DE1240220B - Verfahren zur Herstellung von Faeden aus festem, schmelzbaren Material - Google Patents

Description

Bundesrepublik Deutschland

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

DOId

Deutsche Kl.: 29 a - 6/30

Nummer: 1240 220

Aktenzeichen: O 7991VI b/29 a

Anmeldetag: 10. April 1961

Auslegetag: 11. Mai 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus zu Fäden ausziehbarem, schmelzbarem, festem Material, bei dem eine aus dem festen, schmelzbaren Material bestehende Masse in Drehung versetzt und ein Ende dieser Masse auf eine Temperatur oberhalb ihrer Erweichungstemperaturen erhitzt wird, um die erweichte Masse durch Zentrifugalkraft in Fäden aufzulösen.

Bei bisher bekannten Verfahren sind Vorrichtungen zum Ausziehen von Fäden erforderlich, welche die erweichten Fäden aufnehmen, bevor die Fäden verstreckt werden.

Bei einer bekannten Maßnahme muß hierbei ein Auffangkörper vorgesehen sein, welcher dazu dient, die radial abgeschleuderten Fäden aufzufangen. Das ist nachteilig, wenn das zu Fäden ausziehbare, schmelzbare, feste Material einen sehr hohen Schmelzpunkt aufweist, weil rein materialmäßig dann der Auffangkörper nicht mehr beherrscht werden kann. Es gibt praktisch keine Möglichkeit, den Auffangkörper aus Materialien herzustellen, deren Festigkeit noch ausreicht, um bei den in Frage kommenden hohen Temperaturen die Fäden zuverlässig auffangen zu können.

Bei einer anderen bekannten Vorrichtung wird ein Rotor verwendet, dessen Randzone geschwächt ist. Auch dieser Rotor muß aus einem Material hergestellt sein, dessen Festigkeit auch dann noch ausreichend groß ist, wenn der Körper das erweichte, schmelzbare Material, aus dem die Fäden ausgezogen werden, aufgenommen hat.

Auf Grund dieser Tatsachen sind die Anwendungsmöglichkeiten dieser Verfahren im Betrieb beschränkt.

Erfindungsgemäß soll dagegen ein Verfahren zur Herstellung von Fäden aus geeignetem, schmelzbarem Material angegeben werden, bei dem die Verwendung eines das geschmolzene Material umgebenden Körpers nicht mehr notwendig ist, ein solcher Körper vielmehr völlig in Fortfall kommt.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß die Erhitzung des Endes der in Drehung versetzten Masse durch mindestens einen mit so hoher Geschwindigkeit austretenden Gasstrahl aus heißen Verbrennungsprodukten vorgenommen wird, daß durch diesen Gasstrahl die Bewegungsrichtung der abgeschleuderten Fäden maßgeblich beeinflußt wird.

Bei einer besonderen Durchführungsform der Erfindung werden zwei Materialien zusammen behandelt, wobei diese Massen getrennt in Drehung versetzt werden.

Verfahren zur Herstellung von Fäden aus festem, schmelzbaren Material

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation,

Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. R. H. Bahr

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

Herne, Freiligrathstr. 19

Als Erfinder benannt:

Charles J. Stalego, Newark, Ohio (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 11. August 1960 (48 818)

Zweckmäßig wird bzw. werden die Masse oder Massen innerhalb des Strömungsweges des Gasstrahles in Drehung versetzt.

Vorteilhaft kann man auch so vorgehen, daß ein Gasstrahl solcher Stärke und Richtung gewählt wird, daß die geschwächten Fäden durch ihn in eine Sammelzone gefördert werden.

Es können auch unterschiedliche benutzt und so Fäden unterschiedlicher Zusammensetzung oder Fäden aus zwei Phasen verschiedener Zusammensetzung gebildet werden.

Nach der erfindungsgemäßen Maßnahme dienen die schnellen Gasstrahlen einerseits auf Erweichungstemperatur, andererseits dazu, die Fäden wenigstens teilweise zu längen, und die Fäden in eine vorgegebene Richtung zu zwingen. Hierdurch werden auch diejenigen Materialprobleme gelöst, die bisher dem Ausziehen von Fäden aus nur bei sehr hohen Tempe-

709 579/359

3 4

raturen erweichenden Materialien entgegenstanden. werden. Im allgemeinen ist die Feinheit der herge-

Damit fallen auch hochwärmebeständige Werkstoffe stellten Fasern eine direkte Funktion der Winkel-

zur Umgebung des geschmolzenen Materials fort. geschwindigkeit der Stangen oder Rohre. Durch die

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sehr schnellen aus dem Brenner austretenden Strahlen

sollen nun an Hand der Zeichnungen näher erläutert 5 werden die geschwächten Fäden auf einen Förderer

werden, in denen 22, der schematisch angedeutet ist und in Pfeilrich-

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Vorrichtung tung durch die Trommel23 angetrieben wird, auf-

zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geschleudert. Durch einen Vakuumbehälter wird die

zeigt; Masse der Fäden auf dem Förderer 22 angezogen.

