DE3249230T

DE3249230T - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Mikrofilamenten

Info

Publication number: DE3249230T
Application number: DE19823249230
Authority: DE
Inventors: Leonhard B. 30305 Atlanta Ga. Torobin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1982-11-08
Publication date: 1983-12-15
Also published as: AU1041283A; EP0094959B1; EP0094959A4; EP0094959A1; WO1983001943A1

Description

LEONARD B. TOROBIN Atlanta, Georgia (V.St„A_e)

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Mikrofilamenten Angabe der Erfindung

Die der vorliegenden Anmeldung zugrundeliegende

USA-Patentanmeldung ist eine continuation-in-part der schwebenden USA-Patentanmeldung Serial No. 153 693 vom 23. Mai I98O desselben Anmelders, die ihrerseits eine continuation der USA-Patentanmeldung Serial No. O59 297 vom 20. Juli 1979 ist. Diese ist eine continuation-in-part der USA-Patentanmeldung Serial No. 937 123 vom 28. August 1978 und 944 643 vom 21. September 1978. Die USA-Patentanmeldungen Serial No. O59 297, 937 123 und 944 643 sind inzwischen fallengelassen worden.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren

und eine Vorrichtung zum Herstellen von Mikrofilamenten aus filmbildenden anorganischen Materialien oder Stoffzusammensetzungen, insbesondere zum Herstellen von Mikrofilamenten aus Glas.

Insbesondere betrifft die Erfindung Mikrofilamente aus Glas für die Herstellung eines verbesserten Dämmstoffes.

Ferner betrifft die Erfindung Mikrofilamente aus Glas, die zu Garnen für die Herstellung von Geweben gesponnen worden sind.

Die Erfindung betrifft ferner Mikrofilamente aus

Glas, die in Kunststoffen, Beton und Asphaltmassen als verstärkende Füllstoffe verwendbar sind.

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Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Mikrofilamenten aus Glas durch Blasverformen von schmelzflüssigem Glas unter Verwendung einer Koaxial-Blasdüse, wobei ein langgestrecktes hohles Rohr oder ein langgestreckter hohler Zylinder gebildet und während seiner Bildung einem pulsierenden oder fluktuierenden, periodisch schwingenden Druckfeld unterworfen wird. Das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld bewirkt, daß im Bereich des sich bildenden, langgestreckten Rohrs oder Zylinders eine laminare Strömung eines Schleppmittels auftritt.

Es ist eine Einrichtung vorhanden, die in dem sich bildenden langgestreckten hohlen Rohr oder hohlen Zylinder zur Ausbildung eines geschwächten Wandteils führt. Der geschwächte Wandteil des langgestreckten Rohrs oder Zylinders bewirkt die Bildung eines sich längs des langgestreckten Zylinders erstreckenden Risses· Unter dem Einfluß des pulsierenden oder fluktuierenden Druckfeldes flattert der aufgerissene langgestreckte Zylinder und bildet er zahlreiche Filamente von sehr kleinem Durchmesser. Durch die fortgesetzte Zufuhr von schmelzflüssigem Glas zu der Koaxialdüse wird der in dem langgestreckten Zylinder ausgebildete Längsriß knapp unterhalb der Koaxialdüse stabilisiert. Die Filamente werden von dem Schleppmittel mitgenommen und dabei gelängt, gestreckt und gezogen und reißen von dem an der Koaxialdüse haftenden Teil des langgestreckten Zylinders ab.

Zum Erzeugen des externen pulsierenden oder

fluktuierenden Druckfeldes dient ein von einer Querstrahldüse abgegebenes Schleppmittel, das unter einem Winkel zu der Achse der Blasdüse über diese und um sie herum strömt. Das über die Blasdüse und um sie herum strömende Schleppmittel umhüllt das schmelzflüssige Glas während seiner Blasverformung, wobei das langgestreckte, hohle Rohr oder der langgestreckte, höhle Zylinder und die Mikrofilamente gebildet und diese von der Koaxial-Blasdüse abgelöst werden.

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Knapp unter der Blasdüse kann man eine Abschreckeinrichtung vorsehen, die auf die Mikrοfilamente ein Abschreckmittel abgibt, so daß diese schnell a.bfeHibuVt werden und erstarren«

Stand der Technik

In den letzten Jahren haben die beträchtlichen

Erhöhungen der Kosten der zum Heizen und Kühlen verwendeten Energie einen Anreiz zur Entwicklung von neuen und besseren Dämmstoffen gegeben und sind zur Befriedigung dieses Bedürfnisses zahlreiche neue Dämmstoffe entwickelt worden.

Eins der in der letzten Zeit entwickelten

Materialien ist Glasfaser-Dämmstoff, In den bekannten Verfahren zum Herstellen von Glasfaser-Dämmstoff müssen wegen der relativ geringen Länge der erzeugten Glasfasern organische Harzklebstoffe verwendet werden.

Wegen der Verwendung von organischen Harzklebstoffen bei der Herstellung von Glasfaser-Dämmstoffen können diese nur bei Temperaturen bis zu 93 bis 204 C verwendet werden, weil bei höheren Temperaturen die Klebstoffe zersetzt werden.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren zum

Herstellen von Glasfasern für Glasfaser-Dämmstoffe besteht darin, daß die Herstellung einer gegebenen Menge des Fasermaterials einen relativ hohen Energieaufwand erfordert und/oder daß für die Vorrichtungen zum Herstellen der Fasern durch Blasverformung eine relativ große Kapitalinvestition bedingen.

Mit den bekannten Verfahren zum Herstellen von Glasfasern für Dämmstoffe war es nicht möglich, relativ lange Mikrofilamente mit wirtschaftlich tragbaren Kosten herzustellen.

Eins der bekannten Verfahren zum Herstellen von Glasfasern ist in der US-PS k Λββ 656 (Mukai und Mitarb.) beschrieben.

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-■5.

In dem in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren gibt eine Koaxialdüse einen hohlen Strom aus schmelzflüssigem Glas ab und wird dabei kontinuierlich ein Gas gegen den hohlen Glasstrom geblasen, so daß der Strom aus schmelzflüssigem Glas zusammengedrückt, ausgezogen, zerrissen und weggeblasen wird. Infolgedessen wird das schmelzflüssige Glas in relativ kurze, dünne Fasern zerteilt. Gemäß der genannten Patentschrift werden keine relativ langen Glasfasern hergestellt, wie dies gemäß der Erfindung der Fall ist.

Ferner ist es wegen der in letzter Zeit erfolgten beträchtlichen Erhöhungen der Kosten von Grundstoffen, wie Kunststoffen, Zement, Asphalt und dergleichen, interessant geworden, verstärkende Füllstoffe zu entwickeln und zu verwenden und dadurch die Menge und die Kosten der Grundstoffe und das Gewicht der fertigen Materialien zu verringern. Dabei sind auch Glasfasern als Füllstoffe vorgeschlagen worden. Gemäß der Erfindung wird die Herstellung relativ langer Glasfilamente mit wirtschaftlich interessanten, niedrigen Kosten und damit die Herstellung eines verbesserten Glasfasermaterials für die Verwendung als Füllstoff und Verstärkungsmaterial ermöglicht.

Ferner bestehen ge&<*n die Verwendung von üblichen Glasfaserstoffen für Dämmzwecke Bedenken, weil vor einiger Zeit erkannt worden ist, daß Glasfasern von einer bestimmten Teilchengröße ebenso oder ähnlich wie Asbest karzinogen sein könnten.

manchen Anwendungen ist mit der Verwendung der auf'tübliche Weise hergestellten Fasern zur Herstellung von Glasfasern und/oder von Füllstoffen das potentiell schwerwiegende Problem verbunden, daß diese Fasern nur schwer transportiert werden können, weil sie leicht von Luftströmen mitgerissen werden können. In derartigen Fällen können die relativ langen Mikrofilamente gemäß der Erfindung auf bequeme und sichere Weise transportiert werden.

Mit den bekannten Verfahren zum Herstellen von

Glasfasern für die Verwendung als Glasfaser-Dämmstoffe und/oder Füllstoffe war es somit nioht möglich, relativ lange Glasfasern herzustellen oder lange Glasfasern mit relativ geringen, wirtschaftlich tragbaren Kosten und mit einem relativ geringen Energieaufwand herzustellen.

Aufgaben der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Herstellen von relativ langen Mikrofilamenten aus Glas.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der

Verwendung der erfindungsgemäßen Mikrofilamente aus Glas zur Herstellung von verbesserten Dämmstoffen»

Ferner besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Herstellung von Mikrofilamenten aus Glas für die Verwendung als und/oder in verstärkenden Füllstoffen.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht außerdem in der

Herstellung von relativ langen Mikrofilamenten aus Glas von relativ einheitlichem Durchmesser.

