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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern und Fäden aus
schmelzflüssigen Stoffen, wie Glas u. dgl. Gegenstand der Erfindung ist ein einfaches
Herstellungsverfahren für die Erzeugung von Fasern und Fäden aus schmelzflüssigen
Stoffen, bei dem das schmelzflüssige Gut einem an seiner Oberfläche tellerartig
ausgebildeten Körper zugeführt wird, dessen Oberfläche von der Mitte aus mehr oder
weniger stark bis zum Rande steigt und vorzugsweise am Rande selbst einen flachen
oder gar ebenen Kranz aufweist. Die Zuführung der Masse erfolgt beim Gegenstand
der Erfindung etwa in der Mitte. Die Fäden entstehen, indem die Masse vom Tellerrand
abgeschleudert wird. Der Vorzug des neuen Verfahrens gegenüber der Verwendung einer
Schleuderscheibe beruht darin, daß die zugeführte schmelzflüssige Masse bei ihrem
Auftreffen auf dem Teller ein schmelzflüssiges, wenn auch flaches Bad vorfindet,
das sich ebenfalls in Umlauf befindet. In dieser Masse verteilt sich das neu hinzutretende
schmelzflüssige Gut in der Art, daß es auch dann eine ausgeglichene Oberfläche einnimmt,
wenn es nicht genau in der Mitte der Umlaufkörper zugeführt wird. Da die Schleuderkraft
nach dem Rande des Tellers zu steigt, wird die Schwerkraft der Masse so weit überwunden,
daß sie, in einer dünnen Haut auf dem Kranz gleichmäßig verteilt, an den Rand gelangt
und von hier in bekannter Weise abgeschleudert wird. Infolge der ausgeglichenen
Verteilung, die sich beim Gegenstand der Erfindung über den ganzen Rand des Tellers
oder den überwiegenden Teil davon erstreckt, ist die auf einen Randteil entfallende
Menge sehr gering, und der Zufluß am Rande so gleichmäßig, daß besonders feine und
längere Fäden entstehen. Um den Ausgleich der Masse vor ihrem Abschleudern
noch
zu erhöhen, kann der Querschnitt durch die Oberfläche des Tellers noch wechselnde
Steigungen aufweisen.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens kann die umlaufende
Scheibe mit einem koaxial angeordneten Mantelgefäß mit einer durchbrochenen Wandung
umschlossen werden. Die abgeschleuderten Fäden kommen dann auf der inneren Mantelfläche
schleierartig zur Ablagerung, wobei sie infolge des im Mantelraum herrschenden Überdruckes
und der Zentrifugalkraft die Neigung haben, auf dieser Fläche liegenzubleiben. Durch
die Anordnung der Löcher in der Wandung wird die Abfuhr des Luftstromes so geregelt,
daß er die Bildung der Fäden und ihre Beschaffenheit noch besonders günstig beeinflußt.
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Der beschriebene Mantel läuft entweder gleichsinnig oder entgegengesetzt
zum Schleuderteller um, wobei die Geschwindigkeiten abgewandelt werden können. Insbesondere
kann die Herstellung der Fasern betrieben werden, indem der Mantel stillsteht. Je
nach der Bewegung des Mantels ergeben sich andere Wirkungen, die für die verschiedenen
Zwecke im Einzelfall erwünscht sind und durch die Mantelgeschwindigkeit herbeigeführt
werden können. Von den Regelmöglichkeiten seien im folgenden beispielsweise drei
Fälle genannt: i. Die Geschwindigkeiten der Schleuderscheibe und des Mantels unterscheiden
sich nur wenig. Dann legen sich die abgeschleuderten Fäden in stark wechselnder
Richtung auf der Innenfläche des Mantels ab. Wenn sie fortlaufend abgezogen werden,
so bietet diese Art der Ablagerung eine besonders günstige Vorstufe zur Herstellung
eines Vorga.rnes, das hergestellt wird, indem der Schleier abgezogen, gedrillt und
angespult wird.
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a. Zwischen der Schleuderscheibe und dem Mantel bestehen erhebliche
Geschwindigkeitsunterschiede. In diesem Fall kann durch die Anlagerung des Fadens
an der Mantelfläche noch eine streckende Wirkung auf den Fadenteil ausgeübt werden,
der sich in dem Raum zwischen Schleuderscheibe und Mantelfläche befindet. Hierdurch
wird der Faden noch zu größerer Gleichmäßigkeit und Feinheit verstreckt.
