DE1003924B - Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlich gezogener, ueberzogener Mineralfaeden - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlich gezogener, überzogener Mineralfäden, vorzugsweise Glasfäden, an die das Überzugsmaterial seitlich herangeführt wird.

Es ist bekannt, die geschmolzenen Glasströme in dünne, kontinuierliche Fäden, vorzugsweise auf einer vertikalen Bahn durch einzelne Kugeln oder Streifen aus einem Uberzugsmaterial hindurchzuziehen. Die Fadenbahnen verlaufen dabei über die Aufbringfläche einer Überzugsvorrichtung, die das Überzugsmaterial liefert, das in Form einer von der eigenen Oberflächenspannung zusammengehaltenen Kugel od. dgl. in die Fadenbahn vorsteht. Bevor man die Fäden jedoch unter stabilen Betriebsbedingungen durch solche aus Uberzugsmaterial bestehenden Körper hindurchziehen kann, müssen sie angenetzt werden. Bei der bestimmten Oberflächenspannung und Affinität des Überzugsmaterials zu Glas ist es jedoch schwierig, die Fäden gegen die Wirkung der Oberflächenspannung des Überzugsmaterials anzunetzen, wenn nur die geringen Ausziehkräfte an der Zuführungsvorrichtung zur Verfügung stehen. Die Schwierigkeiten ergeben sich dadurch, daß die sich selbst tragenden Überzugsmaterialkugeln od. dgl., durch die die Fäden hindurchgezogen werden müssen, senkrecht zur Fadenbahn vorstehen und die Fäden häufig seitlich aus ihrer geraden Laufrichtung wegen der mangelnden Straffung ablenken, durch die sonst die Fäden in ihrer Laufrichtung fixiert würden. Eine richtige Straffung der Fäden bietet jedoch einen besseren Widerstand gegen eine seitliche Verschiebung, so daß die Fäden vom Überzugsmaterial leichter festgehalten werden.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, durch die die erwähnten Nachteile beseitigt werden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch zwischen Zuführungsvorrichtung und Überzugsvorrichtung angeordnete Mittel, durch welche die Spannung der Fäden von dieser Stelle bis zur Aufspulvorrichtung vergrößert werden kann.

Als die Zugkraft ausübende Vorrichtung wählt man vorzugsweise als Eingriffsfläche eine Schiene od. dgl., die mit den Fäden in Reibungseingriff steht und derart die die Fäden streckende Kraft erzeugt. Besonders zweckmäßig ist es, die Eingriffsfläche zur Erzeugung verschiedener Spannungen verstellbar zu machen. Vorteilhaft besteht die Eingriffsfläche aus Graphit oder weist einen Graphitbelag auf. Sie kann auf der Seite der Überzugsvorrichtung oder auf der dieser gegenüberliegenden Seite der Fäden angeordnet sein.

Gegebenenfalls kann man die die Zugkraft ausübende Vorrichtung auch als wenigstens ein Gebläse ausbilden, durch welches Blasströme gegen die Fäden

Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlich gezogener, überzogener Mineralfäden

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne (Westf.), Sctiaeferstr. 60

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. August 1954

Harry B. Whitehurst und William P. Warthen,

Newark, Ohio (V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

zur Steigerung ihres Zuges gerichtet werden. Eine andere Möglichkeit, die Spannung der Fäden von der Überzugsrolle bis zur Aufspulvorrichtung zu vergrößern, besteht darin, daß man bei einer Überzugs-Vorrichtung mit einer sich vorzugsweise über die ganze den Fäden zugewandte Seite erstreckenden Öffnung, aus der das Uberzugsmaterial, vorzugsweise ein Metall, gehalten durch seine Oberflächenspannung, austritt und auf die Fäden aufgebracht wird, die obere Lippe dieser Öffnung als Eingriffsfläche, vorzugsweise aus Graphit, zur Erhöhung der Spannung in den Fäden vor dem Durchlaufen des aus der Öffnung austretenden Überzugsmaterials ausbildet. Die als Eingriffsfläche dienende Lippe kann dabei gegen die Fadenbahn überhängend angeordnet sein. Man kann jedoch die als Eingriffsfläche dienende Lippe unter Zurücksetzen der Zuführungsvorrichtung und vorzugsweise doppelter Fadenführung auch nach rückwärts abgeschrägt ausbilden. Die untere Lippe dient bei diesen Vorrichtungen als Abstreifer zur Dosierung des Überzugsmaterials und ragt etwas nach vorn vor. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele für Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und zwar in

