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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenplatte zum Spinnen
von Glasfasern, wie sie in einer Vorrichtung zur Herstellung von
Glasfasern verwendet wird.
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Glasfasern mit einem Durchmesser von 9 um bis 23 um werden in
großen Mengen in der Form eines Glasgewebes oder einer Glasmatte
als Basismaterial für FRP oder für bedruckte Leiterplatten
verwendet. Diese Glasfasern werden mittels eines Verfahrens
gefertigt, in welchem geschmolzenes Glas durch Düsenlöcher extrudiert
wird, welche in einer Düsenplatte ausgebildet sind, um
Glasfasern zu spinnen, und werden mit einer vorgegebenen
Geschwindigkeit mittels einer Aufnahmevorrichtung aufgenommen. Wie in Fig.
3 ausschnittweise gezeigt ist, ist die hier verwendete
Düsenplatte mit einer Düse 2 ausgebildet, welche aus einem flachen
Plattenabschnitt 1 hervorsteht, und die Düse 2 ist mit einem
geraden Düsenloch 3 versehen. Das geschmolzene Glas 4 fließt
durch das Düsenloch 3 aus und bildet einen Konus 5 an der Spitze
der Düse und der Konus wird nach unten gezogen, wodurch der
Glasfluß verringert und eine Glasfaser 6 erzeugt wird.
Gewöhnlich liegt der Durchmesser d des Düsenlochs in einem Bereich von
1,0 mm bis 2,5 mm, die Länge 1 des geraden Abschnitts des
Düsenlochs liegt in einem Bereich von 2 mm bis 6 mm, die
hervorstehende Länge L der Düse liegt in einem Bereich von 3 mm bis 6 mm
und die Dicke T der Düse beträgt ca. 0,3 mm.
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Eine weitere Düsenkonstruktion, welche von Interesse ist, ist
die in der US-A-3 526 487 offenbarte. In diesem Stand der
Technik steht eine Mehrzahl von Düsen von einem flachen
Plattenabschnitt nach unten hervor, wobei jede Düse einen großen äußeren
Durchmesser an ihrem oberen Ende besitzt, welcher sich zu einem
kleineren äußeren Durchmesser an ihrem unteren Ende gleichförmig
verjüngt. Jede Düse besitzt eine sich axial erstreckende
Bohrung, welche sich nach unten durch sie hindurch erstreckt, wobei
die Bohrung eine obere Gegenbohrung gleichförmigen Durchmessers
aufweist, welche zu einer unteren Meßbohrung gleichförmigen
Durchmessers überleitet. Eine gekammerte oder abgeschrägte
Bohrung verbindet die Gegenbohrung mit der Meßbohrung.
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Es wird angegeben, daß es dieser Stand der Technik gestattet,
für eine vorgegebene Glas-Strömungsgeschwindigkeit ein Minimum
an Düsenraum zu erhalten, indem das Verhältnis des
Gegenbohrungs-Durchmessers zum Meßbohrungs-Durchmesser maximiert wird
und in dem die Düse bis zur größtmöglichen Tiefe gegengebohrt
wird, welche der Festigkeit angemessen ist. Mit anderen Worten
sollte die Gegenbohrung nicht unter eine Tiefe gehen, bei
welcher die resultierende Wandstärke an ihrem unteren Ende
geringer ist als die Wandstärke der Düse an ihrem Ausgangsende,
welche üblicherweise nicht geringer ist als ein Minimum von
0,127 mm.
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Die Meßbohrung dieses Standes der Technik kann im Durchmesser
1,0668 mm betragen und aus angegebenen Tatsachen kann berechnet
werden, daß die Gegenbohrung 2,1336 mm im Durchmesser, die
Gesamtlänge 4,00 mm bis 6,00 mm mit der Länge der Meßbohrung von
0,5 mm bis 2,00 mm betragen können.
