister aux températures élevées utilisées dans la fabrication du verre. On a rencontré toutefois des difficultés dans la production de fibres de verre à l'aide des filières en céramique, parce que l'écoulement continu de verre fondu par les orifices de la filière produit une usure excessive de la matière entourant l'orifice et produit finalement un agrandissement des orifices tel
que le diamètre des filets de verre sortant de ces orifices est supérieur au diamètre désiré. En outre, la matière céramique a tendance à modifier la composition chimique du verre en ce qu'elle favorise la formation de cordes dans le verre, et introduit des impuretés dans celui-ci, ce qui constitue une gêne dans la production de fibres fines à partir de verre. On a obtenu des résultats satisfaisants en employant des filières réalisées en platine ou en alliages de platine, mais le platiné et ses alliages sont très coûteux et ils sont relativement difficiles à se procurer.
Le fait que le verre fondu mouille les surfaces métalliques présente des inconvénients dans les installations où les fibres sont étirées à partir de filets de verre fondu s'écoulant d'orifices relativement rapprochés ménagés dans
la paroi inférieure d'un récipient attendu que, dans certaines conditions, les filets de verre fondu sortant des orifices ont tendance à se rejoindre pendant leur écoulement et à former
une nappe par leur réunion. On prévient cet inconvénient jusqu'à un certain point en disposant sur le creuset ou récipient des ajutages en saillie, à travers lesquels le verre s'écoule, mais même dans ce cas, le noyage des orifices se produit parfois, ce qui interrompt la formation des fibres
et non seulement retarde la production, mais encore entraîne une perte de matière.
Ayant présent à l'esprit ce qui précède, la présente invention concerne une filière qui est non seulement d'un prix de revient inférieur mais encore qui réduit la tendance du verre fondu à noyer la paroi inférieure de la filière. Conformément à l'invention le noyage des orifices d'écoulement est empêché par le fait qu'on ménage les orifices de la filière dans une matière qui n'est pas aisément mouillée par le verre fondu et qui est en même temps capable de supporter sans décomposition des températures considérablement supérieures aux températures de fusion du verre. Des matières telles que le graphite, le carbone et le .graphite synthétique ont été reconnues comme donnant particulièrement satisfaction pour l'obtention des résultats désirés.
Un autre objet de l'invention, la réduction du prix de la filière, est atteint en réalisant en graphite, en carbone ou en graphite synthétique la filière entière ou au moins la paroi inférieure de la filière. De telles matières sont considérablement moins coûteuses que le platine et possèdent en outre l'avantage de ne pas être mouillées aisément par le verre fondu. Il est ainsi possible de rapprocher davantage les orifices d'écoulement ménagés dans la paroi inférieure de la filière sans danger de noyage ; il en résulte que la capacité de production de fibres de la filière
peut être augmentée sans augmenter d'une manière correspondante les dimensions de cette filière.
Un autre objet de cette invention est de procurer des moyens pour créer une atmosphère neutre dans le voisinage des parties en graphite de la filière de façon à éviter l'oxydation de la matière aux températures de fonctionnement de la filière. L'atmosphère désirée est réalisée en envoyant un gaz dépourvu d'oxygène, comma par exemple de l'hélium ou
de l'azote pur, dans l'espace entourant la filière. De plus, il est possible de créer une atmosphère réductrice au voisinage de la filière en brûlant un gaz convenable à proximité
de celle-ci.
Dans des récipients qui sont constitués d'une matière pouvant à des températures élevées être mouillée
par le verre fondu, les filets s'écoulant des orifices s'étirent normalement à partir de la périphérie de l'orifice du côté exposé à l'atmosphère extérieure . Une légère élévation de la température au-dessus de la température normale de fonctionnement fait que le verre coule aisément le long de la surface et se réunit avec le verre provenant des orifices adjacents, ce qui produit le noyage des orifices.