Fig. 1 und 2 eine Vorder- bzw. Seitenansicht einer Vorrichtung zur Herstellung von metallüberzogenen Glasfäden, bei denen die an der Aufbringstelle des Überzugsmetalls erwünschte Spannung in den Fäden durch eine Zugschiene od. dgl. erzeugt wird, die die

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geringe Spannung in den Schmelzströmen an den Öffnungen 12 zu wirken brauchen. Aus diesem Grunde müßten die Fäden von Hand in die von ihnen durchlaufene Metallmasse gestoßen werden und springen 5 oft bei Erschütterungen aus der Metallmasse heraus. • Versuche, die Spannung der Fäden zu erhöhen und damit ihr Eindringen und Haften im Metall zu verbessern, indem man auf die Fäden unterhalb der Überzugsvorrichtung eine höhere Spannung ausübt,

von

einer

Fäden oberhalb der Zuführungsstelle des geschmolzenen Metalls zu den Fäden berührt-;

Fig. 3 zeigt eine andere Art der Anordnung der Zugmaschine;

Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles der Anordnung nach Fig. 3;

Fig. 5- zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der ein Gebläse zur Erzeugung der Fadenspannung vorgesehen ist;

Fig. 6 zeigt eine für die Zwecke der Erfindung be- ίο führen zu keinem oder nur geringem Erfolg, da die sonders ausgebildete Überzugsvorrichtung für die Widerstandskräfte an der Zuführungsvorrichtung Metallüberzügen auf Glasfäden, nicht entsprechend gesteigert werden. Bei geringer

Fadenspannung beim Durchlauf der Fäden über die Oberfläche der Metallüberzugsvorrichtung entstehen nur kleine oder praktisch gar keine seitlichen Kraftkomponenten, die der Oberflächenspannung des geschmolzenen Metalls entgegenwirken und dadurch ein Eindringen der Fäden in das Metall ermöglichen würden.

Nach der Erfindung wird deshalb eine die Fäden erfassende Eingriffsfläche vorgesehen, die sich über die Breite der gesamten Fasergruppe erstreckt und in den Fäden eine Spannung an den Stellen erzeugt, an denen die Fäden durch das geschmolzene Metall hin-Oberfläche einer Metallüberzugsvorrichtung 14 und 25 durchlaufen.

über eine Schlichteaufbringwalze 18, bevor sie über Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2

ein mit., einer Rille versehenes, in der Spinnerei an
sich bekanntes Sammelglied 20 in einen Strang 19 gesammelt werden, der zur Spule auf dem Rohr 23 aufläuft, das von einer Wickelvorrichtung 21 angetrieben 30 Die Schiene besteht aus verschleißfestem Material, wird. Ein Fadenführer 22 mit zwei oder mehr wendel- beispielsweise Graphit, und weist eine so große oder spiralförmigen Ouerarmen bewegt den Strang Berührungsfläche für die Fäden auf, daß durch den längs der auf dem Rohr 23 sich aufwickelnden Spule entstehenden Zug oder Widerstand die gewünschte hin und her. Spannung in den Fäden an der Aufbringstelle des

Das geschmolzene Metall tritt aus der Öffnung 16 35 Metalls erzeugt wird. Der Eingriff der Schiene mit der Überzugsvorrichtung 14 aus und hängt vor dieser den Fäden ruft durch den Reibungswiderstand an der Öffnung in der Bahn der von den öffnungen 12 aus- Schiene in den Fäden oberhalb der Metallaufbringgezogenen Fäden 13. Das Metall bildet, gehalten fläche nach oben gerichtete Kräfte hervor, welche der durch seine eigene Oberflächenspannung, ein kugel- Wickelvorrichtung beim Ausziehen der Fäden über oder streifenartiges Gebilde 15, nachdem es über einen 4° die Metallüberzugsvorrichtung 14, die Schlichteüber-Kanal zwischen der Überzugsfläche und dem Behälter zugsvorrichtung 18 und das Sammelglied20 entgegen

Herstellung
und in

Fig. 7 ist eine andere Ausführungsform solchen Überzugsvorrichtung dargestellt.

