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Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Glas und anderen Stoffen.
Zur Herstellung von Fasern aus Glas ist heute unter andern ein Verfahren in Anwendung, gemäss welchem dünne'Ströme geschmolzener Glasmasse der Einwirkung von gasförmigen Blasströmen aus- gesetzt werden, die mit den Masseströmen ungefähr gleichgerichtet werden, dieselben mit sich reissen und zu feinen Fasern ausziehen. Die Ausziehströme haben eine grosse Geschwindigkeit und es konnte angenommen werden, dass sich durch Erhöhung dieser Geschwindigkeit eine entsprechende Steigerung der Leistung des Verfahrens erzielen liess. Es zeigte sich jedoch, dass dieses nicht möglich war.
Die Erfindung hat nun den Zweck, das genannte Verfahren derart zu verbessern, dass sich bei grösster Feinheit der erzeugten Fasern gleichzeitig eine erhebliche Leistungssteigerung ergibt und ausser- dem erzielt wird, dass die Fasern sich bei der Entstehung sowie bei der Ablage zu Matten in weit höherem
Masse miteinander verschlingen und besser gekreuzt legen, als dieses bisher möglich war.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich der beste Effekt des Ausziehens der
Fasern nicht durch einen nur in einer bestimmten Richtung wirkenden, also geradlinigen Blasstrom erreichen lässt, sondern durch einen Blasstrom, dessen geradlinig verlaufender Kern durch von diesem
Kern abweichende Ströme, Schwingungen oder Wirbel über-oder umlagert ist.
In Übereinstimmung mit dieser Erkenntnis werden erfindungsgemäss für das Ausziehen Gas- ströme verwendet, die, im Querschnitt betrachtet, Zonen verschiedener Geschwindigkeit oder seitliche
Bewegungskomponenten oder beides haben, so dass die einzelnen Glasströme durch die Gasströme gleich- zeitig an verschiedenen Punkten ihrer Länge in verschiedenen Richtungen wirkenden Ziehkräfte ausgesetzt und infolgedessen hin und her gepeitscht werden.
Um dieses Verfahren mit Erfolg durchzuführen, werden die Masseströme gemäss der Erfindung mit einer so hohen Temperatur und in einem solch dünnflüssigen Zustand in die Gasströme eingeführt, dass sie den Ziehwirkungen der Peitschbewegungen der Gasströme mit genügender Geschwindigkeit folgen und während der Dauer dieser Ziehwirkungen formbar bleiben.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass es möglich ist, die Leistung gegenüber dem eingangs beschriebenen bekannten Verfahren durch Arbeiten gemäss der Erfindung bis zum Zwölffachen oder noch darüber hinaus zu steigern, während im Vergleich zu der Produktion der Verbrauch an Gas (Dampf) für die Blasströme ganz bedeutend verringert wird. Ausserdem ergeben die auf diese Weise erzeugten
Fasern beim Ablegen eine Matte, die sich infolge des allseitigen Verschlingen und Verfilzen der Fasern in besonders hohem Masse für Schall-und Wärmeisolierung eignet und gleichzeitig einen starken Zusammenhalt und grosse Flauschigkeit besitzt.
Für den Zweck der Erfindung geeignete Blasströme sind beispielsweise Ströme von nicht voll- ständig expandiertem Dampf. Diese lassen sich mittels irgendwelcher Düsen, welche gerade Flächen- besitzen, erzeugen. Bei derartigen Dampfströmen ist die Dampfgesehwindigkeit an verschiedenen
Punkten des Stromquerschnittes verschieden. In der Regel ist die Geschwindigkeit im Kern des Stromes ganz bedeutend höher als die Dampfgershwindigkeit in den den Kern umgebenden Stromteilen bzw. am Umfang des Stromes. Beim Austritt derartiger Dampfströme aus den Düsen tritt überdies eine fortschreitende Expansion des Dampfes ein, wodurch sich seitliche Bewegungskomponenten und Wirbel und Schwingungen ergeben.
Diese verschiedenen Geschwindigkeiten und seitlichen Bewegung- komponenten des Dampfstroms haben zur Folge, dass die Masseströme bzw. die entstehenden Fasern
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hin und her gepeitscht und damit an verschiedenen Punkten ihrer Länge zu gleicher Zeit Zugkräfte ausgeübt werden, wodurch sich ein vervielfältigtes Ausziehen der Fasern in den verschiedensten Richtungen ergibt. Dabei bilden die Fasern Wellen, Kräuselungen und die verschiedenartigsten Schleifen, die über-und ineinandergreifen und beim Ablegen der Fasern auf einem Band eine gut zusammenhängende flauseliige Matte bilden.