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3. Der Unterschied in den Umlaufsgeschwindigkeiten ist gegebenenfalls
durch Gegenläufigkeit des Mantels so erhöht, daß die Fäden abreißen und als Fasern
anfallen. Diese Fasern reißen dann nicht wie: bei den vorbenannten Anordnungen am
Rande des Gefäßes oder der Scheibe, sondern in dem Herstellungsraum an der Stelle
ab, wo die Viskosität der Fasern in ihrer Entstehung schon ein bestimmtes Maß überschritten,
die Festigkeit des Fadens dagegen ein bestimmtes Maß noch. nicht erreicht hat. Das
Ergebnis sind Fasern großer Feinheit ohne Schmelzperlen. Auch die Länge der Fasern
kann mit Hilfe der Mantelgeschwindigkeit beeinflußt werden.
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Der Temperaturbereich, in dem der Faden hergestellt und. mit Hilfe
des Mantels nachbehandelt wird, kann außerordentlich niedrig gehalten werden. Das
neue Herstellungsverfahren gestattet es insbesondere, schmelzflüssige Stoffe zu
Fäden zu verarbeiten., die ihre Viskosität innerhalb eines geringen Temperaturbereiches
stark ändern, also einen geringen Zähflüssigkeitsbereich haben. Es kann daher vorzugsweise
Anwendung auf Mineralien finden, die nicht wie die allgemein bekannten Gläser mit
hohen Zusätzen an Alkalien versetzt sind. Um auch die Steine mit geringem Viskositätsbereich
verarbeiten zu können, empfiehlt es sich, diese mit Hilfe von Öfen, wie Elektroöfen,
zu schmelzen, die die Erzeugung einer übe,rhitzte:i Schmelze ermöglichen. Es ist
auch möglich, solche Öfen als Vorherd zu benutzen.
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Die Temperaturen in dem Arbeitsraum, in dem die Fäden erzeugt ausgezogen
werden, können noch durch die besondere Anordnung von Wärmequellen in diesem Arbeitsraum
erhöht und geregelt werden. Ebenso kann es zweckmäßig sein, dem Arbeitsraum in der
Nähe des Mantels Kühlmittel in Form nicht vorgewärmter Luft zuzuführen. Dabei ist
es zweckmäßig, die Heiz- oder Kühlmittel unabhängig voneinander regelbar auszubilden.
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Der, durch die Zuführung der heißen Gase und der Zentrifugalkraft
auf der durchlochten inneren Mantelfläche liegende Überdruck kann noch von außen
her durch einen Saugzug so gesteigert werden, daß auch die Haftung der Fäden an
der Innenwand des Mantels noch erhöht wird.
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Der Mantel kann zylindrische Form haben oder auch zweckmäßiger@veise
so ausgebildet sein, daß er sich nach unten zusammenzieht und etwa kegelig oder
birnenförmig ist. Der Vorteil dieser Ausbildung liegt darin., daß die Zentrifugalkraft
in dein unteren Teil des Mantelgefäßes verringert wird.
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Es ist zwar schon bekannt, mit zwei umlaufenden Gefäßen verschiedener
Umlaufgeschwindigkeit zu arbeiten. Hierbei wurden jedoch nur die ausgeschleuderten
Glastropfen zu Fäden ausgezogen. Die äußere Trommel war mit Rechen versehen, an
denen die, Glasfäden haften sollten.
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Im Gegensatz zu dem Bekannten wird bei der neuen Erfindung ein schon
vorhandener Faden noch weiter verstreckt und in seinem Durchmesser herabgesetzt.
Da dabei besonders Wert darauf gelegt wird, daß der äußere Mantel weich arbeitet,
wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, mit einer durchlochten Mantelfläche zu arbeiten.
Das Erzeugnis fällt viel gleichmäßiger aus, als es möglich ist. wenn die Mantelfläche
einen Rechen trägt.
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Aus dem an der Mantelfläche abgelegten Fadenschleier kann in einfacher
Weise ein Vorgarn dadurch erzeugt werden, daß dieses durch eine oder mehrere Spindeln
abgenommen wird. Diese können so angeordnet werden, daß sie die gleiche Achse haben
wie der Mantel. Sie spulen, dann auf, ohne selbst umzulaufen. Eine andere Lösung
besteht darin, daß die Spulen am Mantelgefäß selbst angebracht sind und selbst auch
umlaufen.
