DE860696C

DE860696C - Verfahren zum Erzeugen kuenstlicher Fasern, insbesondere Glasfasern

Info

Publication number: DE860696C
Application number: DES19618D
Authority: DE
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1934-05-20
Filing date: 1943-10-09
Publication date: 1952-12-22
Also published as: FR982038A; US2497369A; NL71120C; FR981965A; DE865944C; CH249321A; FR1009287A; DE865641C; BE456119A; NL68907C; GB611623A; NL73530C; BE457297A; BE455894A; FR983422A; CH243553A; US2582561A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 22. DEZEMBER 1952

KLASSE₁^STa GRUPPE

S i96i8VIb/ 32·α

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von/ Fasern aus mineralischen oder organischen zähflüssigen Massen, die sich zu Fäden ausziehen lassen, insbesondere auf die Herstellung von Glasfasern.

Zur Herstellung solcher Fasern ist es bekannt, die Wirkung der Zentrifugalkraft auszunutzen, indem die zähflüssige Masse, die in Fäden umgewandelt werden soll, auf die Mitte eines mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Körpers geleitet wird. Durch die Zentrifugalkraft wird die zähflüssige Masse in Form von Strahlen von dem Umlaufkörper nach außen geschleudert, wobei sich ein Ausziehen der Strahlen ergibt, durch welches schließlich Fasern kleinen Durchmessers erzeugt werden.

Es ist auch sdhon · vorgeschlagen worden, die Wirkung der Zentrifugalkraft durch einen auf die Glasstrahlen wirkenden Gasstrom zu unterstützen. Bei den bekannten derartigen Verfahren besteht der Gasstrom aus einer Luftschicht, die man von unten oder von oben auf den Kranz der Glasstrahlen auftreffen läßt. Es wurde festgestellt, daß die von derartigen Gasströmen auf die abgeschleuderten Glasstrahlen ausgeübte Ziehwirkung wesentlich unter dem liegt, was man im- Hinblick auf die dem Gasstrom erteilte hohe Geschwindigkeit hätte erwarten können. '

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, durch welches eine wesentlich höhere Leistung der Ziehwirkung solcher Gasströme erzielt wird. Das

Verfahren besteht darin, daß das Gas gleichzeitig ober- und unterhalb der Ebene der vom Umlaufkörper abgeschleuderten Massestrahlen derart zugeführt wird, daß zwei zueinander konvergierende, sich praktisch in der Ebene der Massestrahlen schneidende Gasströme gebildet werden.

Zweckmäßig läßt man die beiden Gasströme symmetrisch zur Ebene der Massestrahlen verlaufen, d. h. zu der Ebene, die senkrecht zur Drehachse des Umlaufkörpers liegt und durch diePunkte geht, an welchen die Massestrahlen von dem Umfang des Umlaufkörpers abgehen. Vorzugsweise bildet die Bewegungsrichtung der beiden Gasströme einen schwachen Winkel mit der genannten Ebene oder verläuft gegebenenfalls nahezu parallel zu dieser. Jedenfalls erzeugen die beiden Ströme einen resultierenden gemeinsamen Strom in Form einer Schicht, deren Mittelebene mit der Ebene der abgeschleuderten Massestrahlen zusammenfällt. Zufolge der Konvergenz der beiden Gasströme und ihrer Lage beiderseits der Ebene der Massestrahlen dringen diese Strahlen in' den Kern des aus der Vereinigung der beiden konvergierenden Ströme resultierenden Gasstromes ' ein, d. h. die Massestrahlen werden der Wirkung desjenigen Teiles des resultierenden Gasstromes ausgesetzt, der die größte Geschwindigkeit besitzt. Wenn die beiden Gasströme in der Weise gerichtet werden, daß der resultierende Strom das Bestreben hat, die Massestrahlen vom Umlaufkörper fortzubewegen bzw. auf sie mit Bezug auf den Punkt, an welchem sie auf dem Umlaufkörper haften, einen Zug auszuüben, so ergibt sich für die Strahlen ein Ausziehen, bei dem die ganze Wirksamkeit, die der resultierende Gasstrom durch' seine hohe Geschwindigkeit haben kann, ausgenutzt wird und bisher nicht erreichbare Ergebnisse erzielt werden.