Die Erfindung hat ferner die Aufgabe, die Herstellung von aus Glas bestehenden Mikrofilamenten aus Glasmassen mit geringer Wärmeleitfähigkeit zu ermöglichen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Herstellung von aus Mikrofilamenten gesponnenen Garnen für die Herstellung von Glasfasergeweben.

Kurze Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung betrifft Mikrof ilamente aus Glas und

ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen der Mikrofilamente. Die Erfindung betrifft insbesondere die Verwendung von Mikrofilamenten aus Glas bei der Herstellung von verbesserten Dämmstoffen und verbesserten Füllstoffen bzw. verstärkend wirkenden Füllstoffen.

Die Mikrofilamente werden vorzugswei se aus einer Glasmasse bzw. einer Glasmasse von geringer Wärmeleitfähigkeit hergestellt.

Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Mikrofilamente aus Glas wird ein Flüssigkeitsfilm aus schmelzflüssigem Glas quer über einer Koaxial-Blasdüse gebildet und die Innenwandung des Glasfilms mit einem Blasgas oder einem inerten Blasgas unter einem Überdruck beaufschlagt, so daß der Film unter Bildung eines langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders aus schmelzflüssigem Glas blasverformt wird. Das langgestreckte Rohr oder der langgestreckte Zylinder ist zunächst an seinem äußeren Ende geschlossen und haftet mit seinem inneren Ende an der Koaxial-Blasdüse. In der Koaxial-Blasdüse ist eine Einrichtung vorgesehen, die dazu dient, in dem langgestreckten Rohr oder Zylinder während seiner Bildung einen geschwächten Wandteil auszubilden. Eine Querstrahldüse gibt ein Schleppmittel ab, das über die Blasdüse und um sie herum strömt. Das über die Blasdüse und um sie hex„2i strömende Schleppmittel bewirkt strömungsdynamisch die Erzeugung eines pulsierenden oder fluktuierenden Druckfeldes auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite der Koaxial-Blasdüse und die Ausbildung einer laminaren Strömung des Schleppmittels im Bereich des sich bildenden, langgestreckten Rohrs oder Zylinders» Das fluktuierende Druckfeld unterliegt regelmäßigen, periodischen, seitwärtsgerichteten Schwingungen, die denen einer im Wind flatternden Fahne ähneln.

Bei der fortgesetzten Bewegung über den langgestreckten Zylinder übt das Schleppmittel auf den Zylinder asymmetrische Bremskräfte aus und bewirkt das Schleppmittel, daß der Zylinder in seinem geschwächten Wandteil in der Längsrichtung unter Bildung zahlreicher Mikrofilamente aufgerissen wird und diese von dem lang-

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gestreckten Zylinder und von der Koaxial-Blasdüse abgelöst und danach von der Blasdüse wegtransportiert werden.

In dein geschwächten Wandteil des langgestreckten Zylinders wird dieser aufgerissen. Unter der Einwirkung des erzeugten, fluktuierenden Druckfeldes flattert der langgestreckte Zylinder, so daß der Riß schnell größer wird und zahlreiche Filamente von kleinem Durchmesser gebildet werden. Der Riß pflanzt sich in dem langgestreckten Zylinder aufwärts zu der Koaxialdüse hin fort. Infolge der fortgesetzten Zufuhr von schmelzflüssigem Glas zu der Koaxialdüse wird der Riß knapp unterhalb der Koaxialdüse stabilisiert. Die Filamente werden von dem von der Querstrahldüse abgegebenen Schleppmittel mitgenommen, gestreckt, gelangt, gezogen und von dem an der Koaxial-Blasdüse haftenden Teil des langgestreckten Zylinders abgerissen.

Die Einrichtung zum Ausbilden des geschwächten

Wandteils in dem sich bildenden, langgestreckten hohlen Rohr oder Zylinder kann in der Koaxial-Blasdüse in dem Ringraum zwischen dem Außen- und dem Innenrohr der Koaxialdüse angeordnet sein. Diese Einrichtung kann aus einem oder mehreren verdickten Teilen bestehen, die sich auf der Außenfläche des inneren Düsenrohrs in der Längsrichtung erstrecken. Dabei sind die Länge, der Durchmesser und die Höhe der verdickten Teile so gewählt, daß sie bewirken, daß die Dicke des die verdickten Teile bestreichenden Stroms des schmelzflüssigen Glases herabgesetzt wird. Der dünnere Teil des Stroms aus schmelzflüssigem Glas wird abwärts und auswärts in den sich bildenden, langgestreckten, hohlen Zylinder oder das sich bildende, langgestreckte, hohle Rohr mitgenommen. Dieser geschwächte Wandteil des sich bildenden langgestreckten, hohlen Zylinders oder Rohrs bewirkt, daß der Zylinder oder das Rohr in seiner Längsrichtung unter Bildung von Mikrofilamenten zerrissen wird. Der verdickte Teil des inneren Düsenrohrs ist an oder in der Nähe des Außenrandes des inneren Düsenrohrs vorgesehen.

Die Temperatur und die Menge des schmelzflüssigen Glases, die Strömungsgeschwindigkeit des von der Querstrahldüse abgegebenen Schleppmittels, der Druck des Blasgases und die Abschreckgeschwindigkeit bestimmen in gewissem Grade die Länge und den Durchmesser der Mikrofilamente und deren Größenverteilung.

In dem Bereich, in dem der langgestreckte Zylinder

gebildet wird, herrscht ein ausgleichend wirkender Druck, der etwas niedriger ist als der Blasgasdruck»

Abschreckdüsen können unterhalb der Blasdüse auf

beiden Seiten derselben angeordnet sein und dienen zur Abgabe eines die Mikrofilamente aus schmelzflüssigem Gas bestreichenden Kühlmittels, so daß das schmelzflüssige Glas schnell abgekühlt wird und erstarrt und ein hartes, glattes Mikrofilament von relativ großer Länge bildet.

Vorteile

Durch die Erfindung werden zahlreiche der Probleme gelöst, die bei den früheren Versuchen der Herstellung von Mikrofilamenten aus Glas und der Verwendung der Mikrofilamente zum Herstellen von Dämmstoffen aufgetreten sind. Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung können relativ lange und im Durchmesser relativ einheitliche Mikrofilamente aus Glas hergestellt werden, die zum Herstellen von hochwertigen Dämmstoffen und verbesserten Füllstoffen mit für den jeweiligen Verwendungszweck gewünschten Eigenschaften verwendet werden können.

Ein wichtiger Vorteil der gemäß der Erfindung

erzeugten, relativ langen Mikrofilamente aus Glas besteht darin, daß sie wegen ihrer großen Länge bei ihrer Herstellung und dem darauffolgenden Transport nicht zum Herumfliegen neigen.

Mit Hilfe des Verfahrens und der Vorrichtung

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gemäß der Erfindung; können relativ lange Mikrofilamente für die Verwendung als Dämm-, Füll- und Verstärkungsstoffe hergestellt werden.

Die relativ langen Mikrofilamente, die gemäß der Erfindung hergestellt worden sind, können zur Herstellung von Glasfaser-Dämmstoffen ohne ein organisches Harzbindemittel verwendet werden. Die Möglichkeit der Herstellung von Glasfaser-Dämmstoffen ohne ein organisches Harzbindemittel gestattet die Verwendung des Glasfaser-Dämmstoffes bei Temperaturen bis zu 87I bis 1427 °C, bei denen die Glasfasern schmelzen, anstatt nur bis zu dem Schmelzpunkt des organischen Klebstoffes.

Infolge ihrer großen Länge können die erfindungsgemäßen Mikrofilamente zu Garnen gesponnen und zu Geweben, beispielsweise zu feuerwiderstandsfähigen Geweben, verarbeitet werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Vorrichtung zum Herstellen von Mikrofilamenten dargestellt, die für die Verwendung in oder als Dämmstoffe und/oder Füllstoffe bestimmt sind.

Figur 1 der Zeichnungen zeigt im Querschnitt eine Vorrichtung mit mehreren Koaxial-Blasdüsen zur Abgabe des Gases zum Blasen von Mikrofilamenten aus Glas, ferner mit einer Querstrahldüse zur Abgabe eines Schleppmittels, das die Bildung der Mikrofilamente und deren Ablösung von den Blasdüsen unterstützt, und mit einer Einrichtung zur Abgabe eines die Mikrofilamente abkühlenden Abschreckmittels.

Figur 2 zeigt in größerem Maßstab als Detail im Querschnitt ein Detail der Düse der Vorrichtung gemäß der Figur

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Figur 3 der Zeichnungen zeigt ebenfalls in größerem Maßstab im Querschnitt ein Detail einer abgeänderten Ausführungsform einer Blasdüse mit verjüngtem unterem Endteil.

Figur kA der Zeichnungen zeigt im Querschnitt und in Draufsicht ein Detail des Düsenkopfes einer Koaxial-Blasdüse der in der Figur 2 gezeigten Art.