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Seit kurzem ist es aufgrund der Fortschritte in der
Herstellungstechnik von Glasfasern möglich geworden, eine Glasfaser von
ungefähr 3 um durch Verwendung einer Glasfaser-Spinndüse des
geraden Typs nach dem Stand der Technik, wie er in Fig. 3
gezeigt ist, herzustellen. Jedoch ist es schwierig, eine
Glasfaser zu fertigen, die dünner als die oben genannte ist, welche
als Abstandshalter für eine Flüssigkeitskristallanzeige
verwendet werden kann. Die Schwierigkeit bei der Herstellung wird
nicht nur durch die Tatsache hervorgerufen, daß die Glasfaser
selbst fein und leicht zerbrechlich ist, sondern auch durch
Probleme, die in dem Verfahren zur Faserverjüngung enthalten
sind. Um eine dünnere Faser zur erhalten, gibt es Verfahren, wie
ein Verfahren, in welchem der Durchmesser des Düsenlochs zur
Abnahme der Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Glases
verringert wird, sowie ein anderes Verfahren, in welchem die
Spinngeschwindigkeit (Zuggeschwindigkeit) der Glasfaser erhöht
wird, und eine Kombination dieser Verfahren.
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Obwohl der Durchmesser der Faser durch Erhöhung der
Spinngeschwindigkeit verringert werden kann, wird die Faser beim
Spinnen mit einer hohen Geschwindigkeit häufig gebrochen, weil die
Faser durch Ziehen des Konus' von geschmolzenem Glas bei hoher
Geschwindgkeit gebildet wird, wobei das geschmolzene Glas durch
die Düse bei niedriger Geschwindigkeit herausfließt, und weil
die Festigkeit einer jeden Faser gering ist. Daher kann die
Spinngeschwindigkeit tatsächlich nicht über 2,500 m/Min. erhöht
werden, und es existiert eine Grenze für die Verringerung des
Durchmessers der unter Verwendung eines Düsenlochs mit einem
kaum größeren Durchmesser hergestellten Faser.
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Andererseits ist das geschmolzene Glas bei dem Verfahren, in
welchem der Durchmesser des Düsenlochs zur Verringerung der
Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Glases verringert
wird, in der Lage, von Umgebungsbedingungen beeinflußt zu
werden, wenn das geschmolzene Glas durch die enge Düse
hindurchtritt. Dabei wird z.B. das Problem hervorgerufen, daß das
geschmolzene Glas unter Einfluß der gestörten Luft um die Düse
herum schnell abgekühlt wird, und aufhört, durch die Düse
herauszufließen, wodurch eine Unterbrechung der Glasfaser
hervorgerufen wird. Wenn die aus dem Düsenloch herausgezogene
Glasfaser gebrochen ist, bildet das durch das Düsenloch
herausfließende geschmolzene Glas einen Tropfen an der Spitze
der Düse und wenn der Tropfen zu einer gewissen Größe anwächst,
löst sich der Tropfen von der Spitze der Düse und fällt herab,
wodurch ein Konus des geschmolzenen Glases an der Spitze der
Düse gebildet wird und wodurch wieder eine mit dem Konus
zusammenhängende Glasfaser erzeugt wird. Im Fall der Düse mit
verringertem Lochdurchmesser ist die Strömungsgeschwindigkeit
des geschmolzenen Glases gering und es dauert eine lange Zeit,
bis der Tropfen des geschmolzenen Glases auf eine ausreichende
Größe angewachsen ist, um herabzufallen. In diesem Prozeß haftet
das geschmolzene Glas 4 sogar an der äußeren Oberfläche der Düse
2, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und fällt nicht leicht nach unten.
In einem Extremfall erstreckt sich das geschmolzene Glas über
die äußere Oberfläche der Düse bis hinauf zum flachen
Plattenabschnitt der Düse und formt keinen Tropfen, sondern haftet total
an der unteren Oberfläche der Düsenplatte. Folglich kann der
Glasfaser-Spinnvorgang nicht wieder begonnen werden. Im Falle
der Wiedereröffnung des Glasfaser-Spinnvorgangs durch
gewaltsames Entfernen des an der Düsenspitze anhaftenden geschmolzenen
Glases von der Düse, beispielsweise unter Verwendung einer
Pinzette, wird der äußere Durchmesser des Konus 5, wie in Fig. 5
gezeigt ist, aufgrund des die äußere Oberfläche der Düse
benetzenden geschmolzenen Glases größer und das geschmolzene Glas
verbleibt am äußeren Umfangsabschnitt des Konus. Dieses
verbleibende geschmolzene Glas wird durch die atmosphärische Luft
abgekühlt und die Viskosität des Glases wird größer. Da sich das
auf diese Weise eine höhere Viskosität erhaltene geschmolzene
Glas periodisch mit dem Glasstrom zur Bildung einer Faser
mischt, wird der Konus instabil und die Faser besitzt eine große
Durchmesserfluktuation und neigt dazu, leicht zu brechen.
