DE1029132B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Stoffen in viskosem Zustand, insbesondere von Glasfasern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Fasern aus mineralischen oder organischen Stoffen in viskosem Zustand und insbesondere auf die Herstellung von Glasfasern.

Die Erfindung betrifft besonders dasjenige bekannte Faserherstellungsverfahren, bei dem die zu verarbeitende geschmolzene Masse in einen Hohlkörper eingeführt wird, der sich mit hoher Geschwindigkeit um seine Achse dreht und in seinem Mantel mit Öffnungen versehen ist, durch die die Masse unter der Zentrifugalkraft in Form von feinen Strömen ausgeschleudert wird und diese einer Ziehwirkung unterworfen werden, durch die ihre Umwandlung zu Fasern erfolgt.

Die Erfindung besteht vor allem darin, daß in die den Mantel des Schleuderkörpers umgebende Zone, und zwar bis zu den Schleuderöffnungen hin und über die ganze Höhe des Mantels durch Brenner erzeugte Flammen hoher Temperatur gerichtet und auf die Masseströme von ihrem Austritt aus den Schleuderöffnungen an zur Einwirkung gebracht werden.

Für die Durchführung des Verfahrens benutzt man einen Schleuderkörper, der eine Mantelfläche erheblicher Höhe besitzt, auf der eine große Anzahl von Öffnungen in einer Anzahl von übereinanderliegenden Reihen verteilt ist. Bei einem derartigen Schleuderkörper werden die Wirbelströme, die sonst an der Mantelfläche des Schleuderkörpers auftreten, vermieden oder wenigstens stark verringert.

Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Flammen so gerichtet werden, daß sie mit ihrem Teil höchster Temperatur auf die Mantelfläche des Schleuderkörpers auftreffen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Flammen hoher Temperatur tangential oder im wesentlichen tangential zum Mantelumfang des Schleuderkörpers gerichtet, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Flammen hoher Temperatur eine Richtungskomponente erhalten, die in einer zur Drehachse des Schleuderkörpers senkrechten Ebene liegt und vornehmlich im Drehsinn des Schleuderkörpers verläuft. Die Brenner zur Erzeugung dieser Flammen werden dann so angeordnet, daß die Richtung der Ströme oder Flammen tangential oder im wesentlichen tangential zur Mantelfläche des Schleuderkörpers und geneigt zu dessen Drehachse verlaufen. Diese Arbeitsweise verhütet vor allem ein Zerreißen der Fasern, welches sonst durch die Stoßwirkung beim Auftreffen der Flammen auf den Mantel des Schleuderkörpers eintreten kann. Andererseits erleichtert diese tangentiale Richtung der Flammen die Bildung von langen Fasern, wobei die Flammen sich mit den in Bildung begriffenen Fasern auf einer verhältnismäßig langen Strecke in der an den Schleuder-

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus Stoffen in viskosem

Zustand, insbesondere von Glasfasern

Anmelder: Societe Anonyme des Manufactures

des Glaces et Produits Chimiques de Saint-Gobain, Chauny & Cirey, Paris

Vertreter: J. Schmetz, Patentanwalt, Aachen, Wilhelmstr. 80

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 28. Februar und 15. Juli 1955

Marcel Levecque, Saint-Gratien, Seine-et-Oise, und Maurice Charpentier, Rantigny, Oise (Frankreich), sind als Erfinder genannt worden

Öffnungen befindlichen Zone hoher Temperatur bewegen. Die Ergebnisse sind besonders günstig, wenn die Flammen auf die Mantelfläche des Schleuderkörpers mit einer Geschwindigkeit auftreffen, die der Umfangsgeschwindigkeit des Schleuderkörpers an der Mantelfläche entspricht.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die Flammen hoher Temperatur nach dem Auftreffen auf den Mantel des Schleuderkörpers so geleitet, daß sie sich mit den ausgeschleuderten Masseströmen bei deren Ausbreitung bewegen und diese während des Ausziehens zu Fasern umhüllen. Hierdurch wird das Ausziehen begünstigt und es lassen sich sehr feine Fasern von gleichmäßigem Durchmesser erzielen, auch wenn der Schleuderkörper eine Mantelfläche von beträchtlicher Größe besitzt.