Figur 4b der Zeichnungen zeigt im Querschnitt und in Draufsicht ein Detail des Düsenkopfes einer Koaxial-Blasdüse der in der Figur 3 der Zeichnungen gezeigten Art.

Figur 4C der Zeichnungen zeigt im Querschnitt und in Draufsicht ein Detail einer abgeänderten Koaxial-Blasdüse.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen.

In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ist ein

Gefäß 1 gezeigt, das aus einem geeife—oten feuerfesten Material hergestellt ist und mit nicht gezeigten Mitteln geheizt wird und zur Aufnahme von schmelzflüssigem Glas 2 dient. Im Boden 3 des Gefäßes 1 sind mehrere Öffnungen k ausgebildet, durch die hindurch schmelzflüssiges Glas 2 Koaxial-Blasdüsen 5 zugeführt wird. Die Koaxial-Blasdüsen 5 können getrennt hergestellt sein oder von einem abwärtsgerichteten Fortsatz des Bodens 3 des Gefäßes 1 gebildet werden. Die Koaxial-Blasdüse 5 besteht aus einem inneren Düsenrohr 6 mit einer Düsenmühdung 6a zum zur Abgabe eines Blasgases oder inerten Blasgases und aus einem äußeren Düsenrohr 7 mit einer Düsenmündung 7a für schmelzflüssiges Glas. Das innere Düsenrohr 6 ist in dem äi-ßeren Düsenrohr 7 koaxial angeordnet und begrenzt mit ihm einen Ringraum 8, der einen Strömungsweg für das

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schmelzflüssig© Glas 2 bildet. Die Düsenmündung 6a des inneren Diisenrohrs 6 endet in oder knapß über der Ebene der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7.

In dem Ringraum 8 ist auf der Außenwandung des

inneren Düsenrohfs 6 ein verdickter Teil 20 vorgesehen, der zur Ausbildung des geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders dient. Die Länge, der Durchmesser und die Höhe dieses verdickten Teils 20 sind so gewählt, daß der verdickte Teil 20 die Dicke des ihn bestreichenden Stroms des schmelzflüssigen Glases herabsetzt.

Das schmelzflüssige Glas 2 fließt durch den Ringraum 8 unter etwa atmosphärischem oder einem höheren Druck und füllt den Bereich 9 zwischen den Düsenmündungen 6a und 7 a vollständig aus. Unter dem Einfluß der Oberflächenspannungskräfte in dem schmelzflüssigen Glas 2 bildet diesen über den Düsenmündungen 6a und 7 a einen dünnen Film 9 aus schmelzflüssigem Glas.

Ein Blasgas 10, das mit nicht gezeigten Mitteln

etwa auf die Temperatur des schmelzflüssigen Glases erhitzt worden ist und das sich unter einem höheren Druck befindet als das schmelzflüssige Glas in der Blasdüse, wird durch die Verteilerleitung 11 und das koaxiale innere Düsenrohr 6 hindurch zugeführt und mit der Innenfläche des Films 9 aus schmelzflüssigem Glas in Berührung gebracht. Das Blasgas beaufschlagt den Film aus schmelzflüssigem Glas mit einem Überdruck, so daß der Film blasverformt und auswärtsgedehnt wird und einen mit dem Blasgas 10 gefüllten Film 12 aus schmelzflüssigem Glas in Form eines langgestreckten Zylinders bildet. Der langgestreckte Zylinder 12 ist zunächst an seinem äußeren Ende geschlossen und ist an seinem inneren Ende am Umfangsrand der Düsenöffnung 7a mit dem äußeren Düsenrohr 7 verbunden. Der dünnere Teil des schmelzflüssigen Glases wird abwärts und auswärts mitgenommen und bildet das langgestreckte, hohle Rohr oder den Zylinder 12.

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Während seiner Bildung wird das langgestreckte,

hohle Rohr oder der langgestreckte, hohle Zylinder einem externen, pulsierenden oder fluktuierenden Druckfeld ausgesetzt, das periodisch schwingt. Das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld führt zur Bildung einer laminaren Strömung eines Treibmittels in dem Bereich des sich bildenden, langgestreckten Rohrs oder Zylinders,

In dem geschwächten Wandteil des langgestreckten

Zylinders oder Rohrs 12 bildet sich ein Riß in der Längsrichtung des langgestreckten Zylinders 12» Unter dem Einfluß des pulsierenden oder fluktuierenden Druckfeldes flattert der aufgerissene langgestreckte Zylinder 12, so daß zahlreiche Filamente 17 "von kleinem Durchmesser gebildet werden. Durch die fortgesetzte Zufuhr von schmelzflüssigem Glas 2 zu der Koaxialdüse 5 wird der Längsriß in dem langgestreckten Zylinder in geringem Abstand unterhalb der Koaxialdüse 5 stabilisiert. An dem mit der Koaxial-Blasdüse verbundenen Ende des langgestreckten Zylinders dagegen bleiben die Mikrofilamente miteinander verbunden. Die von dem Schleppmittel Ik mitgenommenen Filamente 17 werden gelängt, gestreckt und gezogen, so daß sie von dem an der Koaxialdüse haftenden Teil des langgestreckten Zylinders abreißen.

In jenem an die Blaodlise anschließenden Bereich in den der die Form eines langgestreckten Zylinders besitzende Flüssigkeitsfilm geblasen wird, ist ein ausgleichend wirkender, etwas niedrigerer Druck eines Gases oder eines Inertgases vorhanden. Mit Hilfe der dargestellten Koaxialdüse können aus Glas bestehende Mikrofilamente hergestellt werden, die relativ lang sind und relativ große, einheitliche Durchmesser besitzen. Diese Düse eignet sich zum Herstellen von Mikrofilamenten durch Blasverformung einer Glasmasse von niedriger Viskosität.

Zum Erzeugen des externen, pulsierenden oder

fluktuierenden Druckfelc"es gibt eine Querstrahldüse 13 unter einem Winkel zu der Achse der Blasdüse ein Schleppmittel 14, das

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über die Blasdüse 5 und um sie herum strömt. Das Schleppmittel 14 wird mit nicht gezeigten Mitteln etwa auf die Temperatur des schmelzflüssigen Glases 2 oder auf eine niedrigere oder höhere Temperatur erhitzt. Das Schleppmittel 14 wxrd durch die Verteilerleitung 15 und die Querstrahldüse 13 hindurch deren Düsenmündung 13a zugeführt und aus dieser gegen die Koaxial-Blasdüse 5 hin abgegeben. Die Querstrahldüse 13 ist so ausgerichtet, daß das von ihr abgegebene Sehleppmittel 14 an und hinter der Düsenmündung 7a in dem Bereich der Bildung der Mikrofilamente über die Blasdüse 7 und um sie herum strömt. Beim Strömen des Schleppmittels über die Blasdüse 5 und um sie herum umhüllt das Schleppmittel das schmelzflüssige Glas und wirkt das Schleppmittel derart auf dieses schmelzflüssige Glas ein, daß dieses zu dem langgestreckten, hohlen Rohr oder Zylinder 12 und zu den Mikrofilamenten 17 blasverformt wird und diese von der Koaxial-Blasdüse abgelöst werden. Die Oberflächenspannungskräfte des schmelzflüssigen Glases wirken auf die von dem Sehleppmittel mitgenommenen, fallenden Mikrofilamente 12 ein und veranlassen diese, eine Form anzunehmen, in der sie eine möglichst kleine Oberfläche besitzen, d. h. eine kreisförmige Querschnittsform anzunehmen.

Unterhalb der Koaxial-Blasdüse 5 können auf beiden Seiten derselben Abschreckdüsen 18 mit Düsenmündungen 18a vorgesehen sein, die ein Kühlmittel 19 abgeben, das die Mikrofilamente 17 aus schmelzflüssigem Glas bestreicht und das schmelzflüssige Glas schnell abkühlt und zum Erstarren bringt, so daß es harte, glatte Mikrofilamente aus Glas bildet. Das Abschreckmittel 19 kann auch dazu dienen, die Mikrofilamente aus Glas von der Koaxial-Blasdüse 5 wegzutransportieren.

In der Figur 3 der Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt, in der der untere Teil 21 des äußeren koaxialen Düsenrohrs 7 abwärts und einwärts verjüngt ist. Wie in der vorhergehenden Ausführungsform ist auch in dieser Ausführungsform eine Koaxial-Blasdüse 5 vorgesehen, die aus dem inneren Düsenrohr 6 mit der Düsenmündung 6a und dem

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äußeren Düsenrohr 7 mit der Düsenmündung 7a besteht. In der Zeichnungsfigur ist ferner ein Flüssigkeitsfilm 12 gezeigt, der die Form eines langgestreckten Zylinders mit einer Einschnürung 16 besitzt, und sind außerdem zahlreiche Mikrofilamente I7 erkennbar. In dem Ringraum 8 sind auf zwei einander entgegengesetzten Seiten des unteren Teils der Außenwandung des inneren Düsenrohrs 6 zwei verdickte Teile 20 gezeigt, die zur Ausbildung des geschwächten Wandteils des langgestreckten hohlen Rohrs oder Zylinders 12 dienen. Die Länge, der Durchmesser und die Höhe der verdickten Teile sind so gewählt, daß sie die Dicke des die verdickten Teile 20 bestreichenden Stroms des schmelzflüssigen Glases herabsetzen.

