<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE ET DISPOSITIFS POUR LA FABRICATION DE? FILS OU FIBRES DE 'VERRE.
La présente invention a pour objet un procédé et des dispositifs pour la fabrication de fils ou fibres de verre qui peuvent, notamment, être utilisés dans la confection de ouate isolante, de: tissus, etcs,..
Ce procédé, du type suivant lequel les fils ou fibres de verre sont obtenus à partir d'un filet de verre fluide que l' on étire, est caractérisé en ce que l'on forme ce filet en ame- nant le verre fluide, par exemple d'un four à bassin, à des éléments filiformes, ou à des pièces:se. terminant par un élément
<Desc/Clms Page number 2>
filiforme, sur la surface desquels passe le verre et à l'extrémité desquels le verre sort sous la forme d'un mince filet.
Conformément à l'invention lé verre peut s'écouler le long des éléments filiformes et s'échapper de leur pointe sous l'action de la gravité ou sous l'action de moyens mécaniques ou physiques convenables ou par la combinaison de ces deux actions.
L'invention se caractérise en outre par le fait que les éléments filiformes sont chauffés directement et indépendamment du verre et servent au réglage de la température de verre formant le filet. On peut ainsi modifier les conditions de formation du filet, et notamment régler le débit du verre s'écoulant le long de l'élé- ment filiforme, indépendamment de la température du verre du bassin.
De plus, l'invention prévoit que ce chauffage des élé- ments filiformes peut être utilisé pour surchauffer le verre s'é- coulant le long des dits éléments. Ce surchauffage est remarquable en ce sens que l'élévation de température est plus forte dans la partie du verre en contact avec l'élément filiforme que dans sa partie périphérique, de telle sorte que le centre du filet qui s' échappe de l'élément filiforme est à une température notablement plus élevée que la partie extérieure. De cette particularité il ré- sulte l'avantage que le fil de verre obtenu est dans un état de distribution de température qui le rend plus apte à acquérir sous l'action d'un refroidissement brusque le régime de tension qui ca- ractérise i'état de trempe.
On sait en effet que pour réaliser cet état on doit refroidir plus rapidement les couches extérieures que le coeur des objets ; cette condition est d'autant plus facilement atteinte que la partie centrale des objets est, avant la trempe, à une température plus élevée que l'extérieure.
Les éléments filiformes peuvent être en toute matière convenable. Le choix de la matière est déterminé en particulier par les. conditions de chauffage des éléments, la résistance à l' action chimique de verre, et également par la forme et la disposi-
<Desc/Clms Page number 3>
tion même que l'on est amené à donner aux dits éléments. On peut, suivant le cas, utiliser du platine, platine rhodié, tungstène, graphite, certains réfractaires etc...
Le chauffage de l'élément filiforme peut être réalisé par induction au moyen de courants à haute fréquence, les courants induits étant développés dans l'élément lui-même; mais on peut également chauffer l'élément en faisant passer'directement un courant électrique dans ce dernier qui est alors considéré comme résistance.
On peut également chauffer l'élément par conductibilité thermique en chauffant directement une de ses parties mise en contact avec un organe chauffant.
Un autre moyen particulièrement applicable lorsque les éléments filiformes sont plongés dans un bain de verre, consiste à faire jouer à ces éléments le rôle d'électrodes pour faire passer un courant électrique dans le bain ; dans ce but, on peut diviser les éléments filiformes en groupes distincts au point de vue électrique et faire jouer à chacun de ces groupes le rôle d'une électrode,ou bien on peut associer aux éléments filiformes constitués pour former une électrode une ou plusieurs électrodes auxiliaires de forme habitu-' elle et que l'on n'utilise pas pour la formation des filets de verre.
Bien entendu on peut combiner différents modes- de chauffage entre eux.
Le procédé suivant l'invention présente en premier lieu, sur lesprocédés connus, l'avantage de supprimer l'emploi des filières ou orifices étroits au travers desquels le verre est astreint à passer. A ce sujet il convient de remarquer que les filières, qui dans les procédés connus servent à la formation des fils de verre, , sont soumises nécessairement à un chauffage intense qui a pour effet d'en rendre l'usure très rapide. De plus ces organes sont d'un établissement coûteux et leur remplacement constitue une opération longue et délicate.