Es ist anzunehmen, daß die hinsichtlich Feinheit der Fasern bei den bekannten Verfahren beobachteten geringen Erfolge darauf zurückzuführen sind, daß die Glasstrahlen von dem Teil der auf sie wirkenden Gasströme, der die höchste Geschwindigkeit hat, nicht erfaßt werden. Bei den bekannten Verfahren, bei denen die Druckgasströme nur auf eine der Seiten des Kranzes der Glasstrahlen zur Wirkung gebracht werden, werden die Strahlen in der Regel durch die Blaswirkung abgelenkt und veranlaßt, sich parallel zur Richtung des Luftstromes einzustellen, indem sie in den Oberflächenschichten' des Luftstromes, also in einem gewissen Abstand von seinem Kern bleiben. Nun wird bekanntlich bei einem Luftstrom infolge der Reibung mit der umgebenden Luft die Geschwindigkeit seiner äußeren Schichten verringert. Die Teile höchster Geschwindigkeit des Druckgasstromes kommen also auf die Glasstrahlen nicht zur Wirkung.

Demgegenüber werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Glasstrahlen mit Sicherheit in den Teil geleitet, in dem die beiden Eiruzelgasströme zusammenlaufen, d. hl sie kommen in den aktivsten Teil des resultierenden Gasstromes und können dessen Einwirkung nicht entweichen.

Zweckmäßig werden die beiden Gasströme mit den Glasstrahlen erst in einer gewissen Entfernung vom Umfang des Umlaufkörpers in Berührung gebracht, indem man z. B. die Mündungen der Blasdüsen in einem entsprechenden¹ Abstand vom Umfang des Umlaufkörpers anordnet. Hierdurch wird der Augenblick der Einwirkung des Gasstromes auf die Glasstrahlen und damit die Kühlwirkung auf diese verzögert. Die Glasstrahlen können also auf einem größeren Teil ihrer Bewegungsbahn eine verhältnismäßig hohe Temperatur beibehalten. Man schafft auf diese Weise für jeden Glasstrahl gewissermaßen zwei Zonen, in deren erster, dem Umlaufkörper benachbarter derStrahl außer Berührung mit dem Gasstrom bleibt und eine hohe Temperatur und demzufolge eine für das Ausziehen geeignete Formbarkeit behält, während er in der zweiten, in Berührung mit dem Gasstrom befindlichen Zone erstarrt und der Mitnahme durch die Luft unterliegt, durch die eine wirksame Ziehkraft auf den Teil des Strahles in seiner ersten Zone ausgeübt und er demnach ausgezogen wind.

Die Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich des näheren aus der nachstehenden Erläuterung einer beispielsweisen Ausführungsart des Verfahrens.

Bei dieser Ausführung hat der die zu verarbeitende zähflüssige Masse aufnehmende Umlaufkörper, entsprechend einer Erfindung der Patentinhaberin vom gleichen Tage, eine abgeflachte, etwa linsenförmige Gestalt, wobei die Schleuderöffnungen für den Austritt der Massestrahlen' im Rand des Körpers vorgesehen sind.

Diese abgeflachte Form des Umlauf körpers eignet sich besonders gut für die Anordnung von Blasorganen, die beiderseits der zur Drehachse des Umlaufkörpers senkrechten Mittelebene des letzteren anzubringen sind, und gestattet es insbesondere, die Mündungen der Blasdüsen gegebenenfalls in die Nähe der Schleuderöffnungen, d.h. senkrecht über und unter diese zu legen. Die Erfindung ist jedoch auf diese Form des Umlaufkörpers nicht beschränkt.

Abb. ι ist ein senkrechter Schnitt durch eine Ausführungsform einer Vorrichtung zur Ausübung des erfindiungsgemäßen Verfahrens und

Abb. 2 ein ähnlicher Schnitt durch eine andere Ausführungsform.

ι ist der hohle Umlaufkörper und 2 dessen Drehachse. Nicht dargestellte Antriebsvorrichtungen, Scheiben usw., erteilen der Welle 3, welche den Umlaufkörper trägt, eine rasche Drehbewegung. Durch die obere öffnung 4 des Hohlkörpers wird das zu Fasern auszuziehende Material zugespeist. Durch das hohle Innere der Welle 3 wird Heizgas eingeführt, um das Material, welches in dem betrachteten Beispiel Glas sein soll, in dem geeigneten zähflüssigen Zustand zu halten.

S sind die Schleuderöffnungen, die im Rande des Umlaufkörpers angebracht sind. Die Schleuderebene der aus diesen, öffnungen austretenden Glas-' strahlen ist durch die waagerechte Ebene x-y dargestellt. In einem gewissen Abstand von den öffnungen 5 münden zwei Reihen von Düsen 6

und 7, die einen 6 oberhalb und die anderen 7 unterhalb der genannten Ebene um die Achse 2 herum. Durch die Düsen werden Druckgasströme in radialer Richtung geblasen. Die Düsen 6 und 7 sind zur Ebene x-y leicht geneigt und konvergieren gegen diese hin, so daß die beiden Luftströme 6" und 7^a, die aus den Düsen austreten, in der Ebene x-y zusammentreffen und einen in dieser liegenden resultierenden Luftstrom 8 erzeugen.