Durch die gemäß der Erfindung um den Mantel des Schleuderkörpers geschaffene hohe Temperatur ist es möglich, die zu verarbeitende Masse mit einer niedrigen Temperatur in den Schleuderkörper einzuführen, wodurch dieser Körper und insbesondere seine Schleuderöffnungen eine größere Lebensdauer erhalten.

Besonders günstige Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn man mit Brenngas und Verbrennungsluft (Ver-

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brennungsgas) gespeiste Brenner benutzt, die eine sehr intensive Flamme liefern und so eingestellt werden können, daß der im Bereich des blauen Kegels der Flamme liegende wärmste Teil unmittelbar an den Schleuderöffnungen zur Wirkung kommt. Die Wirksamkeit der Flamme und ihre Temperatur läßt sich noch erhöhen, wenn man die der Mischkammer des Brenners zugeführte Luft mit Sauerstoff anreichert. Die Lenkung der Flammen derart, daß sie sich nach

mittel bedienen. So kann man mittels zugeführten Druckgases oder mittels eines Schaufelrades unter dem Schleuderkörper Blasströme erzeugen, die den Flammen nach dem Auftreffen auf den Mantel des 30 Schleuderkörpers eine Umlenkung erteilen, derart, daß sie sich mit den ausgeschleuderten Fasern fortbewegen. Ferner läßt sich die Umlenkung der Flammen durch besondere Leitflächen herbeiführen. Eine solche

In allen Fällen, wo besondere Hilfsmittel zur Umlenkung der Flammen zur Anwendung gelangen, ist es vorteilhaft, harte Flammen zu verwenden, d. h. Flammen, deren Ausstoßgeschwindigkeit für einen 5 Schleuderkörper mit einem Durchmesser von 20 cm und einer Drehgeschwindigkeit von 3000 Umdr./Min. mehr als 30 m/Sek. beträgt.

Es wurde weiter festgestellt, daß sich gute Ergebnisse erzielen lassen, wenn das Erhitzen aller Schleudern Auf treffen auf den Schleuderkörper mit den aus- 10 deröffnungen auf dem Mantel des Schleuderkörpers geschleuderten Fasern bewegen, läßt sich auf ver- gleichmäßig erfolgt. Das kann dadurch erreicht werschiedene Weise erzielen. den, daß man die Brenner, die die Flammen gegen

Zunächst kann dies dadurch erreicht werden, daß die Schleuderöffnungen richten, auf einem oder man weiche Flammen verwendet. Eine solche weiche mehreren den Schleuderkörper umgebenden Kreisen Flamme ergibt sich beispielsweise, wenn man für 15 anordnet. Wenn der Mantel des Schleuderkörpers einen Schleuderkörper mit einem Durchmesser von eine verhältnismäßig große Höhe hat, können zwei 20 cm und einer Drehgeschwindigkeit von 3000 Umdr./ oder mehrere Reihen von Brennern zur Erzielung der Min. für den Brennstoff und die Verbrennungsluft gleichmäßigen Beheizung der Schleuderöffnungen auf bzw. für deren Gemisch eine Geschwindigkeit von mehreren übereinanderliegenden Kreisen angeordnet weniger als 10 m/Sek. wählt. In diesem Fall werden 20 werden. Die erzeugten Flammen bestreichen dann die Flammen beim Auftreffen auf den Mantel des praktisch ununterbrochen die Umfangsfläche des Schleuderkörpers so umgelenkt, daß sie sich ohne Mantels des Schleuderkörpers. Gewünschtenfalls kön-Verwendung sonstiger Hilfsmittel in Richtung der nen zur Erzielung einer genauen Regelung der Besieh ausbreitenden Fasern bewegen. heizung die Brenner unabhängig voneinander mit dem Zur Herbeiführung der gewünschten Lenkung der 25 Brennstoffgemisch gespeist werden, wobei die ZuFlammen kann man sich aber auch besonderer Hilfs- sammensetzung und der Druck der Gemische für jede

Brennerreihe geändert werden kann. Auch kann man Änderungen in der Zahl der auf jedem konzentrischen Kreis liegenden Brenner vornehmen.