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Die vorliegende Erfindung soll die oben erwähnten Probleme des
Standes der Technik lösen und eine Düsenplatte zum Spinnen von
Glasfasern schaffen, welche geeignet ist, eine Glasfaser mit
einem Durchmesser von weniger als 3 um zuverlässig herzustellen.
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Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat festgestellt, daß
das geschmolzene Glas in einer stabilen Weise fließt, indem die
Düse nur an ihrem Spitzenabschnitt eng gemacht wird, selbst wenn
die Strömungsgeschwindigkeit des Glases niedrig ist und daß die
Bildung des Tropfens des geschmolzenen Glases und dessen
Herabfallen durch das Vorsehen einer äußeren Oberfläche der Düse
stabilisiert werden, welche vom geschmolzenen Glas schwierig zu
benetzen ist. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage
dieser Erkenntnis entwickelt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Düsenplatte zum
Spinnen von Glasfasern vorgesehen, welche eine Vielzahl von Düsen
umfaßt, die aus einem flachen Plattenabschnitt der Platte
hervorstehen, und jede der Düsen ist aus einem Abschnitt größeren
Durchmessers, welcher an seiner Seite zum flachen
Plattenabschnitt hin gelegen ist und einem schmaleren
Durchmesserabschnitt, welcher an seiner Spitzenseite gelegen ist, gebildet,
wobei der schmale Durchmesserabschnitt einen inneren Durchmesser
in einem Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm und eine Länge in einem
Bereich von 0,5 mm bis 2,0 mm besitzt, wobei der Abschnitt
größeren Durchmessers einen Innendurchmesser in einem Bereich
von 1,1 mm bis 2,5 mm besitzt und wobei die Länge der aus dem
flachen Plattenabschnitt hervorstehenden Düse in einem Bereich
von 4,0 mm bis 6,0 mm liegt, wobei die Düse eine sich einwärts
verjüngende Ausgestaltung besitzt, welche den größeren inneren
Durchmesser zum kleineren inneren Durchmesser hin sich verändern
läßt.
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Bei der die oben erwähnten strukturellen Eigenschaften
aufweisenden Düsenplatte werden der Randbereich des Düsenausgangs und
der dazu benachbarte Randbereich mit einem metallischen Material
überzogen, welches einen Kontaktwinkel größer als 58 Grad
gegenüber dem geschmolzenen Glas in einem Temperaturbereich von
1100ºC bis 1500ºC besitzt.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen im einzelnen beschrieben.
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Fig. 1 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptabschnitts
einer Düsenplatte nach der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 ist eine vergrößerte Schnittansicht einer Düsenspitze
entsprechend einer anderen Ausführungsform;
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Fig. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Hauptabschnitts
einer Düsenplatte des Standes der Technik;
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Fig. 4 ist eine Darstellung zum Zeigen eines am unteren Ende der
Düse gebildeten Tropfens des geschmolzenen Glases, in dem Fall,
indem das Düsenloch einen geringen Durchmesser aufweist und
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Fig. 5 ist eine Zeichnung zur Darstellung eines Glasfaser-
Spinnstatus', der dem in Fig. 4 gezeigten Status folgt.
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Fig. 1 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Düsenabschnitts
einer Düsenplatte gemäß der vorliegenden Erfindung. Die als
Ganzes mit dem Bezugzeichen 10 bezeichnete Düsenplatte weist einen
flachen Plattenabschnitt 11 und eine Vielzahl von Düsen 12 (von
denen in der Fig. nur eine gezeigt ist) auf, welche aus dem
flachen Plattenabschnitt hervorstehen. Die Düse 12 ist
zusammengesetzt aus einem Abschnitt 13 mit größerem Durchmesser, der
auf der Seite des flachen Plattenabschnitts gelegen ist, und
einem Abschnitt 14 mit geringerem Durchmesser, der auf der Seite
der Düsenspitze gelegen ist. Der Abschnitt 13 mit größerem
Durchmesser weist ein gerades Düsenloch 13a mit großem
Durchmesser auf und der Abschnitt 14 mit kleinem Durchmesser umfaßt
ein gerades Düsenloch 14a mit einem kleineren Durchmesser, dem
Düsenloch 13a benachbart.
