Verfahren zum Ziehen von Gebilden mit nicht kreisförmigem Querschnitt aus mineralischem Material, das in erweichtem Zustand bildsam ist, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und Anwendung des Verfahrens Die bisherigen Versuche, mineralisches Material, z. B. Glas, in die Form von flachen Bändern oder Gebilden nicht kreisförmigen Querschnitts zu brin gen, sind nicht erfolgreich gewesen, weil das Material in bildsamem oder fliessfähigem Zustande die Nei gung hat, einen kreisförmigen Querschnitt anzuneh men.
Dies erfolgt auch, wenn man das geschmolzene Material durch Mundstücke von nicht kreisförmigem Querschnitt fliessen lässt, da die Oberflächenspan nung und die inneren molekularen Anziehungskräfte stark genug sind, um aus dem Material sofort einen praktisch zylindrischen Körper oder Strom zu for men. Aus diesem Grunde haben durch Ziehen aus geschmolzenem Glas geformte Fasern oder Fäden einen praktisch kreisrunden Querschnitt.
Glasbänder von wenigen Mikron Dicke wurden hergestellt, indem man einen röhrenförmigen Strom aus erweichtem Glas zwischen angetriebenen Walzen zu einem flachen Film drückte. Nach einem anderen Verfahren wird ein dünnwandiges Glasrohr, das durch Ausfliessenlassen oder Ziehen gebildet wurde, in kleine Blättchen zerbrochen. Es wurde auch ver sucht, dünne Glasbänder zwischen Ziehrollen herzu stellen, aber der Glasstrom hat die Neigung, sich zu einem Bruchteil seiner ursprünglichen Breite zusam menzuschnüren, und an den Kanten entsteht infolge der Oberflächenspannung ein Wulst oder eine Leiste, so dass auch dies zu einem Misserfolg führte.
Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht es z. B., dünne Bänder und andere flache Gebilde von nicht kreisförmigem Querschnitt unmittelbar durch Ziehen aus geschmolzenem Glas herzustellen. lm folgenden wird unter Glas jedes mineralische Mate rial verstanden, das in erweichtem Zustande bildsam ist. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass man flache, kontinuierliche Bänder oder Filme un mittelbar aus erweichtem mineralischem Material, z. B. Glas ziehen kann, wenn man dafür sorgt, dass im erweichten mineralischen Material ein Tempera turgefälle gebildet wird und erhalten bleibt.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Ziehen von Gebilden mit nicht kreisförmigem Querschnitt aus mineralischem Material, das in erweichtem Zu stand bildsam ist, ist dadurch gekennzeichnet, dass man geschmolzenes mineralisches Material in eine teilweise umrandete Zone bringt und an einer freien Seite soweit abkühlt, dass in ihm ein Temperaturge fälle und ein diesem entsprechendes Viskositätsge- fälle entsteht, und das geschmolzene mineralische Material aus dieser Zone abzieht.
Auf diese Weise können z. B. Glasbänder von praktisch viereckigem Querschnitt hergestellt werden, deren Breite grösser ist als ihre Dicke.
Die Glasbänder können während des Ziehvorgan ges an einer oder mehreren Seiten mit einem Metall oder einer Metallegierung überzogen werden. Erfolgt das überziehen im Laufe der Bandbildung, so haftet der überzug fest auf diesen.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann auch derart durchgeführt werden, dass man das gebildete Band verdrillt, so dass eine spiralförmige Faser gebil det wird.
Die ebenfalls Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäs- sen Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen Behäl ter für geschmolzenes mineralisches Material, das in erweichtem Zustand bildsam ist, einen mit diesem Behälter verbundenen, zweckmässig unter dem Be hälter angeordneten, mit Rändern versehenen Schild, der eine auf einer Seite offene Kammer bildet, und durch Mittel zum Ziehen von Gebilden mit nicht kreisförmigem Querschnitt, z. B. von Bändern.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine An wendung des erfindungsgemässen Verfahrens zum Ziehen von flachen Gebilden aus Glas.