ίο Die mit g bezeichneten, aus den öffnungen 5 ausgeschleuderten Glasstrahlen bleiben, wie aus der Abbildung ersichtlich, auf einem beträchtlichen Teil ihrer Bewegungsbahn, von den öffnungen 5 ab gerechnet, der Wirkung der Blasluft entzogen. Dann gelangen sie in die Zone 10 der beiden Reihen von Blasströmen 6^a und J^a und kommen unter deren Wirkung. Die Glasstrahlen werden dann, wie oben erläutert, in dem Kern des durch die Vereinigung der Ströme 6" und y^a gebildeten resultierenden Stromes mitgerissen.

Bei der Ausführung nach Abb. 2 werden die beiden Druckgasströme vom Austritt aus den Düsen6 und 7 ab durch, zwei Wänden und 12 geführt, die den resultierenden Strom nach seiner Entstehung umschließen und zur Erhöhung seiner Geschwindigkeit beitragen.

Bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen liegen die Mündungen der Blasdlüsen in einem gewissen Abstand von den Schleuderöffnungen des Umlaufkörpers. Wie oben angegeben, ist diese Anordnung günstig, um auf das Glas eine Ziehwirkung auszuüben und die Glasstrahlen gleichzeitig während eines Teiles ihrer Bewegungsbahn auf einer sie für das Ausziehen geeignet machenden, genügend hohen Temperatur zu halten. Der Abstand, in welchem die Mündungen der Blasdüsen von den Schleuderöffnungen zur Erzielung dieser Vorteile anzuordnen sind, richtet sich nac'h der Temperatur des Glasstrahles und seinem Durchmesser beim Austritt aus der Schleuderöffnurig. Je höher die Temperatur des Glasstrahles bei seinem Austritt und je größer der Durchmesser der Schleuderöffnungen ist, um so besser behält der Glasstrahl auf einer größeren Strecke eine genügende Formbarkeit; die Mündungen der Blasdüsen können dann in einem entsprechend größeren Abstand von den Schleuderöffnungen angeordnet werden. Es wurde festgestellt, daß bei einem Glas, welches mit 1100⁰C aus dem Umlaufkörper durch Schleuderöffnungen von ¹⁴Ao mm austritt, gute Ergebnisse erzielt werden, wenn man die Blasdüsen etwa 8 cm vom Umfang des Umlaufkörpers münden läßt, so daß die Blaswirkung auf die Glasstrahlen in einer Entfernung von etwa 10 bis 15 cm von dem Umfang des Körpers beginnt.

Die in den Abbildungen der Zeichnungen dargestellten Düsen sollen radial gerichtet sein. Sie können aber auch im Sinne der Erfindung so angeordnet sein, daß die resultierenden, Gasströme eine tangentiale Komponente haben oder als Ganzes tangential gerichtet sind.

Es liegt ferner im Sinne der Erfindung, der Blasvorrichtung gegebenenfalls eine Drehbewegung konzentrisch zum Umlaufkörper zu erteilen. Diese. Drehbewegung kann erfolgen, um auf die Richtung der resultierenden Blasströme einzuwirken. Sie kann im gleichen Sinne wie die Drehung des Umlaufkörpers oder auch entgegengesetzt zu dieser stattfinden.

Claims

'Patentansprüche:

ι .Verfahren zum Erzeugenkünstlicher Fasern, insbesondere Glasfasern, bei demeinezähflüssige, fadenziehende Masse durch Zentrifugalkraftwirkung von einem mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Körper in Form von Strahlen nach außen geschleudert und die Zentrifugalkraftwirkung durch auf diö Strahlen wirkende Gasströme unterstützt wird!, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas gleichzeitig ober- und unterhalb der Ebene der vom Umlaufkörper abgeschleuderten Massestrahlen derart zugeführt wird, daß zwei zueinander konvergierende,, sich praktisch in dei Ebene der Massestrahlen schneidende Gasströme gebildet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gasströme symmetrisch zur Ebene der Massestrahlen verlaufen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Gasströme in einem schwachen Winkel oder auch nahezu parallel zur Ebene der Massestrahlen verläuft.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung des Gases derart erfolgt, daß die beiden Gasströme erst in einem bestimmten, beliebig gewählten Abstand vom Rand des Umlaufkörpers auf die Massestrahlen treffen.
5. Verfahren nach· Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasströme radial mit Bezug auf den Umlaufkörper gerichtet sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenmündungen der Gasströme so· gerichtet sind, daß der aus ihnen resultierende Strom eine mit Bezug auf einen zum Umlaufkörper konzentrischen Kreis tangentiale Komponente besitzt oder als Ganzes tangential zu diesem Kreis verläuft.
7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Gaszuführungsdüsen eine zum Umlaufkörper konzentrische Umlaufbewegung erteilt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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