Es hat sich gezeigt, daß durch den verjüngten

Düsenteil 21 die Bildung eines dünnen Films 9 aus schmelzflüssigem Glas in dem Bereich zwischen der Düsenmündung 6a des inneren Düsenrohrs 6 und der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 beträchtlich unterstützt wird. Bei einer Druckbeaufschlagung des schmelzflüssigen Glases bewirkt die Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 des äußeren Düsenrohrs 7, daß zur Bildung des Films 9 aus schmelzflüssigem Glas über den Düsenmündungen 6a und 7a das schmelzflüssige Glas 2 durch den dünnen Spalt gequetscht wird, der zwischen dem Außenrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 vorhanden ist. In dieser Ausführungsform erfolgt die Bildung des schmelzflüssigen Films 9 daher nicht nur infolge der Einwirkung der Oberflächenspannungen des schmelzflüssigen Glases» Die dargestellte Koaxialdüse kann zum Herstellen von relativ langen Mikrofilamenten verwendet werden und ermöglicht die Herstellung von Mikrofilamenten, die einen kleineren Durchmesser haben als die mit der Vorrichtung gemäß der Figur 2 hergestellten. Sie ist besonders gut zum Blasverformen von Glasmassen hoher Viskosität geeignet.

Der Durchmesser der Mikrofilamente ist zum Teil

von der Wandstärke des langgestreckten, hohlen Zylinders und damit von dem Spalt zwischen c**>m verjüngten Düsenrohrteil 21 und dem Außenrand des inneren Düsenrohrs 6a abhängig. In dieser Vorrichtung können äußere Düsenrohre 7 mit größeren Innendurchmessern und innere

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Düsenrohre 6 mit größeren Innendurchmessern verwendet werden. Beide Maßnahmen vermindern die Möglichkeit eines Verlegene der Koaxialdüsen im Gebrauch.

In der in der Figur 3 der Zeichnungen gezeigten

Ausführungsform ist ferner der äußere Teil der Querstrahldüse 13 abgeflacht, so daß er eine allgemein rechteckige oder ovale Düsenmündung 13a bildet. Die Düsenmündung 13a kann sich unter einem Winkel zu einer Linie erstrecken, die durch die Mittelachse der Koaxialdüse 5 geht. Bevorzugt wird der in der Zeichnung dargestellte

ο
Winkel von etwa 90 zu der Mittelachse der Koaxialdüse 5·

Es hat sich gezeigt, daß die Verwendung der abgeflachten Querstrahldüse bei einer gegebenen Geschwindigkeit des Schleppmittels dazu führt, daß die Wirkung des fluktuierenden Druckfeldes konzentriert und die Amplitude der Druckschwankungen im Bereich der Bildung des langgestreckten, hohlen Zylinders auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite der Blasdüse 5 vergrößert wird.

In den Figuren 4A, kB und 4C sind im Querschnitt

und in Draufsicht Details von drei Aüsführungsformen von Düsenköpfen von Koaxial-Blasdüsen gemäß der Erfindung gezeigt.

Gemäß der Figur 4A ist in dem Ringraum 8 auf dem

unteren Teil der Außenwandung des inneren Düsenrohrs 6 ein einziger verdickter Teil 20 vorgesehen, der zur Ausbildung des geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders 12 führt.

In der Figur 4B sind in dem Ringraum 8 auf entgegengesetzten Seiten des unteren Teils der Außenwandung des inneren Düsenrohrs 6 zwei verdickte Teile 20 vorgesehen, die zur Ausbildung der geschwächten Wandteile des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders 12 führen.

In der Figur ^C sind in dem Ringraum 8 auf der

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Außenwandung des inneren Düsenrohrs 6 vier verdickte Teile 20 vorgesehen, die zur Ausbildung der geschwächten Wandteile des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders 12 führen.

Filmbildende anorganische Materialien und Glasmassen

Zum Herstellen der erfindungsgemäßen Mikrofilamente

aus Glas kann man die verschiedenartigsten filmbildenden anorganischen Materialien und Stoffzusammensetzungen, insbesondere Glasmassen, verwenden, welche die für das Erhitzen und Blasverformeii und das Abkühlen und Härten der Mikrofilamente und die Erzielung der gewünschten Dämm- und Festigkeitseigenschaften der hergestellten Mikrofilamente gewünschten Eigenschaften besitzen.

Für die Verwendung im Rahmen der vorliegenden

Erfindung geeignete Glasmassen sind in der schwebenden US-Patentanmeldung Serial No. 152 693 des Anmelders vom 23. Mai I98O beschrieben. Auf den ganzen Inhalt dieser früheren Anmeldung wird hier ausdrücklich bezuggenommen.

Zum Unterstützen der Blasverformung und der Bildung

der Mikrofilamente aus Glas und zur Beeinflussung der Oberflächenspannung und der Viskosität des langgestreckten Zylinders während seiner Bildung kann man in den Glasmassen als Zusatzstoffe geeignete Tenside, beispielsweise Kolloide von unlöslichen Substanzen und Viskositätsstabilisatoren, verwenden.

Die Mikrofilamente, insbesondere die Mikrofilamente aus Glas, können mit einem Gas, beispielsweise einem Inertgas, blasverformt werden. Geeignete Blasgase sind Argon, Stickstoff und Luft.

Man kann auch Blasgase wählen, die mit dem filmbildenden anorganischen Material oder der filmbildenden anorganischen Stoffzusammensetzung reagieren, beispielsweise mit den Mikrofilamenten aus Glas, um deren Härten zu unterstützen.

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Das von der Querstrahldüse abgegebene Schleppmittel

kann ein Gas sein, das sich auf einer hohen oder niedrigen Temperatur befindet und kann so ausgewählt werden, daß es mit der Glasmasse reagiert oder ihr gegenüber inert ist. Das Schleppmittel, beispielsweise ein inertes Schleppmittel, kann ein Gas von relativ hoher Temperatur sein. Geeignete Schleppmittel sind Stickstoff, Lufi;, Wasserdampf und Argon.

Das Abschreckmittel kann eine Flüssigkeit, eine

dispergierte Flüssigkeit oder ein Gas sein. Geeignete Abschreckmittel sind Wasserdampf, ein Sprühnebel aus feinen Wassertröpfchen, Luft, Stickstoff oder ein Sprühnebel aus Äthylenglykol.

Verfahrensbedingungen

Die filmbildenden anorganischen Materialien und/oder

Stoffzusammensetzungen gemäß der Erfindung werden auf eine Temperatur von etwa 982 bis 1704 C erhitzt und werden während des Blasvorganges in flüssiger, fließfähiger Form auf der gewünschten Blastemperatur gehalten. Die Glasmasse wird je nach ihren Bestandteilen auf eine Temperatur von 871 bis 1538 C, vorzugsweise von 1260 bis 1510 C und insbesondere von 1316 bis 1482 C, erhitzt.

Bei der Betriebs- bzw. Blastemperatur sind die

Glasmassen schmelz- und dünnflüssig. Knapp vor dem Blasvorgang hat das schmelzflüssige Glas eine Viskosität von 10 bis 400 Poise, vorzugsweise von 20 bis 250 Poise und insbesondere von 3O bis 15O Poise.

Das schmelzflüssige Glas wird während des Blasvorganges der Blasdüse kontinuierlich zugeführt, damit ein vorzeitiges Reißen und Ablösen der Mikrofilamente während der Bildung derselben verhindert wird.

Das Blasgas bzw. das inerte Blasgas befindet sich ungefähr auf derselben Temperatur wie das schmelzflüssige Glas

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bei seiner Blasverformung. Das Blasgas kann sich jedoch auch auf einer höheren Temperatur befinden als das schmelzflüssige Glas und unterstützt in diesem Fall das Aufrechterhalten der Fließfähigkeit des langgestreckten hohlen Zylinders aus schmelzflüssigem Glas während der Blasverformung, oder es kann sich auf einer niedrigeren Temperatur befinden als das schmelzflüssige Glas und unterstützt in diesem Fall das Erstarren und Härten der Mikrofilamente aus Glas während der Bildung derselben. Der Druck des Blasgases genügt zum Herstellen des langgestreckten hohlen Glaszylinders durch Blasverformung und ist etwas höher als der Druck des schmelzflüssigen Glases an der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7. Der Blasgasdruck ist auch von dem Umgebungsdruck im Bereich der Blasdüse abhängig und ist etwas höher als dieser.