Durchführungsarten des Verfahrens werden an hand der Zeichnung, welche Ausführungsformen der Vorrichtung veranschaulicht, eingehender erläutert.
In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine halbdiagrammatische Sicht einer Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrich tung, teilweise in Schnitt; Fig. 2 eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1; Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, welche ein Verfahren zum überziehen eines flachen Glasge bildes mit Metall oder einem anderen Stoff veran schaulicht;
Fig. 4 eine gebrochene isometrische Ansicht eines erfindungsgemäss hergestellten Glasbandes mit metallischem Überzug auf einer seiner Breitflächen; Fig. 5 eine isometrische Ansicht eines Glasban des, das allseitig mit Metall überzogen ist; Fig. 6 ein in Spiralform gedrilltes Glasband und Fig. 7 eine Ausführungsart des erfindungsgemäs sen Verfahrens.
Das Verfahren und die Vorrichtung sind beson ders zur Herstellung von flachen bandartigen Gebil den aus in der Wärme erweichendem Material, z. B. Glas, Schlacke oder schmelzbarem Gestein, geeignet. Der Grundgedanke, im erweichten Material, aus dem Gebilde gezogen werden, ein Temperaturgefälle aufrechtzuerhalten, ist aber auch bei der Herstellung gezogener Gebilde mit einem anderen nicht kreisför migen Querschnitt anwendbar.
Die in der Zeichnung abgebildete Vorrichtung umfasst einen Speisebehälter 10, der einen Vorrat 12 an geschmolzenem oder erweichtem Glas enthält. Der Behälter 10 kann ein mit einer Schmelzwanne ver bundener Vorherd oder eine unabhängige, elektrisch geheizte Speisevorrichtung sein. Im letzteren Falle wird der Speisebehälter mit vorgebildeten Glasmur meln oder -kugeln gespiesen, die an Ort und Stelle geschmolzen werden.
Das im Behälter 10 befindliche Glas gelangt in eine teilweise umrandete Zone, welche derart ausge bildet ist, dass im Glas ein Temperaturgefälle ent steht. Unter dem Boden 14 des Behälters 10 ist ein Schild 16 angeordnet, der mit einer Hinterwand 18 und zwei Seitenwänden 20 versehen ist.
Die Wände oder Flächen 18 und 20 bilden eine Kammer 22 annähernd kubischer Gestalt, da die Wände 18 und 20 annähernd quadratisch sind. Sie sind bei 24 an den Boden 14 des Behälters 10 ge- schweisst oder anderweitig befestigt, wie Fig. 1 und 2 zeigen. Im Boden 14 befindet sich eine Öffnung oder Mündung 26, durch welche das erweichte Glas 12 aus dem Behälter 10 in die Kammer 22 fliesst. Die Temperatur der Kammer 22 ist so hoch, dass das Glas wohl zähflüssig, aber bildsam ist.
Bei Ausführung des Verfahrens führt man mit Hilfe eines Werkzeuges das aus der Öffnung flies- sende Glas auf die Innenfläche der Wände 18 und 20, sowie die untere Seite des Bodens 14, so dass das Glas die Wände benetzt und an ihnen haftet. Durch diese Massnahme wird die Kammer 22 teilweise mit Glas gefüllt, und es bildet sich darin ein Glaskörper 28, der etwa die aus Fig. 1 ersichtliche Oberfläche 30 aufweist. Das Glas im Behälter 10 wird auf einer sol chen Temperatur gehalten, dass es in der Kammer 22 infolge seiner Zähflüssigkeit an den Wänden hängt.
Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1, 2, 3 und 7 umgeben die quadratischen Wände 18 und 22 einen praktisch würfelförmigen Bereich, dessen eine Seite und dessen Boden offen und nicht begrenzt sind.
Durch die offene Seite wird die Oberfläche 30 des Glaskörpers 28 der umgebenden Luft ausgesetzt, während die anderen Flächen des Glaskörpers 28 mit dem Boden 14 des Behälters 10 und den Innenflä- chen der Wände 18 und 20 in Berührung stehen. Die Luft kühlt die Oberfläche 30 des Glaskörpers 28, so dass deren Temperatur niedriger ist als die der mit den Wänden 18 und 20 in Berührung stehenden Glasteile.