En outre, dans le procédé suivant l'invention, le verre prend,de lui-même, naturellement, la forme d'un filet et les fils ob-
<Desc/Clms Page number 4>
tenus présentent des qualités que ne possèdent pas les fils fabri- qués à partir de filières.
De plus ce procédé permet, comme il a été indiqué, de donner plus aisément aux fils de verre obtenus un certain état de trempe, cet état de trempe présentant, comme il est connu, des avan- tages notables. D'autres avantages du procédé suivant l'invention résultent notamment du fait que le verre forme sur l'élément une couche libre et que celle-ci peut en outre être obtenue aussi mince que l'on désire, car on peut l'amener à toute température voulue . du verre dans le four.On peut également régler cette température sans être contraint d'agir sur la température en agissant sur la longueur de l'élément, cette longueur pouvant être modifiée au cours de la fabrication des fils.
Il convient également de noter qu'en chauffant le verre par un élément qui est complètement entouré par celui-ci on obtient une utilisation totale de la chaleur que l'on a communiquée à l'élé- ment,
Pour étirer les filets on peut agir sur ces derniers de toute façon convenable, par exemple en les entraînant au moyen d'un courant de vapeur ou d'un fluide chaud quelconque, ou au moyen d'organes-mobiles ( rouleaux etc...).
On a décrit ci-après, simplement à titre d'exemple, quelques dispositifs pour la réalisation du procédé suivant l'inven- tion. Dans cette description on se réfère aux dessins ci-joints qui montrent :
Fig. 1 une vue en coupe d'un dispositif suivant l'in- ve ntion.
Figs. 2 et 3 des vues en coupe et de face d'une autre forme de réalisation.
Fig. 4 une vue en coupe d'une variante.
Fig. 5 une vue en coupe d'un four comportant un dispo- sitif suivant l'invention.
Fig.. 6 une vue en coupe longitudinale d'une variante du dispositif suivant l'invention.
@
<Desc/Clms Page number 5>
Fig. 7 une vue de détail d'une autre variante.
Figs. 8 et 9 des.vues de détail d'ensemble d'éléments filiformes pouvant être utilisés dans les dispositifs des figures 5 à 7.
Fig.10 une vue d'un dispositif suivant l'invention dans lequel l'élément filiforme est utilisé comme électrode de chauffage.
Dans la forme d'exécution représentée fig, 1 le fond du bassin 1 contenant le verre en fusion comporte des ouvertures 2. Au centre de chaque ouverture se trouve un élément filiforme 3 soutenu de toute façon appropriée, par exemple par un support 4 placé audessus du bain de verre, l'élément 3 se termine à sa partie inférieu. re par une pointe effilée 3a.
Sous l'action de la pesanteur le verre passe par chaque ouverture 2 et il s'écoule le long de l'élément filiforme 3 en l'entourant d'une mince pellicule. Le verre quitte ensuite la pointe 3 de l'élément filiforme sous la forme d'un mince filet 5.
L'écoulement du verre à travers l'ofifice 2 est conditionné' par sa température. En agissant par conséquent sur la température de l'élément filiforme dans la zone 6 on règle la température du verre dans cette même zone et par suite le débit d'écoulement du verre. De cette façon le débit ne dépend plus directement de la température du verre dans le bassin 1. La température du verre dans le bassin peut par suite être moins élevée que celle qui serait nécessaire pour obtenir un écoulement de débit convenable à travers l'orifice 2 non pourvu de l'élément filiforme chauffé.
Le chauffage de l'élément filiforme peut être réalisé par induction au moyen de la bobine 7 parcourue par ün courant à haute fréquence. A l'intérieur de la bobine, concentriquement à l'élément filiforme on peut disposer une gaine calorifuge. De façon générale le chauffage de l'élément filiforme peut être réalisé de façon à obtenir une action différente d'une région à une autre, de sorte qu'il est possible d'obtenir que le'verre suive une loi de variation de température donnée.