Die Temperaturen der Blasgase werden in Abhängigkeit von dem verwendeten Blasgas und der Temperaturabhängigkeit der Viskosität der zum Herstellen der Mikrofilamente verwendeten Glasmassen gewählt.

Das von der Querstrahldüse abgegebene Schleppmittel, das über die Koaxial-Blasdüse und um sie herum strömt, um die Bildung des hohlen, langgestreckten Zylinders und das Ablösen der Mikrofilamente aus Glas von de,. Koaxial-Blasdüse zu unterstützen, kann sich ungefähr auf der Temperatur des schmelzflüssigen Glases während der Blasverformung befinden. Die Temperatur des Schleppmittels kann aber auch höher sein uls die Temperatur des schmelzflüssigen Glases, so daß das Schleppmittel die Aufrechterhaltung der Fließfähigkeit des langgestreckten, hohlen Zylinders und der Mikrofilamente während des Blasvorganges unterstützt, oder sie kann niedriger sein als die Temperatur des schmelzflüssigen Glases, so daß das Schleppmittel die Bildung der Mikrofilamente unterstützt.

Das vor der Querstrahldüse abgegebene Schleppmittel, das über die Koaxial-Blasdüse und um sie herum strömt, um die Bildung des langgestreckten, hohlen Zylinders und das

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Ablösen der Mikrofilamente aus Glas von der Koaxial-Blasdüse zu unterstützen, kann in dem Bereich, in dem die Mikrofilamente gebildet werden, eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,52 bis 36,6 m/s, gewöhnlich von 3»O5 bis 2k,k m/s und insbesondere von 6,1 bis 18,3 m/s haben.

Die Länge und der Durchmesser der Mikrofilamente

sind in gewissem Grade von der Viskosität des Glases und von der Strömungsgeschwindigkeit des von der Querstrahldüse abgegebenen Schleppmittels abhängig.

Die Temperatur des Abschreckmittels kann so gewählt werden, daß es die aus schmelzflüssigem Glas bestehenden Mikrofilamente derart abkühlt, daß das schmelzflüssige Glas erstarrt, erhärtet und verfestigt wird. Pur das Abschreckmittel kann eine Temperatur von -18 bis +93 C, vorzugsweise von k bis 93 C und insbesondere von 10 bis 38 C gewählt werden, deren Wahl auch im Hinblick auf die Eigenschaften der Glasmasse erfolgt.

Die Zeit vom Beginn der durch Blasverformung bewirkten Bildung des langgestreckten, hohlen Glaszylinders bis zum Abkühlen und Härten der Mikrofilamente kann 0,0001 bis 1,0 Sekunde, vorzugsweise 0,0010 bis 0,50 Sekunde und insbesondere 0,010 bis 0,10 Sekunde betragen.

Vorrichtung

Gemäß den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ist das

feuerfeste Gefäß so konstruiert, daß es das schmelzflüssige Glas auf den gewünschten Betriebstemperaturen hält. Das schmelzflüssige Glas 2 wird der Koaxial-Blasdüse 5 zugeführt, die aus einem inneren Düsenrohr 6 und einem äußeren Düsenrohr 7 besteht. Das innere Düsenrohr 6 hat einen Außendurchmesser von 8,1 bis 0,25 mm» vorzugsweise von 5,1 bis 0,38 mm und insbesondere von 2,5 bis 0,51 mni, Das äußere Düsenrohr 7 hat einen Innendurchmesser von 1,07 bis 0,51 mm, vorzugsweise von 6,6 bis 0,64 mm und insbesondere von 3»3 bis 0,76 mm. Das innere Düsenrohr 6 und das äußere Düsenrohr 7 begrenzen

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einen Ringraum 8, der einen Strömungsweg Tür das Extrudieren des schmelzflüssigen Glases 2 bildet. Der Abstand zwischen dem inneren Düsenrohr 6 und dem äußeren Düsenrohr 7 kann 1,27 bis 0,1 mm, vorzugsweise 0,76 bis 0,13 nun und insbesondere 0,38 bis 0,2 ram betragen.

Die Düsenmündung 6a des inneren Düsenrohrs 6

kann oberhalb der Ebene der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 enden* Der Vertikalabstand der Düsenmündung 6a von der Düsenmündung 7a kann 0,025 bis 2,7 mm, vorzugsweise 0,05 bis 1,27 mm und insbesondere 0,08 bis 0,64 nun betragen. Das schmelzflüssige Glas 2 strömt abwärts und wird durch den Ringraum 8 extrudiert und füllt den Raum zwischen den Düsenöffnungen 6a und Ja aus. Unter der Einwirkung der Oberflächenspannungskräfte in dem schmelzflüssigen Glas 2 bildet dieses über den Düsenmündungen 6a und 7a einen dünnen Film 9» der aus schmelzflüssigem Glas besteht und dessen Dicke ebenso groß oder kleiner ist als der Vertikalabstand zwischen den Düsenmündungen 6a und 7a» Die die Düsenöffnungen 6a und 7a bildenden Teile können aus nichtrostendem Stahl, Platin, Platinlegierungen, keramischen Werkstoffen oder Elektrokorund hergestellt werden. Unter der Einwirkung der Oberflächenspannungskräfte in dem schmelzflüssigen Glas 2 bildet dieses über den Düsenmündungen 6a und 7a einen dünnen Film 9f der aus schmelzflüssigem Glas besteht und dessen Dicke ebenso groß oder kleiner ist als der Vertikalabstand zwischen den Düsenmündungen 6a und 7a. Die Dicke des Films 9 aus schmelzflüssigem Glas kann 25 bis 3175 pm, vorzugsweise 50 bis 1270 pm und insbesondere 76 bis 635 pn betragen.

Mit Hilfe der Blasdüse gemäß der Figur 2 kann man

schmelzflüssiges Glas von relativ niedrigen Viskositäten von beispielsweise 10 bis 60 Poise blasverformen und durch das Blasverformen Mikrofilamente mit relativ großem Durchmesser von beispielsweise 20 bis 100 Um oder mehr herstellen.

Die Querstrahldüse I3 gibt durch ihre Düsenmündung 13a ein Schleppmittel \k zu der Koaxial-Blasdüse 5 hin ab. Die

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Koaxial-Blasdüse hat einen Außendurchmesser von 13,2 bis 0,76 mm, vorzugsweise von 9,1 bis 0,89 mm und insbesondere von 3,56 bis 1,02 mm.

Die Querstrahldüse I3 ist so ausgerichtet, daß

das von ihr abgegebene Schleppmittel 14 in dein Bereich, in dem an der Düsenmündung 7a die Mikroperlen gebildet werden, über das äußere Düsenrohr 7 und um dieses herum strömt. Der Abstand der Düsenmündung 13a der Querstrahldüse von dem Schnittpunkt einer durch die Mittelachse der Querstrahldüse 13 gezogenen Linie und einer durch die Mittelachse der Koaxial-Blasdüse 5 gezogenen Linie beträgt das 0,5- bis 14-fache, vorzugsweise das 1- bis 10-fache, insbesondere das 1,5- bis 8-fache und speziell das 1,5- bis 4-fache des Außendurchmessers der Koaxial-Blasdüse 5· Die Mittelachse der Querstrahldüse I3 schließt mit der Mittelachse der Koaxial-Blasdüse 5 einen Winkel ein, der 15 bis 85 Grad, vorzugsweise 25 bis 75 Grad, insbesondere 35 bis 50 Grad beträgt. Die Düsenmündung 13a kann kreisförmig sein und einen Innendurchmesser von 0,8 bis 0,25 mm, vorzugsweise 0,5 bis 0,38 mm und insbesondere 0,25 bis 0,5 nun haben.

Die durch die Mittelachse der Querstrahldüse I3

gezogene Linie schneidet die durch die Mittelachse der Koaxial-Blasdüse 5 gezogene Linie in einem Punkt, der oberhalb der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 in einem Abstand angeordnet ist, der das 0,5- bis 4-fache, vorzugsweise das 1,0- bis 3»5-fache und insbesondere das 2- bis 3-fache des Außendurchmessers der Koaxial-Blasdüse 5 beträgt.

Das Schleppmittel unterstützt die Bildung der

Mikrofilamente aus Glas und deren Ablösen von der Koaxial-Blasdüse. Dank der beschriebenen Verwendung der Querstrahldüse und des Schleppmittels wird ferner das schmelzflüssige Glas daran gehindert, bei seiner Blasverformung die Außenwandung der Koaxial-Blasdüse zu benetzen.