In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 und 2 eine Vorrichtung zur Erzeugung von metallüberzogenen Glasfaden, die aus geschmolzenen, aus einer Zuführungsyorrichtung 11 - austretenden Glasströmen ausgezogen werden. Die Zuführungsvorrichtung 11 wird von einem Glasschmelzofen 10 versorgt. Die Schmelzströme treten aus den Öffnungen 12 aus und werden mit Hilfe einer Winde 21 in Fäden 13 ausgezogen. Diese Winde zieht die Fäden mit Abstand über die

hat diese Eingriffsfläche die Form einer schwenkbaren, oberhalb der Überzugsvorrichtung 14 in Berührung mit den Fäden stehenden Längsschiene 25.

der Überzugsvorrichtung 14 ausgetreten ist. Beim Durchlauf der Fäden entsteht eine Metallschicht auf den Fäden und vereinigt sich auf diesen zu einem festen Überzug.

Da das geschmolzene Metall 15 eine merkliche Oberflächenspannung hat, bietet es dem Eindringen der Fäden einen erheblichen Widerstand. Dieser Widerstand muß dadurch überwunden werden, daß

wirken.

Wie man aus Fig. 1 und 2 erkennt, muß die Schiene 25 nicht so stehen, daß sie die Fäden unter die Oberfläche des aus dem Schlitz austretenden geschmolzenen Metalls drückt, sondern kann auch auf der Seite der Überzugsvorrichtung angeordnet sein. Eine solche Anordnung entwickelt die erforderliche Spannung in den Fäden, so daß sie genügend gestrafft sind und in

man die Faden zur Einleitung des Überzugsvorganges 50 das geschmolzene Metall ohne Rücksicht auf dessen unter die Oberfläche dieses Metallgebildes stößt. Es Oberflächenspannung oder andere Widerstände hinhat sich jedoch herausgestellt, daß bei ausreichend eingedrückt werden. Außerdem kann man mit der gestrafften Fäden an der Auf bringstelle des geschmol- Zugschiene die Bahn der Fäden besser einregeln, so zenen Materials und beim Einbringen der Überzugs- daß die Fäden unmittelbar durch die Mitte der vorrichtung an der Stelle, wo das geschmolzene 55 Metallansammlung statt nur tangential zu dieser Metall unmittelbar in die Bahn der zu überziehenden verlaufen.

Fäden hängt, die Zugspannung eine seitliche Be- Vorzugsweise weist die schwenkbare Spannschiene

wegung der Fäden verhindert und diese sich selbst in 25 eine gekrümmte Oberfläche auf, so daß man die

das Material einbetten. Dieser Vorgang findet gemäß Art der Berührung von Schiene und Fäden und damit

der Erfindung zur Durchführung eines einfachen Ver- 60 die in diesen ausgebildete Spannung ändern kann, wo-

fahrens und Schaffung einer einfachen Vorrichtung Anwendung, um den Überzugsvorgang ohne Abänderung des üblichen grundsätzlichen Fadenausziehprinzips einzuleiten.

durch sich verhindern läßt, daß die Fäden brechen und Unterbrechungen des Ausziehvorganges auftreten. Die Anordnung ist ferner so gewählt, daß Schwingungen oder Vibrationskräfte in den Fäden an

Die Spannung im Fadenteil zwischen der Zufüh- 65 der Aufbringstelle des Metalls durch die Schiene 25 rungsvorrichtung und der Aufbringstelle des Metalls weitgehendst herabgesetzt oder gedämpft werden. Da an der Überzugsvorrichtung ist gewöhnlich außer- die Fäden durch das Überzugsmaterial gezogen werordentlich klein, da die von der Winde hervor- den können, ohne daß eine Berührung mit der Übergerufenen Ausziehkräfte nur gegen den normalen zugsfläche selbst notwendig ist, kann die Gesamt-Luftzug auf die Oberflächen der Fäden und die 70 spannung in den Fäden wegen des Vorhandenseins

Claims (1)

1. 5 6

   der Spannschiene sogar etwas herabgesetzt werden. die für die Stabilität der Fäden beim Durchlauf durch

   Dies ist der Fall, wenn die von der Schiene oberhalb die Überzugsmasse erforderlich ist! Die untere Lippe

   der Überzugsvorrichtung 14 entwickelte Spannung 56 ist entsprechend kleiner,'so daß die aus der öffnung

   geringer ist als die, welche in den Fäden unterhalb austretende Überzugsmasse gerade so weit austritt,

   der Überzugsvorrichtung bei Berührung der Fäden 5 daß die Fäden eingehüllt werden, mit der Überzugsfläche entwickelt würde. Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer

   Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der die schwenk- erfindungsgemäßen Metallüberzugsvorrichtung mit bare Spannschiene 35 auf der der Überzugsvorrich- einer in der unteren Lippe sitzenden Spannfläche, tung 14 gegenüberliegenden Seite der Fäden angeord- jedoch sollen in diesem Fall mehrere aus einer Büchse net ist. Bei dieser Anordnung dient die Spannschiene io in der Zuführungsvorrichtung 61 austretende Fadendazu, die Fäden in Eingriff mit der Aufbringfläche der reihen überzogen werden. Das von der Zuführungs-Metallüberzugsvorrichtung zu bringen, was mitunter vorrichtung kommende Glas tritt aus den öffnungen erwünscht sein kann. Ansonsten ist jedoch die Funk- 62 in getrennten Reihen an der Unterseite aus. Beim tion dieser Spannschiene die gleiche wie die der Spann- Passieren der Überzugsvorrichtung 64 laufen die schiene nach Fig. 1 und 2. Sie soll durch Reibungs- 15 Fäden 63 in getrennten, einzelnen Reihen über die eingriff mit den Fäden eine Spannung unterhalb der obere Lippe 65 der Überzugsvorrichtung. Die Winkel-Schiene erzeugen, damit die Fäden zur zwangläufigen stellung der Fadenbahn ist hier etwas größer als bei Einbettung in die Überzugsmasse besser gestrafft der Anordnung nach Fig; 6, da die beiden Fadenreihen werden. in eine einzige Reihe gesammelt werden müssen. So-

   Fig. 4 zeigt die Spannschiene 35 vergrößert, so daß 20 mit ist ein etwas größerer Überhang der Zuführungsdie gegenseitige Stellung von Schiene 35, Fäden 33 vorrichtung 61 bezüglich der Überzugsfläche erforder- und Überzugsfläche besser erkennbar ist. Die Schiene lieh. Das in der Überzugsvorrichtung 64 enthaltene ist mit einer gekrümmten Oberfläche versehen, so daß geschmolzene Metall wird durch einen Kanal 67 zuihr Reibungseingriff mit den Fäden durch Drehen der geführt, durch den das Metall über eine oder mehrere Schienen um die Welle 36 verändert werden kann. 25 öffnungen in der Vorderfläche der Uberzugsvorrich-Die Schiene kann also durch Drehen in eine solche tung in die Bahn der zu überziehenden Fäden vor-Stellung verbracht werden, daß jede beliebige oder steht. Die untere Lippe 66 der Überzugsfläche ist enterforderliche Zugkraft oder Spannung in den Fasern sprechend abgeschrägt, so daß nur so viel Metall vorerhalten werden kann. Die seitliche die Fadenbahn ragen kann, daß die Fäden vollständig eingehüllt bestimmende Einstellung der Fäden kann ebenfalls 30 werden.

   durch Verstellen der Schiene um ihre Drehachse fest- Bei beiden Anordnungen, d. h. sowohl bei der Angelegt werden. Ordnung nach Fig. 6 als auch bei der nach Fig. 7,

   Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform einer steht die untere Lippe 56, 66 mit den Fäden nur unter Vorrichtung, bei der die Grundprinzipien der vor- ganz geringem Druck und so viel in Berührung, um liegenden Erfindung Verwendung finden und bei der 35 überschüssiges Metall von den Fäden nach ihrem die von der Zuführungsvorrichtung 41 austretenden Durchlauf durch die Hauptmenge des Überzugsmetalls Glasfäden 43 ihre Zugspannung durch Gebläse 45 er- abzuwischen, d. h,, die untere Lippe hat nur die Aufhalten, die oberhalb der Metallüberzugsvorrichtung 44 gäbe der Dosierung. Die Abmessungen der oberen beiderseits der Fäden angeordnet sind. DieGebläse45 Lippe sind so gewählt, daß für die jeweiligen Überweisen einen Schlitz auf, aus denen gegen die Fäden 40 zugsbedingungen die von jedem Faden berührte Fläche Luft unter solchem Druck austritt, daß sich ein auf so groß ist, daß der zur Stabilisierung und Selbstdie Fäden drückendes Luftpolster bildet und diese einleitung des Überzugsvorganges erforderliche Zug damit einen Widerstand gegen ihre Längsbewegung entsteht. Grundsätzlich reicht ohne die Widerstandserfahren, der überwunden werden muß, bevor die kräfte, die auf die Fäden oberhalb des Überzugs-Fäden über die Überzugsvorrichtung laufen, können. 45 bereiches aufgebracht werden, die Spannung in den Die gegenüberliegenden Gebläse sind leicht nach oben Fadenteilen über dieser Stelle nicht aus, um eine aus- oder unten gegen die Fäden geneigt, so daß sie ihren reichende Kontinuität des Betriebes zu gewährleisten, Blasluftstrom gegenseitig nicht blockieren können. weil normalerweise durch die Oberflächenspannung Bei dieser Anordnung kann das aus den Gebläsen aus- der Überzugsmasse und Vibrationen in: den Fäden diese tretende Medium gegebenenfalls außerdem auch zur 50 aus der Überzugsmasse herausgeschüttelt würden. Kühlung und zur Einstellung thermischer Bedingun-