Infolgedessen wird im Glaskörper 28 ein Tempe raturgefälle erzeugt und aufrechterhalten, so dass im Glas Viskositätsunterschiede entstehen.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, wird das Glas 28 vom Bereich der unteren Kante der Rückwand 18 in fla cher Form abgezogen, da die Rückwand 18 flach ist, und das ausgezogene Gebilde 32 hat, wie aus Fig. 4 ersichtlich, einen viereckigen Querschnitt.
Das Ausziehen des Bandes 32 erfolgt durch Auf winden auf die Hülse 35, die auf einer rotierenden Achse 36 befestigt ist, und mit Hilfe eines (nicht ge zeichneten) Motors mit verschiedener Geschwindig keit rotiert werden kann, so dass man je nach der Drehgeschwindigkeit Gebilde verschiedener Abmes sungen erhält.
Das Prinzip des Verfahrens kann folgendermas- sen auseinandergesetzt werden. Der Glaskörper 28 ist so zähflüssig, dass er an den Wänden des Schildes 16 hängt. Die Aussenfläche 30 des Glaskörpers 28 wird durch die umgebende Luft gekühlt, so dass ihre Tem peratur niedriger ist als die der den Wänden 18 und 20 benachbarten Teile.
Diese Kühlwirkung erhöht die Viskosität des Gla ses in der Nähe der Oberfläche 30 und bewirkt, dass das vom Rand der Rückwand 18 abgezogene Glas sich langsamer einschnürt, da das Glas der Oberflä- chenschicht 30, das im Bereich 38 zusammenfliesst, schon beinahe fest ist. Dieser Umstand wirkt gegen die Leichtflüssigkeit des Glases und gegen dessen natürliche Tendenz, zu einem kreisrunden Querschnitt zusammenzufliessen.
Das mit den Wänden 18 und 20 in Berührung stehende Glas ist wärmer, also leichtflüssiger und fliesst mit dem zäheren Glas des Bereiches 38, aus dem das flache Gebilde gezogen wird, zusammen.
Wie Fig. 2 zeigt, wird das Glas von der querlie- genden linearen Zone 38, welche vom Rand der fla chen Wand 18 gebildet wird, abgezogen, hat beim Verlassen der Wand 18 einen viereckigen Quer schnitt und erhärtet durch die Kühlwirkung der Luft zu dem flachen Band 32.
Verschiedene Faktoren sind für die Breite und Dicke des Bandes bestimmend. Die Viskosität des Glaskörpers in der Kammer 22 soll hoch genug sein, damit im Raum zwischen den Wänden 18 und 20 ein genügender Glasvorrat vorhanden ist, der Raum zwi schen den Seitenwänden 20 mit erweichtem Glas aus gefüllt ist und die Wände 18 und 20 vom Glas benetzt werden. Dies sind die Bedingungen zur Erzeugung eines flachen Glasgebildes. Wahrscheinlich ist die vollständige Benetzung der Wand 18 bis zu ihrem unteren Rand eine wichtige Vorbedingung für die Bildung von flachen Glasgebilden. Die Breite und Dicke des Glasbandes wird auch von der Ziehge schwindigkeit in hohem Masse beeinflusst.
Bei einer Ausführungsform sind die Wände 18 und 20 quadratisch mit einer Oberfläche von 12,6 mm2 und die öffnung 26 im Boden des Behäl ters 10 hat einen Durchmesser von 1,6 mm. Bei einer Ziehgeschwindigkeit von 3000 m pro Minute erhält man ein flaches Glasband von zwei oder mehr Mikron Dicke und acht- bis zwölffacher Breite.
Durch Änderung der obengenannten Faktoren können Dicke und Breite des ausgezogenen flachen Gebildes geändert und reguliert werden. Die relativen Dimensionen der Rück- und Seitenwände des Schil des 16 und die gegenseitige Entfernung der Seiten wände beeinflussen ebenfalls die Breite und Dicke des Produktes.