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Der Abschnitt 14 mit kleinerem Durchmesser ist vorgesehen, um
die Strömungsgeschwindigkeit des aus der Düse 12
herausfließenden geschmolzenen Glases zu hemmen, und der innere
Durchmesser d&sub1; des Düsenlochs 14a des Abschnitts 14 mit kleinerem
Durchmesser ist festgelegt, kleiner zu sein als der Durchmesser
des Düsenlochs der konventionellen Düse. Falls der innere
Durchmesser d&sub1; außerordentlich klein ist, wird die
Strömungseigenschaft des geschmolzenen Glases jedoch zu sehr gestört und
zusätzlich wird die Herstellung der Düse schwierig. Unter
Berücksichtigung dieser Umstände wird der innere Durchmesser d&sub1;
des Düsenlochs 14a im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm festgelegt.
Weiterhin wird der Strömungswiderstand zu groß, wenn die Länge l&sub1;
des Abschnitts 14 von schmalerem Durchmesser außerordentlich
lang ist, und das durch diesen Abschnitt hindurchtretende
geschmolzene Glas kann dann von der Atmosphäre leicht beeinflußt
werden. Daher wird die Länge l&sub1; gewöhnlich geringer als 2 mm
festgelegt. Die untere Grenze der Länge l&sub1; wird später
beschrieben.
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Der Abschnitt 13 mit größerem Durchmesser ist vorgesehen, um den
Strömungswiderstand zu verringern und um das geschmolzene Glas
mit einer Strömungsgeschwindigkeit hindurchfließen zu lassen,
die ausreichend ist, um das geschmolzene Glas vor dem
schwankenden Kühlungseffekt von außen zu schützen. Der innere
Durchmesser d&sub2; des Düsenlochs 13a ist natürlich größer als der des
Düsenlochs 14a im Abschnitt mit kleinerem Durchmesser und
gewöhnlich größer als 1,1 mm. Wenn der Durchmesser d&sub2;
außerordentlich groß ist, wird jedoch die Menge des geschmolzenen
Glases, die in der Düse verbleibt, außerordentlich groß. Um
diesem Phänomen vorzubeugen, wird der innere Durchmesser d&sub2; so
gewählt, daß er kleiner ist als 2,5 mm. Der äußere Durchmesser
des kleineren Abschnitts 14 wird so klein wie möglich
festgelegt, um die Kontaktfläche zwischen der Spitze der Düse und dem
an der Spitze der Düse geformten Glastropfen zu verringern, wenn
der Glasfaser-Spinnvorgang beginnt, und um es dem Tropfen zu
erleichtern, auf schnelle und sichere Weise herunterzufallen.
Daher wird die Dicke t der Düse in einem Bereich, der vom
Festigkeitsgesichtspunkt her erlaubt ist, so dünn wie möglich
festgelegt. Zum Beispiel beträgt die Dicke ca. 0,3 mm in dem
Fall, wenn die Düsenplatte aus einer Platin-Rhodium-Legierung
hergestellt ist. Die Länge l&sub1; des Abschnitts 14 mit kleinerem
Durchmesser muß größer als 0,5 mm sein, um zu vermeiden, daß das
an der äußeren Oberfläche der Düse anhaftende geschmolzene Glas
im Bereich zwischen dem Abschnitt mit geringerem Durchmesser und
dem Abschnitt mit größerem Durchmesser verbleibt und eine
Ausbildung eines stabilen Konus' stört.
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Die Länge l&sub2; der aus dem flachen Plattenabschnitt 11
hervorstehenden Düse 12 ist im Bereich von 4 mm bis 6 mm festgelegt. Im
Fall, daß die Länge l&sub2; größer ist als 6 mm, steigt der
Strömungswiderstand des geschmolzenen Glases an und das geschmolzene Glas
kann von der Atmosphäre beeinflußt werden, während in dem Fall,
indem die Länge l&sub2; geringer ist als 4 mm im Betrieb über eine
lange Zeit das an den äußeren Oberflächen der benachbarten Düsen
anhaftende geschmolzene Glas miteinander verbunden wird und die
Lücke zwischen den Düsen ausfüllen wird und im schlimmsten Fall
die untere Oberfläche der Düsenplatte vollständig vom
geschmolzenen Glas bedeckt ist, wodurch es unmöglich wird, zu spinnen.