L'invention a également pour objet de procurer une filière munie d'orifices d'écoulement d'une profondeur notable pourvus de surfaces constituées de graphite, de carbone, ou de graphite synthétique. En raison de la propriété que possèdent de telles matières ou compositions de ne relativement pas se mouiller, les fibres s'étirent à partir des parties supérieures ou de la périphérie intérieure des orifices au lieu de s'étirer à partir des extrémités d'écoulement des orifices comme c'est généralement le cas quand les orifices sont ménagés directement dans une paroi métallique de la filière.
En d'autres termes, grâce à la présente invention, les filets de verre fondu s'écoulent directement de la masse de verre en fusion adjacente à la surface intérieure du fond de la filière et ils sont protégés contre les variations de température par les parois latérales des orifices. Une telle disposition contribue notablement à maintenir les portions de la masse de verre fondu, à partir desquelles les fibres sont étirées, à la température uniforme requise pour fabriquer des fibres très fines de, dimensions régulières,.de plusieurs dizaines de mètres de long et avec le minimum de ruptures.
Les objets précédents ainsi que d'autres ressortiront davantage au cours de la description, spécialement quand on la considère en liaison avec le dessin annexé dans lequel:
La Fig. 1 est une vue schématique en coupe montrant une réalisation de filière conforme à l'invention;
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de la partie inférieure de la filière représentée à la Fig.l.
La Fig. 3 est une vue schématique en coupe d'une variante de réalisation de la filière.
La Fig, 4 est une vue en coupe transversale prise sensiblement suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3; et
La Fig. 5 est une vue en coupe transversale d'une autre variante de réalisation de la filière.
En se référant d'abord aux Figs. 1 et 2 du dessin on notera que le numéro de référence 10 désigne une filière
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récipient est destiné à contenir une réserve de matière fondue telle que par exemple du verre et les parois du récipient sont constituées d'une substance capable de résister à des températures supérieures aux températures de fusion de la dite matière. Les parois latérales 12 peuvent être réalisées en nickel, ou en molybdène, mais elles sont de préférence en pla-
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qui, outre qu'elle supporte sans se décomposer des températures extrêmement élevées, ne peut être facilement mouillée par le verre fondu, se trouvant dans la filière. La paroi <EMI ID=5.1>
qu'on puisse employer le carbone et le graphite synthétique. On peut utiliser les graphites industriels ordinaires résistant à l'oxydation, tels que par exemple ceux du type employé communément dans la fabrication des creusets. Ces produits industriels contiennent des particules de graphite liées par
de l'argile et on peut les obtenir dans le commerce sous
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aux parois latérales 12 par un ciment résistant à la chaleur désigné par le numéro de référence 14.
Le dispositif de chauffage 11 choisi à titre d'illustration de l'invention comprend une série d'enroulements
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pérature sensiblement uniforme déterminée à l'avance pour permettre l'étirage de fibres fines sensiblement continues à partir de la masse de verre contenue dans le fond de la
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coulent de la filière 10, ils sont étirés à l'aide d'un dispositif approprié, non représenté ici, et solidifiés sous la forme de fibres fines pratiquement continues.
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les orifices 16 est constituée de graphite ou d'une matière présentant des caractéristiques analogues, il s'ensuit que la
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d'écoulement des orifices ne peut être mouillée d'une manière appréciable par le verre fondu. Cette particularité du graphite élimine la tendance du verre fondu à couler sur la surface inférieure de la paroi � depuis l'extrémité d'écoulement d'un orifice jusqu'à l'extrémité d'écoulement d'un orifice adjacent. Cet effet est habituellement appelé "noyage" des orifices d'écoulement et présente des inconvénients parce qu'il interrompt le processus désiré de formation de fibres continues.
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10 à l'aide d'une composition qui ne puisse être aisément mouillée par le verre fondu, il est possible de rapprocher
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et l'on peut ainsi augmenter la capacité de production de fibres de la filière sans augmenter d'une manière correspon-
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Il résulte de ce qui précède que la surface 18 des orifices 16 présente également la caractéristique de ne pouvoir être aisément mouillée par le verre fondu. Il s'ensuit que le verre fondu, en raison de sa viscosité et de
sa tension superficielle est étiré sous forme de cônes renversés � à partir de la surface du verre fondu située aux extrémités d'entrée ou extrémités supérieures des orifices
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des orifices, comme cela est représenté à la Fig. 2 du dessin, sans contact avec la surface 18 des orifices. Ceci est désirable attendu que la masse de verre fondu immédiatement adjacente aux extrémités d'entrée des orifices est à la température la plus avantageuse pour l'étirage de fibres fines et cette température n'est pas modifiée d'une manière appréciable par une variation quelconque de la température
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protégés par les orifices et restent à la température nécessaire pendant tout le fonctionnement continu de la filière.