Die beschriebene Ausführung des Schildes 16 ist besonders geeignet, um flache Gebilde herzustellen, deren grössere Oberflächen miteinander parallel sind, aber die Gestalt des Schildes 16 kann auch eine sol che sein, dass andere Gebilde nicht kreisförmigen Querschnitts hergestellt werden können. Quer schnittsvariationen können durch Änderung des Temperaturgefälles im Glas zwischen der Fläche 30 und den die Wände 18 und 20 berührenden Teilen erzielt werden, indem man gegen die Fläche 30 des Glaskörpers 28 in dem Bereich 22 einen Luftstrom richtet.
Die derart erhaltenen flachen Gebilde können mit Metallen, Legierungen oder anderen Gläsern überzo gen werden. Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstel lung eines metallischen Überzuges auf dem flachen Band 32. Neben dem Band 32 ist ein Behälter 40 mit einem Vorrat 42 an geschmolzenem Metall angeord net. Der Behälter 40 trägt eine Nase 44, welche im Wege des flachen Bandes 32 liegt.
Das geschmolzene Metall 42 fliesst aus dem Be hälter 40 auf die Nase 44, die flache Fläche des Ban des 32 berührt das auf der Nase 44 befindliche ge schmolzene Metall, während es an der Nase vorbeige- zogen wird, und die Bandoberfläche erhält einen metallischen überzug. Die übertragung des ge schmolzenen Metalls auf das Glasband wird durch Abstreifen bewirkt, da die frisch gebildete Glasober fläche überzöge schnell aufnimmt.
Zum überziehen brauchbare Metalle sind u. a. Aluminium, Zinn, Zink und Blei. Die Aufwickelhülse 35 ist so weit von der Metallisiervorrichtung entfernt angeordnet, dass das aufgetragene Metall vor dem Aufwickeln des Glasbandes fest wird. Fig. 4 zeigt ein flaches Band 32 mit einem Metallüberzug 33. Der Metallüberzug wird an oder gerade vor der Stelle auf gebracht, wo das Glasgebilde fest wird.
Fig. 3 zeigt eine Anordnung zum allseitigen über ziehen des flachen Glasgebildes. Der Behälter 40' enthält geschmolzenes Metall 42', das auf die Nase 44' fliesst, wo es einen Metallvorrat 45 bildet. Das Band 32 wird durch den Metallmeniscus 45 gezogen, so dass beide Breitseiten und die Kanten einen Metallüberzug 33' erhalten. Um ein vollständiges überziehen des Bandes 32 zu erzielen, wird dieses in einem Winkel von der unteren Kante der Wand 18' gezogen, so dass es vollständig in das auf der Nase 44' befindliche Metall eintaucht. Fig.5 zeigt das Band 32, das allseitig mit Metall 33' überzogen ist.
Das überzogene oder auch nicht überzogene fla che Band kann vor dem Aufwickeln verdrillt werden. Dies kann durch Überleitung des Bandes durch einen nicht gezeichneten rotierenden Fadenführer erfolgen, der in seinem achsialen Bereich eine abgeflachte öff- nung hat, in welche das flache Band hineinpasst. Beim Rotieren des Fadenführers erfassen und drehen die Wände des abgeflachten Schlitzes im Fadenführer das Band zu einem Gebilde, das in Fig. 6 mit 32a be zeichnet ist.
Das Ausmass des Dralls im Band 32a kann durch Variation der Drehgeschwindigkeit des Fadenführers verändert werden oder durch Variation des Verhältnisses der Drehgeschwindigkeit der Hülse 35 zu der des Fadenführers.
Behälter 10 und Kammer 22 mit den Wänden 18 und 20 können derart ausgebildet sein, dass man dünne Glasfilme beträchtlicher Breite ziehen kann, wie in Fig.7 abgebildet. Zur Herstellung solcher Filme wird das Glas vom Glaskörper 28' in der Kam mer 22 vorzugsweise horizontal seitwärts vom Schild 16 gezogen.