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Die Abschreckdüsen 18 sind unterhalb der Koaxial-

Blasdüse 5 auf beiden Seiten derselben in einem so großen Abstand voneinander angeordnet, daß die Mikrofilamente 1? zwischen den Abschreckdüsen 18 herunterfallen können. Das von den Abschreckdüsen 18 abgegebene Kühlmittel 19 bestreicht die Mikrofilamente aus schmelzflüssigem Glas und bewirkt, daß dieses abgekühlt wird und erstarrt und harte, glatte Mikrofilamente aus Glas bildet.

Die Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform

der Erfindung. Beim Blasverformen von schmelzflüssigen Glasmassen hoher Viskosität hat es sich als vorteilhaft erwiesen, unmittelbar vor dem Blasverformen des schmelzflüssigen Glases durch Extrudieren desselben einen sehr dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas und durch dessen Blasverformen einen langgestreckten zylinderförmigen Flüssigkeitsfilm 12 zu bilden. Die Bildung des dünnen Films 9 aus schmelzflüssigem Glas erfolgt unter dem Einfluß des abwärts und einwärts verjüngten unteren Teils 21 des äußeren koaxialen Düsenrohrs 7· Der verjüngte Teil 21 und dessen Innenwandung 22 können mit der Mittelachse der Koaxial-Blasdüse 5 einen Winkel von 15 bis 75 Grad, vorzugsweise von 30 bis 60 Grad und insbesondere von etwa k$ Grad einschließen. Der Durchmesser der Düsenöffnung 7a kann das 0,10- bis 1,5-fache, vorzugsweise das 0,20- bis 1,1-fache und insbesondere das 0,25 bis 0,8-fachp des Innendurchmessers der Düsenmündung 6a des inneren Düsenrohrs 6 betragen.

Zur Veränderung der Dicke des Films 9 aus schmelzflüssigem Glas kann man den Vertikaläbstand zwischen der Düseninündung 6a des inneren Düsenrohrs und der Düsenmündung 7a des äußeren Düsenrohrs 7 und damit den Abstand zwischen dem Umfangsrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 des verjüngten Düsenrohr teils verändern. Man kann den Abstand zwischen dem Umfangsrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 des verjüngten Teils des Düsenrohrs so wählen, daß dort nur ein sehr enger Spalt vorhanden ist, und kann den Druck, unter dem das schmelzflüssige Glas durch den Ringraum 8 vorgeschoben wird, so wählen, daß das schmelzflüssige Glas unter Bildung eines relativ dünnen Films 9 aus

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schmelzflüssigem Glas durch den sehr· engen Spalt gequetscht oder extrudiert wird.

Die richtige Spaltweite kann man am besten bestimmen, indem man das innere koaxiale Düsenrohr 6 unter einem so starken Druck abwärtsdrückt, daß die Strömung des Glases vollständig unterbrochen wird, und man dann das koaxiale innere Düsenrohr 6 ganz langsam anhebt, bis ein stationärer Zustand erreicht ist, d. h., daß der langgestreckte, hohle Glaszylinder und die Mikrofilamente gebildet werden.

Die in der Figur 3 dargestellte, verjüngte Düse kann zum Blasverformen von Glasmassen relativ hoher Viskosität und auch zum Blasverformen von Glasmassen mit den relativ niedrigen Viskositäten verwendet werden, die im Zusammenhang mit der Figur der Zeichnungen beschrieben worden sind. Durch die Ausführungsform der Erfindung gemäß der Figur 3 wird der besondere Vorteil erzielt, daß durch Blasverformung relativ lange und im Durchmesser kleine Mikrofilamente hergestellt werden können, die für die Verwendung in oder als Dämmstoffe geeignet sind.

Gemäß den Figuren 4A, kB und ^C der Zeichnungen

ist in dem Ringraum 8 auf der Außenwandung des inneren Düsenrohrs ein verdickter Teil 20 vorgesehen, der zur Ausbildung des geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders führt. Die Länge, der Durchmesser und die Höhe des verdickten Teils 20 sind so gewählt, daß er die Dicke des ihn bestreichenden Stroms des schmelzflüssigen Glases herabsetzt. Der geschwächte Teil des Stroms aus schmelzflüssigem Glas wird bei der Bildung des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders 12 abwärts und auswärts mitgenommen, der infolge des Vorhandenseins des geschwächten Wandteils in zahlreiche, relativ lange Mikrofilamente 17 zerrissen wird.

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Beschreibung: der Mikr ο filamente

Man kann die gemäß der Erfindung hergestellten Mikrofilamente aus den verschiedenartigsten filmbildenden anorganischen Materialien und Stoffzusammensetzungen, insbesondere Glasmassen, herstellen.

Die gemäß der Erfindung hergestellten Mikrofilamente aus Glas sind im Durchraessoi- und in der Länge vorzugsweise relativ einheitlich. Die Mikrofilamente sind relativ lang und im Durchmesser relativ einheitlich.

Die Mikrofilamente aus Glas können je nach ihrem Verwendungszweck in verschiedenen Längen und mit verschiedenen Durchmessern hergestellt werden. Die Länge der Mikroperlen kann 12,7 bis 305 mm, vorzugsweise 25 bis 203 mm und insbesondere 51 bis 152 mm betragen. Der Durchmesser der Mikrofilamente kann 0,5 bis 40 um, vorzugsweise 1,0 bis 30 um und insbesondere 2 bis 10 um betragen.

Es hat sich gezeigt, daß unter bestimmten Betriebsbedingungen Mikrofilamente erhalten werden, die einen relativ einheitlichen, kleinen Durchmesser -aid eine relativ einheitliche Länge besitzen.

Durch die Länge, den Durchmesser und die

Packungsdichte der Mikrofilamente wird natürlich auch die mittlere Fülldichte des aus den Mikrofilamenten hergestellten Glasfaser-Dämmstoffs beeinflußt. Das gemäß der Erfindung hergestellte Dämmstoff hat eine durchschnittliche Fülldichte von 5 bis 240 g/dm^J _f vorzugsweise 8 bis I60 g/dm und insbesondere 12 bis 80 g/dm .

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Ausführungsbei spiele Beispiel 1

Für die Herstellung von Mikrofilamenten aus Glas

wird eine Glasmasse verwendet, die auf eine Temperatur von 145^ bis 1510 C erhitzt wird und infolgedessen eine Glasschmelze mit einer Viskosität von 35 bis 6O Poise bildet.

Die Glasschmelze wird der Vorrichtung gemäß den

Figuren 1 und 2 der Zeichnungen zugeführt. Das schmelzflüssige Glas tritt in der Blasdüse 5 durch den Ringraum 8 von etwa 0,13 mm Breite und bildet über den Düsenmündungen 6a und 7a einen dicken Film aus schmelzflüssigem Glas, Die Innenwandung des Films aus schmelzflüssigem Glas wird unter einem Überdruck mit einem inerten Blasgas beaufschlagt, das aus Stickstoff bei einer Temperatur von

C besteht und bewirkt, daß der Film abwärtsgedehnt wird und einen langgestreckten Zylinder bildet, der mit seinem inneren Ende an dem Außenrand der Düsenmündung 7 a haftet.

Die Querstrahldüse gibt mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 6,1 bis Zk_tk m/s ein inertes Schleppmittel ab, das aus Stickstoff mit einer Temperatur von I316 C besteht, über die Blasdüse 5 und um sie herum strömt und die Bildung des langgestreckten Zylinders und zahlreicher Mikrofilamente und das Ablösen der Mikrofilamente von dem langgestreckten Zylinder unterstützt und die Mikrofilamente von der Blasdüse wegtransportiert. Die Querstrahldüse ist unter einem Winkel von 35 bis 50 Grad zu der Blasdüse angeordnet.

Die mitgeführten Mikrofilamente werden in Luft

von 32 bis 66 °C schnell ungefähr auf die Umgebungstemperatur abgekühlt.

Die erhaltenen Mikrofilamente aus Glas haben einen Durchmesser von 2 bis 6 um und eine Länge von 25 bis 127 mm.

Beispiel 2

Die Glasmasse wird auf eine Temperatur von I316 tzt, so daß sie ein schmelzfli einer Viskosität von 50 bis 100 Poise bildet.

bis 1399 C erhitzt, so daß sie ein schmelzflüssiges Glas mit

Das schmelzflüssige Glas wird der in den Figuren

1 und 3 der Zeichnungen gezeigten Vorrichtung zugeführt und tritt in der Blasdüse 5 durch den Ringraum 8 in den verjüngten Teil 21 des äußeren Düsenrohrs 7· Das druckbeaufschlagte, schmelzflüssige Glas wird unter Druck durch einen feinen Spalt gequetscht, der vom Außenrand der Düsenmündung 6a und der Innenwandung 22 des verjüngten Teils 21 des äußeren Düsenrohrs 7 begrenzt ist. Die Innenfläche des Films aus schmelzflüssigem Glas wird unter einem Überdruck mit einem inerten Blasgas bei einer Temperatur von 1371 beaufschlagt, das bewirkt, daß der Film gedehnt wird und die Form eines langgestreckten Zylinders annimmt, dessen inneres Ende an dem Außenrand der Düsenmündung 7a haftet.