   gen und Festigkeitseigenschaften der Glasfasern Patentansprüche:

   dienen. 1. Vorrichtung zur Herstellung kontinuierlich

   Fig. 6 zeigt eine neue Art einer Metallüberzugs- gezogener, überzogener Mineralfäden, an die das

   vorrichtung, bei der die Fadenspannfläche, die mit den 55 Überzugsmaterial seitlich herangeführt wird, geFäden im Eingriff steht und zur Herstellung der ge- kennzeichnet durch zwischen Zuführungsvorrichwünschten Straffung in den Fäden dient, unmittelbar tung (11) und Überzugsvorrichtung (14, 34, 44, in der Aufbringfläche der Überzugsvorrichtung selbst 64) angeordnete Mittel (25, 35, 45, 55, 65), durch angeordnet ist. Das aus der Überzugsvorrichtung 34 welche die Spannung der Fäden (13, 33, 43, 53, austretende geschmolzene Metall passiert einen Kanal 60 63) von dieser Stelle bis zur Aufspulvorrichtung 57 zu einer Fläche, von der das Metall in die Bahn (23) vergrößert werden kann, der Fäden 53 vorstellt. Diese kommen mit der oberen 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geLippe 55 der Überzugsfläche in Berührung, und somit kennzeichnet, daß die die Zugkraft ausübende Vorgreifen die aus dem aus der Zuführungsvorrichtung 51 richtung als Eingriffsfläche (25, 35, 55, 65) mit austretenden Glas ausgezogenen Fäden 53 auf diese 65 den Fäden im Reibungseingriff steht und derart Lippe 55, welche die Zugspannung in dem Teil der die die Fäden streckende Kraft erzeugt. Fäden liefert, die durch die aus dem Kanal 57 aus- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch tretende Metallmasse hindurchlaufen. Die obere Lippe gekennzeichnet, daß die Eingriffsfläche (25, 35) 55 ist dementsprechend mit einer genügend großen zur Erzeugung verschiedener Spannungen verstell-Kontaktfläche versehen, um die Spannung zu erzeugen, 70 bar ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsfläche (25, 35) aus Graphit besteht oder einen Graphitbelag aufweist.

   5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsfläche (25, 35) auf der Seite der Uberzugsvorrichtung sitzt.

   6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingriffsfläche (25, 35) auf der der Überzugsvorrichtung gegenüberliegenden Seite angeordnet ist.

   7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Zugkraft ausübende Vorrichtung durch wenigstens ein Gebläse (45) gebildet wird, durch welches Blasströme gegen die Fäden (43) zur Steigerung ihrer Zuges gerichtet werden.

   8. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer sich vorzugsweise über die ganze den Fäden zugewandte Seite erstreckenden Öffnung, aus der das Überzugsmaterial, vorzugsweise ein Metall, gehalten durch seine Oberflächenspannung, austritt und auf die Fäden aufgebracht wird, dadurch ■gekennzeichnet, daß die obere Lippe dieser Öffnung als Eingriffsfläche f55, 65), vorzugsweise aus Graphit, zur Erhöhung der Spannung in. den Fäden vor dem Durchlaufen des aus der Öffnung austretenden Überzugsmaterials ausgebildet ist.

   9. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine als Eingriffsfläche (55) dienende Lippe gegen die Fadenbahn überhängt (Fig. 6).

   10. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine als Eingriffsfläche (65) dienende Lippe unter Zurücksetzen der Zuführungsvorrichtung und vorzugsweise doppelter Fadenzuführung nach rückwärts abgeschrägt ist (Fig. 7).

   11. Überzugsvorrichtung nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß seine untere Lippe (66) als Abstreifer zur Dosierung des Überzugsmaterials etwas vorragt (Fig. 7).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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