In der Zeichnung sind verschiedene Beispiele von Vorrichtungen zur Ausübung des Verfahrens gemäß der Erfindung dargestellt.

Bei diesen Vorrichtungen ist 1 der Schleuderkörper, der sich mit großer Geschwindigkeit, bei-Leitfläche ergibt sich, wenn man beispielsweise der 35 spielsweise 3000 Umdr./Min. um seine Achse dreht Mantelfläche des Schleuderkörpers selber eine ent- und in seinem Mantel mit mehreren, beispielsweise sprechende Form, z. B. Kegelstumpfform, gibt oder zwei bis zwanzig Reihen von Schleuderöffnungen 2 an dem Schleuderkörper unterhalb der Schleuder- versehen ist, durch welche die geschmolzene Masse, Öffnungen eine waagerechte Platte oder einen kegel- die in das Innere des hohlen Schleuderkörpers eingestumpfförmigen Schirm anbringt, auf die bzw. auf 4° führt worden ist, durch die Zentrifugalkraft nach den die Flammen nach dem Auftreffen auf den außen geschleudert wird. Die Schleuderöffnungen Schleuderkörper gelangen und dann in die gewünschte
Richtung gelenkt werden.

Man kann auch in einem gewissen Abstand vom
Schleuderkörper um diesen herum Blasströme er- 45
zeugen, die so gerichtet sind, daß sie durch eine von
ihnen erzeugte Saugwirkung am Umfang des Schleuderkörpers die in der Entstehung befindlichen Fasern
und die sie begleitenden Flammen in einer gewünschten Richtung fortbewegen. Die so erzeugten Blas- 5° gegen den Umfang des Schleuderkörpers gerichtet ströme haben an sich das Bestreben, in der Nähe der werden, so daß sie über die ganze Höhe des Mantels Schleuderöffnungen einen Unterdruck zu erzeugen des Schleuderkörpers mit den Schleuderöffnungen 2 und zusammen mit den Flammen an den Schleuder- in Berührung kommen, wobei ihre Strömungsrichtung Öffnungen und in der den Schleuderkörper umgeben- eine Komponente bildet, die in einer zur Drehachse den Zone, in der sich die von den Flammen einge- 55 des Schleuderkörpers senkrechten Ebene liegt und in hüllten Fasern ausbreiten, die geeigneten Druckver- dessen Drehsinn verläuft. Die Brennerdüsen können hältnisse zu schaffen.

Die genannten Blasströme können von Düsen erzeugt werden, die auf einem zum Schleuderkörper
konzentrischen Kreis in einem solchen Abstand von ⁶°
diesem liegen, daß sich die heißen Flammen genügend
weit um den Schleuderkörper herum ausbreiten
können. Die Düsen können eine große Anzahl von
kleinen Blasöffnungen besitzen, durch die die Druckgasströme ausgestoßen werden. Das Ausstoßen der ⁶5 treffen dieser Flammen auf den Mantel des Schleuder-Druckgasströme kann in jeder gewünschten Richtung körpers werden sie so reflektiert, daß sie die aus den erfolgen. Zweckmäßig erfolgt sie parallel zur Dreh- Schleuderöffnungen austretenden Masseströme wähachse des Schleuderkörpers. Auf diese Weise erhält rend ihres Ausziehens zu Fasern umhüllen, man sehr günstige Ziehverhältnisse und Fasern großer Bei der Ausführung nach Abb. 5 werden die Flam-

Feinheit. 70 men 5, die zweckmäßig harte Flammen sind, mittels

haben einen Durchmesser von einigen Zehnteln Millimetern. Zweckmäßig liegen die Schleuderöffnungen in verschiedenen regelmäßig sich kreuzenden Reihen.