Die Querstrahldüse gibt mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 6,1 bis 2k_tk m/s ein Schleppmittel ab, das aus Stickstoff mit einer Temperatur von 120^ C besteht und über die Blasdüse 5 und um sie herum strömt wOid die Bildung des langgestreckten Zylinders und zahlreicher Mikrofilamente und das Ablösen der Mikrofilamente von dem langgestreckten Zylinder unterstützt und die Mikrofilamente von der Blasdüse wegtransportiert.

Die mitgeführten Mikrofilamente werden in Luft von 32 bis 66 °C schnell abgekühlt.

Die erhaltenen Mikrofilamente aus Glas haben einen Durchmesser von 1 bis 5 um und eine Länge von 51 bis 25k mm.

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Nützlichkeit

Die erfindungsgemäßen Mikrofilamente aus Glas

können für zahlreiche Zwecke verwendet werden, u. a_o zur Herstellung von hochwertigen Dämmstoffen und als Füllstoff oder verstärkender Füllstoff in Zement, Putz und Asphalt und synthetischen Bauplatten.

Die Mikrofilamente können aus filmbildenden

anorganischen Materialien und Stoffzusammensetzungen, aus Glasmassen oder aus hochschmelzenden Glasmassen hergestellt werden und bewirken bei ihrer Verwendung im Bauwesen eine Verzögerung der Entwicklung und Ausbreitung von Bränden. Je nach der Stoffzusammensetzung, aus der sie hergestellt sind, sind die Mikrofilamente bzw. die Mikrofilamente aus Glas gegenüber zahlreichen Chemikalien und Witterungsbedingungen beständig.

Man kann die Mikrofilamente durch Sintern oder

Anschmelzen miteinander verbinden und kann sie zu Blättern oder Platten oder anderen Formkörpern geringer Dichte formpressen und in Neubauten verwenden, für die eine Wärmedämmung gefordert wird, u, a. in Wohnhäusern, Fabriken und Bürogebäuden,

Man kann die Mikrofilamente zu Garnen spinnen und diese zu hochtemperaturbeständigen Geweben verarbeiten. Da die Mikroorganismen relativ lang sind, brauchen sie nicht zusammen mit organischen Klebstoffen verwendet zu werden und erzeugen sie unter der Einwirkung von hohen Temperaturen oder eines Feuers keine giftigen Dämpfe.

Die Mikroperlen können vorteilhaft zum Herstellen von Rümpfen hoher Festigkeit für Boote aus Kunststoffen oder Harzen verwendet werden.

Wie vorstehend erwähnt wurde, können das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung zum Herstellen von

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~ "as -

Mikrofilamenten durch Blasverformung von filmbildenden anorganischen Materialien oder Stoffzusammensetzungen verwendet werden, die bei der Temperatur, bei der die Mikrofilamente durch Blasverformung hergestellt werden, eine so hohe Viskosität besitzen, daß das blasverformte Material einen stabilen, langgestreckten, hohlen Zylinder und zahlreiche Mikrofilamente bildet, die danach abgelöst werden und nach bei ihrer Abkühlung gehärtete Mikrofilamente bilden.

Bei der Durchführung des Verfahrens gemäß der

Erfindung kann das zum Herstellen der Mikrofilamente verwendete Material so behandelt und/oder mit anderen Materialien vermischt werden, daß das Material derartige Viskositäts- und Oberflächeneigenschaften erhält, daß es imstande ist, bei den gewünschten Blastemperatüren Mikrofilamente mit dem gewünschten Durchmesser und der gewünschten Länge zu bilden.

Man kann das Verfahren und die Vorrichtung gemäß

der Erfindung auch so abändern, daß sie zum Herstellen von Mikrofilamenten aus Kunststoffen, ferner aus Metallen, wie Eisen, Stahl, Nickel, Gold, Kupfer, Zink, Zinn, Messing, Blei, Aluminium und Magnesium, sowie aus Metallgläsern, verwendet werden können. Geeignete Kunststoffe, die zu diesem Zweck verwendet werden können, sind in der schwebenden USA-Patentanmeldung Serial No. 16O 867 des Anmelders vom 19. Juni I98O angegeben. Geeignete Metalle, die verwendet werden können, sind in der schwebenden USA-Patentanmeldung Serial No. 2k$ 137 des Anmelders vom 18. März I98I (P 32 37 437.2 vom 12. März I982) angegeben. Auf den Inhalt dieser beiden Anmeldungen wird hier ausdrücklich bezuggenommen.

Die vorgenannten und andere Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen für den Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen hervor.

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Es versteht sich, daß im Rahmen des Erfindungsgedankens verschiedene Abänderungen möglich sind und daß der Umfang der Erfindung nur durch die Patentansprüche eingeschränkt sein soll,

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen von Mikrofilamenten

aus einem filmbildenden anorganischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Material erhitzt, daß über einer Düsenmündung ein Flüssigkeitsfilm aus dem genannten Material gebildet, daß die Innenfläche des Flüssigkeitsfilms unter einem Überdruck mit einem Blasgas beaufschlagt wird, so daß der Film blasverformt wird und ein langgestrecktes hohles Rohr oder einen langgestreckten, hohlen Zylinder bildet, daß der langgestreckte, hohle Zylinder mit einem geschwächten Wandteil ausgebildet wird und daß das langgestreckte, hohle Rohr oder der langgestreckte, hohle Zylinder während seiner Bildung einem pulsierenden oder fluktuierenden externen Druckfeld ausgesetzt wird, das periodisch schwingt und auf das langgestreckte, hohle Rohr oder den langgestreckten, hohlen Zylinder einwirkt und dessen Bildung und die Bildung zahlreicher Mikrofilamente und deren Ablösen von der genannten Düsenmündung unterstützt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flüssige Film aus filmbildendem Material über der Düsenmündung einer Koaxial-Blasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Innenfläche des Flüssigkeitsfilms und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des Materials zu der genannten Düsenmündung sowie eine in der Nähe der genannten Duserunündung vorgesehene Einrichtung besitzt, die bewirkt, daß in dem langgestreckten, hohlen Rohr oder Zylinder ein geschwächter Wandteil ausgebildet wird, und daß eine Einrichtung zum Erzeugen eines pulsierenden oder fluktuierenden Druckes unter einem Winkel zu der Koaxial-Blasdüse angeordnet ist und auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite der Koaxial-Blasdüse das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld erzeugt.

3» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Schleppmittel unter einem Winkel gegen eine Koaxial-Blasdüse geführt wird, die eine Düsenraündung, ein inneres und ein äußeres Düsenrohr besitzt, daß der Flüssigkeitsfilm aus dem filmbildenden

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Material über der Düsenmündung gebildet wird, daß das Blasgas durch das innere Düsenrohr zu der Innenfläche des Flüssigkeitsfilms geführt wird, daß das filmbildende Material durch das äußere Düsenrohr zu der Düsenmündung geführt wird, daß eine in der Nähe der Düsenmündung zwischen dem inneren und dem äußeren Düsenrohr angeordnete Einrichtung die Ausbildung eines geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders bewirkt, und daß das Schleppmittel über die Koaxialdüse und um sie herum strömt, um auf der entgegengesetzten, oder Windschattenseite der Koaxial-Blasdüse strömungsdynamisch das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld zu erzeugen,

k» Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts verjüngt ist und mit dem Außenrand des inneren Düsenrohrs einen engen Spalt bildet und daß das filmbildende Material unter Druck zugeführt und durch den Spalt extrudiert wird, um über der Düsenmündung der Blasdüse einen dünnen Film aus filmbildendem Material zu bilden,

5, Verfahren zum Herstellen von hohlen Mikro-

filamenten aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erhitzen von Glas schmelzflüssiges Glas gebildet wird, daß über einer Düsenöffnung ein Flüssigkeitsfilm aus schmelzflüssigem Glas gebildet wird, daß die Innenfläche des Flüssigkeitsfilms unter einem Überdruck mit einem Blasgas beaufschlagt wird, so daß der Film blasverformt wird und ein langgestrecktes hohles Rohr oder einen langgestreckten, hohlen Zylinder bildet, daß der langgestreckte, hohle Zylinder mit einem geschwächten Wandteil ausgebildet wird und daß das langgestreckte, hohle Rohr oder der langgestreckte, hohle Zylinder während seiner Bildung einem pulsierenden oder fluktuierenden externen Druckfeld ausgesetzt wird, das periodisch schwingt und auf das langgestreckte, hohle Rohr oder den langgestreckten, hohlen Zylinder einwirkt und dessen Bildung und die Bildung zahlreicher Mikrofilamente und deren Ablösen von der genannten Düsenmündung unterstützt,

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6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gokeimzeichnet, daß der Flüssigkeitsfilm aus schmelzflüssigem Glas über der Diisonrnündung einer Koaxial-Blasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Innenfläche des Flüssigkeitsfilms und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des schmelzflüssigen Glases zu der Düsenmündung besitzt, daß eine in der Nähe der Düsenmündung zwischen dem inneren und dem äußeren Düsenrohr angeordnete Einrichtung die Ausbildung eines geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders bewirkt, und daß eine Einrichtung zum Erzeugen eines pulsierenden oder fluktuierenden Druckes unter einem Winkel zu der Koaxial-Blasdüse angeordnet ist und auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite der Koaxial-Blasdüse das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld erzeugt.