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In der Düse 12, die den oben erwähnten Anforderungen entspricht,
fließt das geschmolzene Glas trotz der niedrigen
Strömungsgeschwindigkeit in beständiger Weise, und folglich wird ein stabiler
Konus an der Spitze der Düse ausgebildet. Im Ergebnis kann eine
feine Glasfaser 17 hergestellt werden, ohne daß es eines
Spinnens mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit bedarf. Wie aus
Fig. 1 zu sehen ist, besitzt die Düse 12 eine einwärts geneigte
Ausgestaltung, welche einen Übergang des größeren inneren
Durchmessers d&sub2; zu d&sub1; bewirkt.
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Bezüglich des Materials, welches die Düsenplatte 10 bildet, gibt
es keine besondere Einschränkung, aber eine Platin-Rhodium-
Legierung kann ähnlich wie im Stand der Technik verwendet
werden. Die Platin-Rhodium-Legierung (z.B. 10% Rh - 9,0% Pt)
besitzt jedoch gegenüber geschmolzenem Glas einen ziemlich kleinen
Kontaktwinkel im Bereich von 31º bis 35º bei Temperaturen von
1100ºC bis 1500ºC und kann folglich von geschmolzenem Glas
benetzt werden. Im Ergebnis wird die äußere Oberfläche der Düse
beim Betrieb über eine lange Zeit allmählich vom Glas benetzt,
wodurch die stabile Ausbildung eines Konus gestört wird.
Weiterhin haftet bei einem Beginn des Glasfiberspinnens das
geschmolzene Glas an der Oberfläche der Düse, wenn ein Tropfen
des geschmolzenen Glases an der Spitze der Düse ausgebildet
wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, wodurch es möglicherweise für
den Tropfen unmöglich gemacht wird, herabzufallen und eine Faser
zu erzeugen. Um dieses Phänomen zu verhindern, wird als Material
für die Düsenplatte ein von geschmolzenem Glas schwer zu
benetzendes Material bevorzugt, wie beispielsweise eine Platin-Gold-
Rhodium-Legierung (siehe GB-Patent-Nr. 1,242,921 oder US-Parent-
Nr. 3,672,880) oder eine Platin-Gold-Palladium-Legierung (siehe
japanische Patent-Veröffentlichung Nr. 53-358 54).
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Anstatt die Düsenplatte ganz aus einem von geschmolzenem Glas
schwer zu benetzenden Material herzustellen, ist es auch
möglich, die Düsenplatte selbst aus einer gewöhnlichen Platin-
Rhodium-Legierung herzustellen und eine Deckschicht 18 aus einem
von geschmolzenem Glas schwer zu benetzenden metallischen
Material nur im Bereich um den Ausgang der Düse 12 herum und am
äußeren Randabschnitt der Düse dieser Region benachbart
vorzusehen. Durch das Vorsehen der Deckschicht 18 kann die Verwendung
von teurem Material verringert werden und die Kosten der
Düsenplatte können insgesamt auch verringert werden.
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Als Material, welches für die Deckschicht verwendet wird, wird
ein Material bevorzugt, welches einen signifikant größeren
Benetzungswiderstand gegenüber geschmolzenem Glas im Vergleich
zu einer Platin-Rhodium-Legierung und einen Kontaktwinkel größer
als 58 Grad gegenüber geschmolzenem Glas im Temperaturbereich
von 1100ºC bis 1500ºC besitzt. Als Material für die Deckschicht
18 können Gold-Legierungen, wie die oben genannte Platin-Gold-
Rhodium-Legierung oder Platin-Gold-Palladium-Legierung verwendet
werden und weiterhin kann auch Gold allein Verwendung finden.