Beim Funktionieren der Vorrichtung nach Fig. 7 werden beide Flächen des Glaskörpers 28' durch die offene Seite und den offenen Boden, die der Luft aus gesetzt sind, gekühlt und ihre Viskosität erhöht, dass beim Ziehen des Films 48 die gekühlten Teile zusam mengezogen werden und der Film praktisch nicht zusammenspringt.
Auf diese Weise wird ein Film gebildet, dessen Breite kaum kleiner ist als die lichte Weite zwischen den Wänden 20; die Dicke und Breite des Films wird in hohem Ausmass durch die- ursprüngliche Viskosi tät des Glaskörpers 28' in der Kammer 22, durch das Mass der Abkühlung der offenen Flächen des Glas körpers 28' und die Ziehgeschwindigkeit bestimmt. Das Ziehen kann z. B. mit Hilfe von Ziehrollen be werkstelligt werden.
Der ausgezogene Film 48 kann auf einer oder auf beiden Flächen mit Metall überzogen werden, indem man geschmolzenes Metall auf den Film speist. Dies erfolgt zweckmässig, bevor der Ziehvorgang beendet ist, um das Haften des Metalls auf dem Glas zu ver bessern.
In der Zeichnung ist dem Behälter 10 jeweils eine Bandauszieheinheit zugeordnet, aber man kann einer Glasspeisevorrichtung, die mit einem Vorherd einer Schmelzwanne verbunden ist, eine grosse Anzahl von Einheiten 16 zuordnen, so dass gleichzeitig viele Bän der hergestellt werden können.
Die derart erhaltenen flachen Gebilde sind für viele Zwecke verwendbar. Nicht überzogene Bänder können zu Filtriermatten aufgearbeitet werden, die eine erhöhte Filterwirkung haben. Man kann z. B. die flachen Gebilde so anordnen, dass ihre Breitseiten die gleiche Richtung haben und einander teilweise überlappen. Eine solche Anordnung verursacht eine stärkere Turbulenz der Luft oder anderer Gase, die senkrecht zu der Breitseite der Bänder durch das Fil ter gehen, und verbessert das Entfernen von Verun reinigungen. Die Bänder können auch zum Polarisie ren und Monochromatisieren von Licht benützt wer den.
Auch die mit Metall überzogenen Gebilde sind für viele Zwecke brauchbar. So können sie z. B. für dekorative Zwecke verwendet werden. Wenn sie ein seitig überzogen sind, reflektieren sie das Licht wie kleine Spiegel. Auch die gedrallten Bänder sind für dekorative Zwecke verwendbar, seien sie mit Metall überzogen oder nicht. Mit Metall überzogene Bänder können zu wärmeisolierenden Matten hoher Wirk samkeit aufgearbeitet werden. Indem man die mit Metall überzogenen Seiten in einer Richtung in einer Matte anordnet, bewirken die metallisierten Flächen eine Reflexion der Wärmestrahlung und verbessern dadurch die übliche Isolierwirkung der Matte.
Die derart erhaltenen Produkte sind auch für elektrostatische Kondensatoren brauchbar. Man kann gleichzeitig zwei flache Gebilde herstellen, das eine einseitig mit Metall überziehen und beide Gebilde so zusammenlegen, dass die Metallschicht zwischen die zwei Glasgebilde zu liegen kommt, wodurch man ein Metall-Glas-Laminat erhält. Mit metallisierten Glas bändern kann man elektrostatische Filter herstellen, hochfrequente Signale oder elektromagnetische Ener gie reflektieren oder elektrische Ströme leiten.
Der mittels der Vorrichtung nach Fig.7 herge stellte Glasfilm kann mit Metallen oder anderen Glä sern überzogen werden, indem man das überzugsma- terial in den von den Wänden 18 und 20 umschlosse nen Raum oder auf den Film vor oder an der Stelle von dessen Festwerden bringt.
Wenn man auf die erfindungsgemäss erhältlichen Gebilde einen Überzug aus einem Glas verschiedener Wärmedehnung aufbringt, kann man z. B. gekräu selte Bänder erhalten.