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In der Zeichnung ist in Abh. i ein Teller mit einer schwach nach dem
Rande zu steigenden Bodenfläche dargestellt. Die etwa in der Mitte zugeführte Masse
nimmt beim Schleudern etwa. die im Schnitt in Linie i dargestellte Oberfläche ein.
Denkt man
sich eine Abweichung des herabfallenden. Strahles aus
der Mitte der Schleuderschelibe, so wird auch diese Masse zunächst das Bestreben
haben, sich in der Mitte zu sammeln und erst mit einer gewissen Verzögerung an den
Rand der Scheibe gebracht. Hierdurch wird aber die gewünschte gleichmäßigere Verteilung
der Masse über den Scheibenrand erreicht.
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In. Abb. z ist ein Tellerquerschnitt mit wechselnder Steigung dargestellt.
Hierbei werden Abweichungen in der Zuführung der Masse besonders in dem Bereich
des vertieften Teiles besonders nachhaltig ausgeglichen.
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In Abb. 3 ist der untere gewölbte Teil des Tellers bis nahe an den
Rand geführt.
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In Abb.4 ist eine entgegengesetzt gekrümmte Oberfläche des Tellers
gewählt worden. Diese führt dazu, daß der Messeschleier im äußeren Teil der Scheibe
besonders dünn. gehalten wird.
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In Abb.5 ist die gesamte Anordnung eines Schleudertellers mit Antriebsaggregat
und feststehendem koaxial angeordnetem Mantelgefäß dargestellt. Der Teller i wird
von dem Antriebsmotor 2 in Umdrehung gesetzt. Der Schmelzfluß 3 wird der Scheibe
aus dem Ofen 4 etwa in der :Mitte zugeleitet. Die abgeschleuderten Fäden werden
von einem koaxial angeordneten Mantels, der eine durchbrochene Wandung hat, aufgenommen.
Die Ablagerung der Fäden wird durch einen Ventilator 6 unterstützt, der die Warmluft
aus dem Schleuderraum 7 und dem Raum 8 absaugt und zum Vor-wärmer fördert. Unter
dem Mantel 5 sind Spulen 9 angeordnet, die den auf dem Mantel abgelegten Fadenschleier
abziehen und als Vorgarn aufspulen.
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Durch den Blasring io wird die Temperatur in dem Schleuderraum besonders
den Anforderungen des Betriebes entsprechend geregelt und der Fadenschleier gleichmäßig
herabgedrückt. Blasring i i wirkt ebenfalls temperaturregelnd. Der Schlitz 12 trägt
zur Temperaturreglung durch eine abgestimmte Frischluftzuführung bei. Der Zylinderraum,
der den Motor 2 umschließt, kann durch eine besondere Kühleinrichtung auf der dem
Motor zuträglichen Temperatur gehalten werden.
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In Abb. 6 ist die Anordnung für den Fall dargestellt, daß das Mantelgefäß
umlaufen, soll. Der Ofen i gibt den Schmelzfluß 2 durch die als Hohlachse 3 ausgebildete
Laufachse des Mantels 4 an die Schleuderscheibe 5 ab. Im übrigen kann die Anordnung
sinngemäß getroffen werden. Die Bewegungen des koaxial angeordneten Mantelgefäßes
können gleichsinnig oder entgegengesetzt zum Schleudergefäß gedacht werden, ohne
daß sich hierdurch grundlegende Unterschiede in der Ausführungsart notwendig machen.
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Abb.7 zeigt das Aggregat mit einer birnenförmügen Ausbildung des Mantels,
die es insbesondere erleichtert, den abgelegten Fadenschleier unten abzuziehen.
Verfahren zum Herstellen von Fasern oder Fäden aus Glas und ähnlichen in, der Hitze
plastischen Massen, bei denen das schmelzflüssige Gut einem umlaufenden Teller mit
nach dem Rande zu ansteigender Bodenfläche zugeführt und mit dessen Rand unter Fadenbildung
abgeschleudert wird, sind an sich ;bekannt, auch bei Arbeitsweisen, bei denen die
durch Ausschleudern erzeugten Glasfäden. an der Wandung eines koaxial angeordneten
mit regelbarer Geschwindigkeit umlaufenden Mantelgefäßes abgelegt werden und der
Fadenschleier gleichmäßig abgenommen und gegebenenfalls aufgespult wird.