Gemäß den Abb. 1 bis 3 ist konzentrisch um den Schleuderkörper ein kranzförmiger Brenner 3 vorgesehen, der unten eine Anzahl von Düsen 4 besitzt, durch die Flammen 5 hoher Temperatur austreten Die Düsen sind so angeordnet, daß die Flammen

dabei so -angeordnet sein, daß sie die Flammen tangential zur Mantelfläche des Schleuderkörpers in Ebenen richten, die senkrecht zur Drehachse liegen. Bei der Ausführung nach Abb. 4 richten Brenner 3 mit weicher Flamme ihre Flammen 5 gegen die Schleuderöffnungen, und zwar derart, daß der heißeste Punkt der Flammen sich unmittelbar am Mantel des Schleuderkörpers befindet. Beim Auf-

Blasdüsen 8 umgelenkt. Diese Düsen liegen unterhalb des Schleuderkörpers zweckmäßig auf einem zum Schleuderkörper konzentrischen Kreis und wirken unmittelbar derart auf die Flammen, daß diese umgelenkt werden und dabei die in der Bildung begriffenen Fasern umhüllen.

Bei der Ausführung nach Abb. 6 treffen die Flammen 5, nachdem sie mit dem Mantel des Schleuderkörpers in Berührung getreten sind, auf einen aus einer kreisförmigen Platte 9 bestehenden Leitkörper, der die Flamme in der gewünschten Richtung umlenkt.

Bei der Ausführung nach Abb. 7 besteht der Leitkörper aus einem kegelstumpfförmigen Schirm 10, der fest an der Unterseite des Schleuderkörpers sitzt.

Bei der Ausführung nach Abb. 8 hat die Mantelfläche des Schleuderkörpers selbst Kegelstumpfform und bewirkt daher von sich aus die gewünschte Fl ammenumlenkung.

Bei der Vorrichtung gemäß Abb. 9 sind Brenner 3, denen ein mit Sauerstoff angereichertes Gemisch zugeführt wird und die eine Flamme mit einer Temperatur von 1700° C oder mehr entwickeln, in der Nähe des Schleuderkörpers um diesen herum angeordnet und richten ihre Flammen 5 derart gegen die Schleuderöffnungen, daß sich der heißeste Punkt der Flammen unmittelbar an der Mantelfläche des Schleuder körpers befindet.

Durch Blasorgane 11, die auf einem den Schleuder körper umgebenden Kreis liegen, können senkrecht von oben nach unten Druckgasströme 12 gerichtet werden. Dabei ist der Abstand der Blasorgane vom Schleuderkörper so gewählt, daß die Fasern und die sie umgebenden heißen Flammen sich über eine gewisse Strecke ausbreiten, bevor die Druckgasströme 12 auf sie treffen.

Während des Arbeitens der Vorrichtung kann es vorkommen, daß von dem Schleuderkörper Tropfen ausgeschleudert werden, die sich nicht zu Fasern umwandeln. Diese Tropfen werden weniger stark von den Flammen mitgenommen und fliegen gegen das Gehäuse 13, an dem sie außerhalb der Auffangzone der Fasern herabfallen. Die Tropfen bzw. die daraus sich bildenden Perlen werden also nicht mit den Fasern vermischt.

Bei der Ausführung nach Abb. 10 besitzen die Brenner 3 zwei Kammern 3 a und 3 b, die mit Brennstoff und Verbrennungsluft gegebenenfalls in verschiedenen Mengen und unter verschiedenen Drücken gespeist werden.