<Desc/Clms Page number 6>
La longueur de la partie de l'élément qui est recouverte par la couche de verre mince peut être modifiée à volonté en déplaçant verticalement le dit élément.
A sa sortie le filet 5 délivré par l'élément filiforme peut être converti en fils ou en fibres par tous moyens appropriés, par exemple par des souffleurs de vapeur ou de gaz chauds.
Dans la variante représentée figs. 2 et 3 le verre s'écoule de la surface libre du four à bassin I, par un trop plein, sur la cloison horizontale 8 et parvient à l'entrée de la pièce 9 constituée par une lame en forme de triangle. La pointe 9a de cette pièce est courbée vers le bas, pour lui donner une direction inclinée ou même verticale, et se termine par un élément en forme de fil.
Le verre fluide, qui s'écoule en nappe mince sur la pièce 9, s'échappe de la pointe 9a sous la forme d'un filet 5.
Le chauffage de l'élément peut être obtenu par contact de la pièce 9 avec la flamme d'un brûleur 10. L'importance de cette pièce peut être modifiée à volonté pour faire varier sa partie en contact avec la couche de verre, par exemple en la faisant coulisser horizontalement dans la cloison 8.
Dans la variante représentée fig. 4 le verre s'écoule de la surface libre du four à bassin I sur une pièce II ayant la forme indiquée. Cette pièce passe dans une gaine chauffante comportant un enroulement inducteur 70 Le verre, qui quitte la pointe IIa de l'élément sous la forme d'un filet, est étiré par des souffleurs de vapeur 12.
Dans ces formes d'exécution le filet de verre s'écoule sur la surface de l'élément filiforme sous l'action de la gravité.
Dans les formes d'exécution qui sont décrites ci-après, le filet de verre est entraîné par l'action d'une force auxiliaire.
Dans la forme d'exécution représentée fig. 5 les éléments filiformes 13,solidaires d'un support 17 qui peut être abaissé ou relevé, sont plongés dans le bain de verre I du four de fusion 14, leur extrémité effilée 13a faisant saillie hors de la surface
<Desc/Clms Page number 7>
libre du bain de verreo Des brûleurs 18 agissent sur l'extrémité 13a des éléments filiformes pour les porter à une haute température. Au-dessus des brûleurs 18 se trouve un souffleur 15 de vapeurs ou de gaz chauds.
Pour mettre en route le dispositif on abaisse le support. des éléments filiformes de manière à amener.: les extrémités 13a au-dessous du niveau du verre et on fait arriver de la vapeur ou des gaz chauds dans le souffleur 15. Cette vapeur ou ces gaz étant dirigés avec une grande vitesse vers le haut produisent une dépression dans la région située au-dessus des pointes des éléments filiformes. On relève alors le support 17 ce qui a pour effet de faire saillir les éléments filiformes recouverts d'une mince pellicule de verre. Cette pellicule étant chauffée par les brûleurs 18 devient très fluide et le verre soumis à l'entraînement provoqué par le souffleur 15 sréchappe des pointes des éléments filiformes sous la forme de filets 5 qui sont étirés en fibres 16 par les jets de vapeur.
On peut également, pour amorcer les dispositifs, plonger dans le verre, après immersion des éléments 13 de la quantité nécessaire, une grille ou une herse présentant un nombre de points d'amorçage correspondant au nombre des dits éléments, et on relève ensuite cette grille. Par ce moyen on produit une série de filets de verre verticaux dont l'origine coïncide avec les extrémités des éléments 13.
Il est à remarquer que l'on pourra, dans certains cas, se dispenser d'utiliser des brûleurs 18, la chaleur nécessaire pour obtenir une fluidité suffisante du verre à l'extrémité des éléments filiformes étant fournie uniquement par les gaz chauds du four. Dans ce cas les souffleurs de vapeur sont de préférence rapprochés de la surface libre du bain de verre.