7· Verfahren nach Anspruch 6, dadui-ch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Glas eine Viskosität von 10 bis 400 Poise hat.

8. Verfaliren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schnielzflüssige Glas eine Viskosität von 20 bis 250 Poise hat,

9. Verfahren nach *aispruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzflüssige Glas eine Viskosität von 30 bis 150 Poise hat.

10. Verfaliren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmittel im Bereich des sich bildenden langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders eine Strömungsgeschwindigkeit von 1,5 bis 36,6 m/s hat und die Mikrofilamente mitnimmt und von der Blasdüse wegtransportiert.

" ii. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmittel im Bereich des sich bildenden, langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders eine Strömungsgeschwindigkeit von 3,05 bis 2k_tk m/s hat.

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12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Schleppmittel im Bereich des sich bildenden langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders eine Strömungsgeschwindigkeit von 6,1 bis 18,3 m/s hat.

13· Verfahren zum Herstellen von Mikrofilamenten aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erhitzen von Glas schmelzflüssiges Glas gebildet wird, daß ein Flüssigkeitsfilm aus schmelzflüssigem Glas über einer Düsenmündung einer Koaxial-Blasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Innenfläche des Flüssigkeitsfilms und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen des schmelzflüssigen Glases zu der Düsen— tnündung besitzt, daß das Blasgas durch das innere Düsenrohr hindurch unter einem Überdruck der Innenfläche des Flüssigkeitsfilms zugeführt wird, um durch abwärts- und auswärtsgerichtete Blasverformung des Films ein langgestrecktes, hohles Rohr oder einen langgestreckten, hohlen Zylinder zu bilden, daß eine in der Nähe der Düsenmündung zwischen dem inneren und dem äußeren Düsenrohr angeordnete Einrichtung die Ausbildung eines geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders bewirkt, daß während der Bildung des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders das schmelzflüssige Glas dem äußeren Düsenrohr kontinuierlich zugeführt wird, daß ein Schleppmittel unter einem Winkel zu einer durch die Mittelachse der Koaxial-Blasdüse gegen diese geführt wird und über die Koaxialdüse und um sie herum strömt, um auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite der Koaxial-Blasdüse strömungsdynamisch das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld zu erzeugen, wobei das Schleppmittel derart auf das langgestreckte, hohle Rohr oder den langgestreckten, hohlen Zylinder einwirkt, daß das Rohr bzw. der Zylinder in zahlreiche Mikrofilamente zerrissen wird, die an einer der Koaxial-Blasdüse benachbarten Stelle mit dem Rohr bzw. dem Zylinder verbunden sind, und daß das Schleppmittel bewirkt, daß die Mikrofilamente von der Koaxial-Blasdüse abgelöst und abgekühlt und zum Erstarren gebracht werden.

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14. Verfahren nach Anspruch I3, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts verjüngt ist und mit dem Außenrand des inneren Düsenrohrs einen engen Spalt bildet und daß das schmelzflüssige Glas unter Druck durch den Spalt hindurch vorgeschoben wird, um über der Düsenmündung der Blasdüse einen dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas zu bilden.

15· Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Milcrofilamente aus Glas eine Länge von 25 bis 203 mm und einen Durchmesser von 1,0 bis 30 um besitzen.

16. Verfahren zum Herstellen von Mikrofilamenten aus Glas, dadurch gekennzeichnet, daß durch Erhitzen von Glas schmelzflüssiges Glas gebildet wird, daß ein Flüssigkeitsfilm aus schmelzflüssigem Glas über einer Düsenmündung einer Koaxial-Blasdüse gebildet wird, die ein inneres Düsenrohr zum Zuführen des Blasgases zu der Innenfläche des Flüssigkeitsfilms und ein äußeres Düsenrohr zum Zuführen von schmelzflüssigem Glas zu der genannten Düsenmündung besitzt, wobei der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts verjüngt ist und mit dem Außenrand des inneren Düsenrohrs einen engen Spalt bildet und daß das schmelzflüssige Glas unter Druck durch den Spalt hiudurch vorgeschoben wird, um über der Düsenmündung der Blasdüse einen dünnen Film aus schmelzflüssigem Glas zu bilden, daß das Blasgas durch das innere DUsenrohr hindurch unter einem Überdruck der Innenfläche des Flüssigkeit sfilms zugeführt wird, um durch abwärts- und auswärtsgerichtete Blasverformung des Films ein langgestrecktes, hohles Rohr oder einen langgestreckten,-hohlen Zylinder zu bilden, daß eine in der Nähe der Düsenmündung zwischen dem inneren und dem äußeren Düsenrohr angeordnete Einrichtung die Ausbildung eines geschwächten Wandteils des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders bewirkt, daß während der Bildung des langgestreckten, hohlen Rohrs oder Zylinders das schmelzflüssige Glas dem äußeren Düsenrohr kontinuierlich zugeführt wird, daß ein Schleppmittel unter einem Winkel zu einer durch die Mittelachse der Koaxial-Blasdüse gegen

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diese geführt wird und über die Koaxialdüse und um sie herum strömt, um auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite dor Koaxial-Blasdüse strömungsdynamisch das pulsierende oder fluktuierende Druckfeld zu erzeugen, wobei das Schleppmittel derart auf das langgestreckte, hohle Rohr oder den langgestreckten, hohlen Zylinder einwirkt, daß das Rohr bzw. der Zylinder in zahlreiche Mikrofilamente zerrissen wird, die an einer der Koaxial-Blasdüse benachbarten Stelle mit dem Rohr bzw. dem Zylinder verbunden sind, und daß das Schleppmittel bewirkt, daß die Mikrofilamente von der Koaxial-Blasdüse abgelöst und abgekühlt und zum Erstarren gebracht werden, so daß Mikrofilamente mit einer Länge von 51 t>is 152 mm und einem Durchmesser von 2,0 bis 10 um erhalten werden,

17. Vorrichtung zum Herstellen von Mikro-

filamenten aus Glas durch Blasverformung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Aufnahme von schmelzflüssigem Glas, durch eine Koaxial-Blasdüse mit einem inneren Düsenrohr, das an seinem unteren Ende eine innere Düsenmündung für ein Blasgas besitzt, und mit einem äußeren Düsenrohr, das eine äußere Düsenmündung für das schmelzflüssige Glas besitzt, und durch eine Einrichtung zum Zuführen des schmelzflüssigen Glases zu der Koaxialdüse, wobei die innere Düsenmündung der äußeren Düsenmündung benachbart und in der Nähe der inneren Düsenmündung zwischen dem inneren und dem äußeren Düsenrohr eine Einrichtung zum Ausbilden eines geschwächten Wandteils in einem langgestreckten, hohlen Rohr oder Zylinder vorgesehen ist, ferner durch eine außerhalb der Blasdüse angeordnete und mit ihr zusammenwirkende Querstrahldüse, die auf die Koaxial-Blasdüse ein Schleppmittel unter einem solchen ¥inkel zu einer durch die Mittelachse der Koaxial-Blasdüse gezogenen Linie abgibt, daß das Schleppmittel auf der entgegengesetzten oder Windschattenseite der Blasdüse ein pulsierendes oder fluktuierendes Druckfeld erzeugt, das periodisch schwingt,

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der untere Teil des äußeren Düsenrohrs einwärts

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verjüngt 1st und mit dem Außenrand der Düsenmündung des inneren Düsenrohrs einen engen Spalt bildet.

19» Masse von aus einem filmbildenden anorganischen

Material bestehenden Mikrofxlamenten, die eine annähernd einheitliche Länge von 13 fois 3^5 mm und einen annähernd einheitlichen Durchmesser von 0,5 bis 40 um haben.

20. Masse von Mikrofxlamenten aus Glas, die eine

annähernd einheitliche Länge von 25 bis 203 mm und einen annähernd einheitliehen Durchmesser von 1,0 bis 30 pm haben.

21. Masse von Milcr q filament en aus Glas, die eine

annähernd einheitliche Länge von 51 bis 152 mm und einen annähernd einheitlichen Durchmesser von 2 bis 10 pin haben.

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