Besonders gute Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn für das Ausziehen Gasströme zur Anwendung gelangen, die beim Austritt aus den Blasdüsen Schallgeschwindigkeit haben.
Damit die Masseströme den Peitschbewegungen der Gasströme mit genügender Geschwindigkeit folgen und die gewünschten Schleifen und Verschlingungen bilden können, ist es notwendig, die Masseströme in einem solch dünnflüssigen Zustand und mit solcher Temperatur in die Gasströme einzuführen, dass sie beim Eintritt in dieselben die erforderliche Geschwindigkeit annehmen können und während des Durchlaufens der Zone, in welcher die Peitschbewegungen stattfinden, hinreichend formbar und plastisch bleiben. Wäre dies nicht der Fall, würden also beispielsweise die Masseströme mit zu niedriger Temperatur in die Gasströme gelangen, so würden sie von diesen zu rasch abgekühlt und erstarren, wobei sie zwar den Flatter-oderPeitsehbewegungen folgen, aber nicht mehr weiter aus-
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temperatur des Glases.
Bei gewöhnlichem Kalkglas ist diese Temperatur etwa 1300-1500 C. Bei Glas, wie z. B. Bleiglas, mit niedrigerem Schmelzpunkt liegen die entsprechenden Temperaturen natürlich tiefer. Je höher die Temperatur innerhalb der möglichen Grenzen ist, um so grösser ist die Feinheit, auf welche die Masseströme durch die Peitschbewegungen ausgezogen werden können.
Meistens werden bei Verfahren der in Frage stehenden Art zwei Reihen von Gasströmen im spitzen Winkel abwärts gegeneinander gerichtet und die geschmolzenen dünnen Masseströme etwa in der Linie des Zusammentreffens der Gasströme in diese eingeführt. Wesentlich für ein feines und schnelles Ausziehen der Masseströme ist bei dieser Anordnung, dass die Gasströme mit Abstand voneinander erzeugt werden, so dass zwischen ihnen verhältnismässig ruhige Zwischenräume bleiben. In diese Zwischenräume werden dann von den Gasströmen selber die umgebenden atmosphärischen Gase (Luft) hineingesaugt. Diese angesaugten Gase unterstützen den Eintritt der Masseströme in und ihr Erfassen durch die Gasströme.
Mangels dieser Massnahme kann es vorkommen, dass die Masseströme auf der Aussenhaut der Gasströme liegen bleiben, ohne in diese einzudringen. Hiedurch ergeben sich dann kleine Ansammlungen von geschmolzener Masse, sogenannte Schmelzperlen, die unausgezogen bleiben und abgeschleudert werden.
Zur Erläuterung des Verfahrens ist in der Zeichnung eine beispielsweise Ausführung einer an sich bekannten Vorrichtung zur Erzeugung von Glasfasern dargestellt.
Fig. 1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 einen Einzelschnitt durch den Auslass des Glasschmelzbehälters und das dem Ausziehen der Glasströme dienende Gebläse, und Fig. 3 eine Darstellung der Entstehung der Fasern unter Einwirkung der Peitschbewegungen der Gasströme, u. zw. handelt es sich hier um eine teilweise Wiedergabe einer photographischen Aufnahme eines Faserherstellungsvorganges aus der Praxis.
10 bezeichnet einen Schmelzofen mit einem Vorrat 11 geschmolzenen Glases, der in seinem Boden ein Auslassmundstück 12 aus hochhitzebeständigem Metall oder einer Metallegierung besitzt, welche mittels durchgeleiteten elektrischen Stromes auf die gewünschte Temperatur gebracht wird.
Die geschmolzene Masse fliesst durch enge Nippel 13 aus, die in einer oder mehreren Reihen im Boden des V-förmigen Auslassmundstückes gebildet sind. In einem geringen Abstand unterhalb der Nippel befindet sich ein Gebläse 15, in welches Dampf oder ein sonstiges Gas unter hohem Druck eingeführt wird. Das Dampfgebläse besteht zweckmässig aus zwei Reihen von Düsen 19,. die. auf beiden Seiten eines mittleren Schlitzes 17 liegen, durch welchen die Glasströme nach unten fliessen. Die auf. entgegengesetzten Seiten des Schlitzes 17 gebildeten Düsen liegen zweckmässig paarweise einander gegenüber, so dass die Gasströme jedes Düsenpaares, die in einem spitzen Winkel zur Senkrechten nach unten gerichtet sind, aufeinandertreffen und dann einen gemeinsamen Blasstrom bilden.