On peut objecter au procédé consistant à réaliser
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une matière analogue que ces'- matières tendent à s'oxyder aux températures de fonctionnement de la filière 10. Pour surmonter cette difficulté, on prévoit la création d'une
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la filière. Dans le présent exemple un souffleur 20 est fixé d'une manière convenable à côté du fond de la filière pour envoyer un jet de gaz neutre, comme par exemple de l'hé-
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filière pour créer une atmosphère réductrice au voisinage des orifices.
En se référant maintenant au mode de réalisation de l'invention représenté aux Figs. 3 et 4 du dessin, on notera que le numéro de référence 21 désigne une filière réalisée complètement en graphite, carbone ou graphite synthétique. Ce dispositif fonctionne de la même manière que la
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de la filière 10. On réalise le chauffage de la filière 21 en la faisant traverser par un courant électrique ; dans
ce but , les extrémités opposées de la filière comportent respectivement des prolongements 22 qui servent de bornes pour le branchement dans le circuit électrique de chauffage.
Etant donné que les parois latérales de même que la paroi inférieure de la filière 21 sont réalisées en graphite, on préfère entourer pratiquement la filière d'une atmosphère de gaz inerte ou dépourvu d'oxygène pour empêcher l'oxydation des parois sous l'action de la température de fonctionnement de la filière. Dans le détail, la filière 21 est pourvue d'une enveloppe 2[pound]¯en tôle, en nickel ou en acier inoxydable, comportant un conduit 24 pour l'introduction du gaz inerte et présentant une fente allongée 26 placée vis à
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forme appropriée pour diriger le gaz inerte contre la paroi inférieure de la filière de manière à conduire le gaz inerte au voisinage de cette dernière paroi.
Le mode de réalisation de l'invention représenté à la Fig. 5 du dessin diffère du dispositif représenté à la <EMI ID=21.1> dans la paroi. Ces pièces sont fixées à l'aide de ciment ou par un autre procédé dans la paroi inférieure de la filière et sont préservées de l'oxydation par un jet de gaz inerte
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analogue au souffleur 20. Bien que la filière représentée
à la Fig. 5 du dessin ne donne pas lieu à la même économie en ce qui concerne le prix de la matière que les réalisations précédemment décrites, cependant, les pièces enchassées dans la paroi empêchent le noyage sur le fond de la filière et permettent également d'étirer les filets de verre fondu à partir de l'intérieur des orifices avec les avantages qui
en résultent et qui ont été précédemment mis en lumière à propos de la première forme de réalisation de cette invention qui a été décrite dans ce qui précède,
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The invention relates to dies of the type used
-in the manufacture of fibers from materials which become viscous on heating and which solidify on cooling. More particularly, the present invention relates to dies of the type generally used in the production of glass fibers, dies with the aid of which glass filaments are drawn directly from a mass of molten glass in a vessel or crucible.
dies of the type used in the manufacture of glass fibers must necessarily consist of
of a material capable of withstanding temperatures above the melting temperatures of glass without decomposing and without altering the composition of the glass. It has been proposed to manufacture the dies in ceramic material since
these materials are able to withstand the high temperatures used in the manufacture of glass. Difficulties have been encountered in the production of glass fibers using ceramic dies, however, because the continuous flow of molten glass through the orifice of the die produces excessive wear of the material surrounding the orifice and produces finally an enlargement of the orifices such
that the diameter of the glass threads emerging from these orifices is greater than the desired diameter. In addition, the ceramic material tends to modify the chemical composition of the glass in that it promotes the formation of strings in the glass, and introduces impurities into the latter, which hinders the production of fine fibers. from glass. Satisfactory results have been obtained using dies made of platinum or platinum alloys, but platinum and its alloys are very expensive and they are relatively difficult to obtain.