Pour obtenir le réglage de la température des éléments filiformes on peut également utiliser une disposition telle que
<Desc/Clms Page number 8>
celle représentée fig. 6 qui diffère de la précédente par le fait que les éléments filiformes traversent complètement le bain de verre ainsi que le fond du four. Sur l'extrémité 13b de ces éléments faisant saillie hors du four on fait agir une source de chaleur telle que, par exemple, une flamme de brûleur.
Dans les formes d'exécution représentées figs.5 et 6, après que le dispositif a été'amorcé on peut proc'éder à un réglage de la hauteur des éléments filiformes pour obtenir la qualité désirée du produit. Ce réglage peut être tel que les extrémités des éléments filiformes soient complètement submergées, l'étirage des filets se faisant à partir de la surface libre du bain de verre à l'aplomb des extrémités des dits éléments.
Le dispositif suivant l'invention peut d'ailleurs être agencé pour que l'extrémité supérieure des éléments filiformes 13 soit toujours située au-dessous du niveau de la surface libre du bain de verre I, tout en étant suffisamment rapprochée de cette surface pour contrôler la formation du filet 16, c'est-à-dire; fixer la position du pied du filet et régler sa température, notamment dans sa partie centrale. Une telle disposition est représentée schématiquement sur la fig. 7.
L'amorçage du filet peut, dans ce cas, être obtenu d' une manière analogue à celle indiquée pour la disposition précé- dente. Cet amorçage est facilité par le fait qu'il n'est pas né- cessairement besoin de déplacer les éléments filiformes.
Les figures 8 et 9 représentent, à titre d'exemple, diverses dispositions d'éléments filiformes utilisables notamment dans les dispositifs tels que ceux représentés figs.5 et 7.
Dans la disposition de la fig. 8 la pièce 17, formant le support des éléments filiformes, est convenablement recourbée et présente des découpures laissant entrer celles des dents qui constituent les éléments filiformes 13.
<Desc/Clms Page number 9>
Dans la disposition de la fig. 9 des éléments filiformes 13 sont constitués par un fil métallique convenablement plié monté sur le support, 17. Ce fil métallique peut être alimenté par une source de courant et être ainsi porté à une température convenable.
Les différents dispositifs représentés aux figures 5 à 9 se prêtent particulièrement bien à réaliser, conformément à l'invention, un chauffage du verre contre les éléments filiformes en uti- lisant ceux-ci comme électrodes pour faire passer un courant dans le verre.
La figure 10 se rapporte à un exemple d'une telle réalisation. Cette figure est une vue en coupe du compartiment à partir ,duquel se fait l'étirage des fils, cette coupe étant effectuée suivant un plan perpendiculaire ou plan des éléments filiformes, Ceuxci sont représentés en 13 et sont reliés à la source de courant électrique; soit de manière à constituer dans leur ensemble les différentes électrodes nécessaires pour réaliser l'amenée du courant dans le bain et son départ, soit de manière à coopérer avec des électrodes auxiliaires pour réaliser le passage du courant. Sur la figure 10, on a simplement représenté l'amenée du courant à l'un des éléments filiformes au moyen du câble de jonction 19.
Pour localiser le chauffage dans certaines parties des éléments filiformes, il est prévu de protéger par une gaine isolante, au point de vue électrique, les parties des éléments filiformes que l'on désire exclure du fonctionnement en électrodes. Une telle gaine est représentée en 20. Elle peut être réglable en hauteur indépendamment de l'élément filiforme correspondant, de telle sorte que l'on peut modifier pour chaque élément la valeur de la surface qui est en contact avec le verre et par suite régler la densité du courant sur cette surface.
Dans tous les-cas le nombre des éléments filiformes peut être variable suivant le nombre des filets que l'on veut obtenir simultanément à partir d'un même récipient.
<Desc/Clms Page number 10>
Il doit être bien entendu que les indications qui précèdent, concernant les dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, n'ont été donnés qu'à titre d'exemple non limitatif. En particulier les éléments filiformes peuvent avoir toute disposition et forme convenableso A ce sujet il convient de noter que par " éléments filiformes" on doit entendre les éléments de faible section ayant une forme quelconque et se terminant par une pointe plus ou moins vive.