Die Düsen jeder Düsenreihe haben, wie erwähnt, einen gewissen Abstand voneinander, damit durch diese Zwischenräume die das Gebläse umgebenden atmosphärischen Gase zu dem angegebenen Zweck hindurchgesaugt werden können.
Die Gasströme und die von ihnen ausgezogenen Fasern werden von einem Schacht 20 aufgenommen, der zweckmässig die in der Zeichnung dargestellte Form hat und zu einem durchlässigen Förderband 22 führt, auf dem die Fasern 23 sich ablegen und eine Matte bilden. Unter dem oberen die Fasern aufnehmenden Trum des Förderbandes befindet sich ein Saugkasten 24 mit Saugleitung 25, durch welche das Ablegen der Fasern und die Bildung einer Matte aus diesen unterstützt wird. Durch eine in die Rückwand des Schachtes 20 eingebaute Sprühvorrichtung 27 können Schmier-, Überzug- oder Bindemittel auf die entsprechenden Fasern aufgebracht werden.
Das Ausziehen der Fasern entsprechend der vorliegenden Erfindung ist vor allem durch die Fig. 3 anschaulich dargestellt. Der grösseren Deutlichkeit halber sind innerhalb des Bereiches, in welchem
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die Peitschbewegungen auftreten, nur einige Fasern dargestellt, während in Wirklichkeit eine grosse Anzahl solcher Fasern gleichzeitig und dicht beieinander erzeugt werden. Aus den dünnen Nippeln 13 fliessen geschmolzene Glasströme 35 in die Blasströme hinein, welche aus den Düsen des Gebläses 15 austreten. Von diesen Glasströmen sei ein Strom 35'näher beobachtet. Beim Auftreffen des Stromes 35' auf die Blasströme wird ein Teil des ersteren zu einer Schleife 36 nach unten gezogen.
Der folgende Teil 37 des gleichen Glasstromes soll von dem Gasstrom jedoch nicht in der gleichen Weise beeinflusst worden sein, sondern bleibt für einen unendlich kleinen Bruchteil einer Sekunde in einem etwas ruhigeren Zustand in der Nähe des Gebläses. Bei der Vorwärtsbewegung der Schleife 36 werden beide Seiten derselben zu grosser Feinheit ausgezogen. Gleichzeitig mit dem Ausziehen der Faserschleife 36 kann die Bildung weiterer Schleifen 38 und einer weiteren grossen Schleife 39 vor sich gehen, die alle den verschiedensten Ziehkräften unterworfen und damit gleichzeitig zu grösster Feinheit ausgezogen werden. Derartige Schleifenbildungen und Ziehvorgänge finden in dem gesamten Bereich der Peitschbewegungen gleichzeitig für alle Glasströme statt.
Dabei werden die einzelnen Glasströme infolge der Peitsch-oder Flatterbewegung nicht nur mit der gewünschten Feinheit ausgezogen, sondern sie werden auch durcheinandergeworfen und miteinander verschlungen, so dass sich auf dem Förderband 22 (Fig. 1) eine Matte bildet, deren Fasern weit mehr als bisher möglich sich nach zahllosen verschiedenen Richtungen erstrecken, über-und ineinandergehen und sich miteinander verfilzen.
Je nach der Wahl der Gasströme können deren Wirbelungen und Peitschbewegungen derart gestaltet werden, dass es möglich ist, die entstehenden Fasern zu zerreissen und dadurch Fasern von Stapellänge zu bilden, was manchmal wünschenswert ist.
Ausser Glas können im Sinne der Erfindung auch andere Stoffe verwendet werden, die bei Erhitzung einen zähflüssigen oder viskosen Zustand annehmen, und, wenn sie in Form von Strömen oder Strahlen in die Gasströme eingeführt werden, sich ausziehen lassen und allmählich erstarren.
Derartige Stoffe sind beispielsweise ausser Glas die verschiedensten Silikate, Schlacken, Minerale, Melasse, Zucker, Siegellack, Wachse, Harze und Gummi.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Glas und andern Stoffen durch Ausziehen flüssiger Masseströme dieser Stoffe durch sie aufnehmende und mitreissende gasförmige Blasströme, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Masseströme gleichzeitig an verschiedenen Punkten ihrer Länge in verschiedenen Richtungen wirkenden Ziehkräften ausgesetzt und infolgedessen hin und her gepeitscht werden, indem für das Ausziehen Gasströme verwendet werden, die, im Querschnitt betrachtet, Zonen verschiedener Geschwindigkeit oder seitliche Bewegungskomponenten oder beides haben.