The fact that molten glass wets metal surfaces has drawbacks in installations where fibers are drawn from streams of molten glass flowing from relatively close openings in the glass.
the bottom wall of a vessel as, under certain conditions, the streams of molten glass emerging from the orifices tend to join together during their flow and form
a tablecloth by their meeting. This drawback is prevented to a certain extent by arranging protruding nozzles on the crucible or container, through which the glass flows, but even in this case flooding of the orifices sometimes occurs, which interrupts the formation. fibers
and not only delays production, but also results in loss of material.
Bearing in mind the foregoing, the present invention relates to a die which is not only lower in cost but also reduces the tendency of molten glass to flood the bottom wall of the die. According to the invention the flooding of the flow orifices is prevented by the fact that the orifices of the die are left in a material which is not easily wetted by the molten glass and which is at the same time capable of withstanding without decomposition at temperatures considerably above the melting temperatures of glass. Materials such as graphite, carbon and synthetic graphite have been found to be particularly satisfactory in obtaining the desired results.
Another object of the invention, the reduction in the price of the die, is achieved by making graphite, carbon or synthetic graphite the entire die or at least the lower wall of the die. Such materials are considerably less expensive than platinum and have the further advantage of not being easily wetted by molten glass. It is thus possible to bring the flow openings formed in the lower wall of the die closer together without any danger of flooding; the result is that the fiber production capacity of the sector
can be increased without correspondingly increasing the dimensions of this die.
Another object of this invention is to provide means for creating a neutral atmosphere in the vicinity of the graphite parts of the die so as to avoid oxidation of the material at the operating temperatures of the die. The desired atmosphere is achieved by sending a gas devoid of oxygen, such as helium or
pure nitrogen, in the space surrounding the die. In addition, it is possible to create a reducing atmosphere in the vicinity of the die by burning a suitable gas nearby.
of it.
In receptacles which are made of material capable of being wetted at elevated temperatures
by molten glass, the threads flowing from the orifices normally stretch from the periphery of the orifice on the side exposed to the outside atmosphere. A slight rise in temperature above normal operating temperature causes the glass to flow easily along the surface and meet with the glass from adjacent ports, resulting in flooding of the ports.
Another object of the invention is to provide a die provided with flow orifices of considerable depth provided with surfaces made of graphite, carbon, or synthetic graphite. Due to the relatively non-wetting property of such materials or compositions, the fibers stretch from the tops or the inner periphery of the orifices instead of stretching from the flow ends of the orifices. orifices as is generally the case when the orifices are formed directly in a metal wall of the die.
In other words, thanks to the present invention, the streams of molten glass flow directly from the mass of molten glass adjacent to the inner surface of the bottom of the die and they are protected against temperature variations by the walls. side openings. Such an arrangement contributes significantly to maintaining the portions of the mass of molten glass, from which the fibers are drawn, at the uniform temperature required to make very fine fibers of, regular dimensions, several tens of meters long and with the minimum of breaks.
The foregoing and other objects will become more apparent in the course of the description, especially when considered in conjunction with the accompanying drawing in which:
Fig. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a die according to the invention;
<EMI ID = 2.1>
of the lower part of the die shown in Fig.l.
Fig. 3 is a schematic sectional view of an alternative embodiment of the die.
Fig, 4 is a cross sectional view taken substantially along line 4-4 of Fig. 3; and
Fig. 5 is a cross-sectional view of another alternative embodiment of the die.