Der Grund, weshalb die aus Gold hergestellte Deckschicht einen
Benetzungswiderstand gegenüber geschmolzenem Glas hat, ist wie
folgt. Zu Beginn des Vorgangs ist das Gold auf der
Düsenoberfläche in einem geschmolzenen Stadium, da der Schmelzpunkt von
Gold 1063ºC ist, und die Düsenoberfläche wird niemals vom Glas
benetzt. Danach erzeugen das Gold und das Düsenmetall zusammen
eine Legierung unter Einwirkung der im Verfahren erzeugten Hitze
und der Kontaktwinkel gegenüber geschmolzenem Glas wird größer
als 60 Grad, ähnlich wie im Fall einer Gold enthaltenden Platin-
Rhodium-Legierung. Es erübrigt sich zu sagen, daß andere als die
oben erwähnten Materialien verwendet werden können.
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Die Deckschicht 18 kann mittels eines bekannten Verfahrens, wie
Vakuumablagerung, Bespritzung (Spattering) oder Plattierung,
gebildet werden. Die Dicke der Deckschicht 18 ist im Bereich von
50 um bis 400 um, vorzugsweise 100 um bis 300 um, festgelegt. In
dem Fall, daß die Dicke geringer ist als 50 um, kann die Wirkung
nicht für eine lange Zeit aufrechterhalten werden und selbst
wenn die Dicke größer ist als 400 um ändert sich die Fortführung
dieses Effekts nicht signifikant.
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Zur Verbesserung der engen Haftung zwischen der Deckschicht 18
und der Düsenoberfläche kann die Deckschicht für eine kurze Zeit
bei einer Temperatur gebacken werden, die um 50ºC bis 100ºC
größer ist als die Spinntemperatur.
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Da in einer Düsenplatte zum Spinnen von Glasfasern gemäß der
vorliegenden Erfindung ein Düsenloch 14a von kleinerem
Durchmesser unterhalb eines Düsenlochs mit einem größeren Durchmesser
vorgesehen ist, wie in Fig. 1 gezeigt ist, kann die
Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Glases niedrig eingestellt
werden, und das durch das Düsenloch hindurchtretende
geschmolzene Glas wird von den Umgebungsbedingungen nicht leicht
beeinflußt. Im Ergebnis ist der Fluß des geschmolzenen Glases stabil
und ein stabiler Konus wird an der Spitze der Düse ausgebildet.
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Da weiterhin die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen
Glases auf einem niedrigen Niveau gehalten wird, kann eine feine
Faser erhalten werden, ohne die Spinngeschwindigkeit zu erhöhen.
Auf diese Weise kann eine feine Glasfaser hoher Qualität mit
einem Durchmesser geringer als 3 um erzeugt werden, ohne daß
dabei Störungen, wie ein Abbrechen der Faser auftreten.
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Weiterhin breitet sich in dem Fall, daß die Düsenoberfläche mit
einem metallischen Material bedeckt ist, welches schwierig zu
benetzen ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist, das geschmolzene Glas
kaum auf der äußeren Oberfläche der Düse aus, wenn der
Spinnvorgang begonnen oder wieder begonnen wird und das geschmolzene
Glas aus der Düsenspitze herausfließt und einen Tropfen bildet,
und sobald ein kleiner Tropfen 19 gebildet ist, wie in Fig. 2
dargestellt ist, fällt der Tropfen schnell nach unten und eine
mit dem am Düsenabschnitt hergestellten, Konus sicher verbundene
Glasfaser kann gebildet werden. In Konsequenz kann der
Spinnvorgang trotz der verringerten Strömungsgeschwindigkeit des
geschmolzenen Glases durch die Düse leicht begonnen werden.
Zusätzlich berührt das geschmolzene Glas die äußere Oberfläche
nur für eine kurze Zeit, da der Glastropfen schnell herunter
fällt und benetzt die Düse in einem begrenzten Bereich, wodurch
ein langer und stabiler Betrieb gewährleistet ist.
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Beispiele betreffend die vorliegende Erfindung werden
nachfolgend beschrieben.