Claims (18)

Patentansprüche: 55

1. Verfahren zur Herstellung von Fasern aus Stoffen in viskosem Zustand, insbesondere von Glasfasern, bei dem die viskose Masse durch Schleuderkraft aus einem mit hoher Geschwindigkeit sich drehenden Hohlkörper in Form feiner Ströme durch im Mantel dieses Körpers in einer oder mehreren Reihen übereinander angeordnete öffnungen ausgeschleudert und von Flammen hoher Temperatur erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Flammen die den Mantel des Schleuderkörpers umgebende Zone, und zwar bis zu den Schleuderöffnungen hin und über die ganze Höhe des Mantels erfassen und auf die Masse ströme von ihrem Austritt aus den Schleuder-Öffnungen an zur Einwirkung gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen hoher Temperatur tangential oder im wesentlichen tangential zum Mantelumfang des Schleuderkörpers gerichtet werden.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen hoher Temperatur eine Richtungskomponente erhalten, die in einer zur Drehachse des Schleuderkörpers senkrechten Ebene liegt und vornehmlich im Drehsinn des Schleuderkörpers verläuft.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Drehsinn des Schleuderkörpers gerichteten Flammen eine Geschwindigkeit erhalten, die beim Auftreffen auf den Mantel des Körpers dessen Umfangsgeschwindigkeit entspricht.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen hoher Temperatur nach dem Auftreffen auf den Mantel des Schleuderkörpers so geleitet werden, daß sie sich mit den ausgeschleuderten Masseströmen bei deren Ausbreitung bewegen und diese während des Ausziehens umhüllen.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen so gerichtet werden, daß sich ihr Teil höchster Temperatur am Umfang des Schleuderkörpers befindet.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiche Flammen verwendet werden, die am Umfang des Schleuderkörpers reflektiert werden und dabei den gleichen Weg wie die in der Bildung befindlichen Fasern nehmen.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb des Schleuderkörpers Blasströme erzeugt werden, die derart gegen die auf den Mantel des Schleuderkörpers treffenden Flammen gerichtet werden, daß diese in die Richtung der aus den Schleuderöffnungen tretenden Masseströme gelenkt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flammen nach Auftreiben auf den Mantel des Schleuderkörpers durch Leitflächen in die Bewegungsrichtung der ausgeschleuderten Masseströme umgelenkt werden.

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch um den Schleuderkörper herum mit Abstand von diesem Druckgasströme erzeugt werden, die die in der Ausbreitung befindlichen Fasern mit den sie begleitenden Flammen in eine gewünschte Richtung lenken.

11. \^rorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Flammen mit Brenngas und Verbrennungsluft (Verbrennungsgas) gespeiste Brenner (3) dienen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenner (3) auf einem oder mehreren, den Schleuderkörper konzentrisch umgebenden Kreisen verteilt sind, die in verschiedenen Ebenen liegen und gegebenenfalls unabhängig voneinander gespeist werden.

13. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Schleuderkörper auf einem zu diesem konzentrischen Kreis mit Druckgas gespeiste Blasorgane (8) zur Erzeugung der gegen die Flammen zu richtenden Blasströme angeordnet sind.

14. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprächen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Schleuderkörper eine über dessen Mantel vorstehende kreisförmige Leitplatte (9) für die Umlenkung der Flammen vorgesehen ist.

15. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den Ansprüchen 5 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß an die Unterseite des Schleuderkörpers ein kegelstumpfförmiger Schirm (10) zur Umlenkung der Flammen und leichteren Abführung der Fasern vorgesehen ist.

16. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche des Schleuderkörpers Kegelstumpfform hat.

17. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Druckgasströme (12) eine den Schleuderkörper mit Abstand konzentrisch umgebende Ringblasdüse vorgesehen ist, deren Austrittsschlitze gegebenenfalls so liegen, daß die Druckgasströme parallel zur Achse des Schleuderkörpers verlaufen.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleuderkörper in seinem Mantel zwei oder mehr Reihen von Schleuderöffnungen (2) aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 865 641.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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