Referring first to Figs. 1 and 2 of the drawing it will be noted that the reference numeral 10 designates a die
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container is intended to contain a reserve of molten material such as for example glass and the walls of the container are made of a substance capable of withstanding temperatures above the melting temperatures of said material. The side walls 12 may be made of nickel, or of molybdenum, but they are preferably made of plat-
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which, besides being able to withstand extremely high temperatures without decomposing, cannot be easily wetted by the molten glass in the die. The wall <EMI ID = 5.1>
that we can use carbon and synthetic graphite. Ordinary oxidation resistant industrial graphites can be used, such as, for example, those of the type commonly employed in the manufacture of crucibles. These industrial products contain graphite particles bound by
clay and can be obtained commercially under
<EMI ID = 6.1>
to the side walls 12 by a heat resistant cement designated by the reference numeral 14.
The heating device 11 chosen by way of illustration of the invention comprises a series of windings
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substantially uniform temperature determined in advance to allow the drawing of fine, substantially continuous fibers from the mass of glass contained in the bottom of the
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flow from the die 10, they are stretched with the aid of a suitable device, not shown here, and solidified in the form of substantially continuous fine fibers.
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the orifices 16 is made of graphite or of a material having similar characteristics, it follows that the
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flow from the orifices cannot be appreciably wetted by the molten glass. This peculiarity of graphite eliminates the tendency of molten glass to flow onto the underside of the wall � from the flow end of one orifice to the flow end of an adjacent orifice. This effect is commonly referred to as "flooding" of the flow holes and has its drawbacks because it interrupts the desired process of continuous fiber formation.
<EMI ID = 11.1>
10 by means of a composition which cannot be easily wetted by the molten glass, it is possible to bring
<EMI ID = 12.1>
and thus the fiber production capacity of the spinneret can be increased without correspondingly increasing
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It follows from the above that the surface 18 of the orifices 16 also has the characteristic of not being able to be easily wetted by the molten glass. It follows that molten glass, due to its viscosity and
its surface tension is stretched in the form of inverted cones � from the surface of molten glass at the inlet ends or upper ends of the orifices
<EMI ID = 14.1>
orifices, as shown in FIG. 2 of the drawing, without contact with the surface 18 of the orifices. This is desirable since the mass of molten glass immediately adjacent to the inlet ends of the orifices is at the most advantageous temperature for drawing fine fibers and this temperature is not appreciably changed by any variation. of the temperature
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protected by the orifices and remain at the necessary temperature throughout the continuous operation of the die.
One can object to the process consisting in carrying out
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a similar material which these materials tend to oxidize at the operating temperatures of the die 10. To overcome this difficulty, provision is made for the creation of a
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the sector. In the present example a blower 20 is fixed in a suitable manner beside the bottom of the die to send a jet of neutral gas, such as, for example, hydrogen.
<EMI ID = 18.1>
die to create a reducing atmosphere in the vicinity of the orifices.
Referring now to the embodiment of the invention shown in Figs. 3 and 4 of the drawing, it will be noted that the reference numeral 21 designates a die made entirely of graphite, carbon or synthetic graphite. This device works in the same way as the
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of the die 10. The die 21 is heated by passing it through an electric current; in
To this end, the opposite ends of the die respectively comprise extensions 22 which serve as terminals for connection into the electric heating circuit.
Since the side walls as well as the lower wall of the die 21 are made of graphite, it is preferred to surround the die substantially with an atmosphere of inert or oxygen-free gas to prevent oxidation of the walls under the action. the operating temperature of the die. In detail, the die 21 is provided with a casing 2 [pound] ¯ made of sheet metal, nickel or stainless steel, comprising a conduit 24 for the introduction of the inert gas and having an elongated slot 26 placed opposite.
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shape suitable for directing the inert gas against the lower wall of the die so as to conduct the inert gas in the vicinity of the latter wall.
The embodiment of the invention shown in FIG. 5 of the drawing differs from the device shown at <EMI ID = 21.1> in the wall. These parts are fixed with cement or by another process in the lower wall of the die and are preserved from oxidation by a jet of inert gas
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similar to the blower 20. Although the die shown
in Fig. 5 of the drawing does not give rise to the same economy as regards the price of the material as the embodiments described above, however, the parts embedded in the wall prevent flooding on the bottom of the die and also allow the streams of molten glass from inside the orifices with the advantages that
result therefrom and which have been previously brought to light with regard to the first embodiment of this invention which has been described in the foregoing,