Beispiel 1
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Der Düsenspitzenabschnitt der aus einer Platin-Rhodium-Legierung
hergestellten und eine in Fig. 1 gezeigte Form besitzenden
Düsenplatte (innerer Durchmesser d&sub1; des schmaleren
Durchmesserabschnitts: 0,6 mm, äußerer Durchmesser des schmaleren Abschnitts:
1,2 mm, Länge l&sub1; des schmaleren Durchmesserabschnitts: 0,8 mm,
innerer Durchmesser d&sub2; des größeren Durchmesserabschnitts: 1,2
mm, Düsenlänge l&sub2;: 5 mm) ist mittels Elektroplattierung mit einer
Plattierungsdicke von 200 um mit Gold plattiert, wodurch eine
Deckschicht 18 gebildet ist, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Glasfasern wurden unter Verwendung der oben erwähnten Düsenplatte
unter Bedingungen hergestellt, bei welchen die Tiefe des
geschmolzenen E-Glases 10 m, die Spinngeschwindigkeit 2500 m/Min. und
die Spinntemperaturen 1320ºC, 1250ºC und 1220ºC entsprechend den
Faserdurchmessern 2,5 m, 2,0 m bzw. 1,8 m betragen. Das Ergebnis
ist in Tabelle 1 gezeigt.
Beispiel 2
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Der Spitzenabschnitt derselben Düsenplatte wie im Beispiel 1 ist
mit Gold in einer Dicke von 100 um mittels Vakuumablagerung
beschichtet, und dann für 0,5 Std. auf 1350ºC erhitzt worden,
wodurch eine Deckschicht einer Platin-Gold-Legierung auf der
Oberfläche der Düse gebildet worden ist. E-Glasfasern wurden
unter Verwendung dieser Düsenplatte unter den gleichen Bedingungen
wie im Beispiel 1 gefertigt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1
gezeigt.
Beispiel 3
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Auf der Düse der Düsenplatte, welche dieselbe ist wie im
Beispiel 1, ist keine Deckschicht vorgesehen. Glasfasern wurden
unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 erzeugt, und
das Ergebnis ist in Tabelle 1 angegeben.
Referenzbeispiel 1
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Unter Verwendung einer Düsenplatte, welche eine in Fig. 3
gezeigte Gestalt besitzt und aus einer Legierung aus der Platin-
Rhodium-Familie hergestellt ist (innerer Düsendurchmesser d: 1,3
mm, äußerer Spitzendurchmesser: 1,9 mm, Düsenlänge L: 5 mm)
wurden Glasfasern unter denselben Bedingungen wie im Beispiel 1
hergestellt. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Durchmesser der gefertigten Faser (um)
Beispiel
Referenzbeispiel
: stabiles Spinnen ist möglich
Δ : Spinnen ist möglich, aber etwas instabil
x : Spinnen ist unmöglich
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Da, wie oben erwähnt worden ist, jede Düse auf der Düsenplatte
entsprechend der vorliegenden Erfindung aus einem Abschnitt
größeren Durchmessers und einem dazu benachbarten Abschnitt
kleineren Durchmessers besteht, kann das geschmolzene Glas mit
einer geringen Strömungsgeschwindigkeit auf stabile Weise
fließen, und eine feine Glasfaser kann erzeugt werden, ohne daß
es einer hohen Spinngeschwindigkeit bedarf. Als Ergebnis kann
eine feine Glasfaser hoher Qualität, beispielsweise dünner als
3 um, hergestellt werden, ohne daß es zu einem häufigen Bruch
der Faser kommt.
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Wenn eine Deckschicht, welche einen großen Benetzungswiderstand
gegenüber dem geschmolzenen Glas besitzt, an der Spitze der Düse
vorgesehen ist, hindert dies den Tropfen geschmolzenen Glases am
Ausbreiten auf der äußeren Oberfläche der Düse, wenn der
Spinnvorgang begonnen oder wieder begonnen wird, wodurch ein
Herabfallen des Tropfens und ein Beginnen des Spinnvorgangs
gewährleistet wird. Da das geschmolzene Glas weiterhin den
Ausgang der Düse nicht benetzt, ist nicht zur befürchten, daß das
um die Düse herum anhaftende Glas den Fluß des geschmolzenen
Glases beim Herstellen der Glasfaser stört, und eine stabile
Bedingung zur Herstellung der Glasfaser ist gewährleistet.
Dieser Vorteil ist besonders hilfreich, wenn eine feine Glasfaser
herzustellen ist. Da weiterhin nahezu nicht zu befürchten ist,
daß sich das geschmolzene Glas auf der äußeren Oberfläche der
Düse ausbreitet, kann der Abstand zwischen benachbarten Düsen
verringert werden. Da die Materialmenge der zu verwendenden
Deckschicht gering ist, können die Kosten der Düsenplatte
reduziert werden, selbst wenn der Preis des Materials hoch ist.