F i g. 2 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung, wie io Von diesem wird sie abgeworfen und nach Wunsch

sie durch F i g. 1 gegeben ist, jedoch mit dem Unter- weiter verarbeitet oder verpackt,

schied, daß eine Doppelanlage für zwei Massen vor- Die Vorrichtung weist darüber hinaus Mittel zum

gesehen ist; Verschieben und Abziehen der Rohre oder Stangen

F i g. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform 15 auf. Eine Stange 24 ist mit dem Tisch 12 und mit

der Vorrichtung für zwei Massen im Schnitt; 15 einem in einem Zylinder 25 bzw. 25' wirkenden

Fig. 4 zeigt ein Detail der Vorrichtung nach Kolben verstiftet. Ein hydraulisches, unter Druck

F i g. 3 im Schnitt; stehendes Medium wird aus dem Sammler 26 dem

Fig. 5 zeigt, teilweise im Schnitt, eine abgeänderte einen oder anderen Ende des Zylinders 25 zugeführt,

Ausführungsform der Erfindung; schiebt den Tisch 12 vor und hält das Ende des

F i g. 6 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung ent- 20 Rohres oder der Stange 15 gegen Drehung und seitsprechend Fig. 3 bzw. 4; liehe Bewegung gesichert.

F i g. 7 zeigt eine Einzelheit im Schnitt. Bestehen die Stangen aus zwei verschiedenen

Die in Fig. 1 angedeutete Vorrichtung zur Her- Gläsern, so läßt sich eine Mischung von Fäden aus stellung von Fäden aus Glas oder einem anderen zu zwei verschiedenen Zusammensetzungen herstellen Fäden ausziehbaren, schmelzbaren Material zeigt ein 25 oder aber solche Fäden, die aus zwei Phasen vereingespanntes Rohr, dem ein Brenner zugeordnet schiedener Zusammensetzung gebildet sind. Der ist. Der Brenner stößt sehr schnelle, aus Flammen Brenner 43 erzeugt jeweils sehr schnelle Strahlen,
und Verbrennungsprodukten bestehende Strahlen aus. Nach der in Fig. 3 veranschaulichten, abgeänder-Die Flamme aus dem Brenner 27 erweicht das Ende ten Ausführungsform richtet ein einzelner, ringförder Stange oder des Rohres; die Zentrifugalkraft 30 miger Brenner 53 einen sehr schnellen Strahl in schleudert das erweichte Material von dessen Ende Richtung der Pfeile und wird benutzt, um sowohl das in Form von fädenbildenden Strömen ab. Der Strahl Ende der Stange oder des Rohres 44 und das Ende aus dem Brenner 27 schwächt die Fäden weiter und des Rohres 45 zu erhitzen als auch um die zentrifugal schleudert sie auf den angedeuteten Förderer. Relativ abgeschleuderten, Fäden bildenden Ströme in Längsfeine Fäden in der Größenordnung von 0,0025 mm 35 richtung zu strecken oder zu schwächen,
oder feiner werden durch Drehen einer Stange oder Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung umfaßt eine eines Rohres mit einem Durchmesser von 6,35 mm Mehrzahl von ringförmig angeordneten Brennern 54, und einer Drehgeschwindigkeit von 15 000 bis von denen jeder einen sehr schnellen, aus Flammen 20000 UpM hergestellt. Wesentlich größere Fäden und Verbrennungsprodukten bestehenden Strahl auf werden zusammen mit wesentlichen Mengen nicht- 40 das untere Ende eines senkrecht angeordneten Rohres fadenhaltiger Stoffe des geschmolzenen Materials bei oder einer Stange 55 aus Glas oder aus einem ande-Geschwindigkeiten in der Größenordnung von ren zu Fäden ausziehbaren, schmelzbaren Material 5000 UpM oder weniger in Abhängigkeit von den richtet. Das Rohr oder die Stange 55 wird von einem Eigenschaften der Stange abgeschleudert. von einer Welle 57 eines Motors 58 getragenen Futter

F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für die in 45 56 aufgenommen, so daß die Stange 55 in Drehungen

F i g. 1 nur schematisch angedeutete Maßnahme, mit versetzt werden kann, um zentrifugal Fäden bildende

dem Unterschied, daß zwei Stangen, die zweite fluch- Ströme abzuschleudern, die dann durch den Blas-

tend zur ersten, Ende an Ende vorgesehen sind. Beide strahl aus dem Brenner 54 in Längsrichtung gestreckt

Seiten der Doppelvorrichtung sind gleich aufgebaut, oder geschwächt werden. Der Motor 58 ist auf einer

die im Bild rechte Vorrichtungshälfte ist mit den 50 auf einem Teil 60, das von einem allgemein mit 61

gleichen Bezugszeichen unter Hinzufügung eines' be- bezeichneten Rahmen getragen wird, verschieblichen

zeichnet. Platte 59 angebracht. Die Platte 59 läßt sich mittels

Die Vorrichtung nach F i g. 2 weist einen drehbar einer Stange 62, die einen geeigneten Kolben in einem

gelagerten Tisch 12 bzw. 12' auf, der verschieblich Zylinder 63 trägt, um das Ende der Stange 55 zweck-

auf starr an dem Rahmen 14 festen Stangen 13 ange- 55 entsprechend am Brenner 54 zu halten, vorschieben

bracht ist. In einem Einspannfutter ist eine Stange oder zurückziehen. Der Förderer ist allgemein hori-

oder ein Rohr 15 aus Glas od. dgl. eingespannt. Ein zontal verlegt. Die Fäden werden auf diesem in der

Brenner 43 liefert praktisch senkrecht zur Richtung beschriebenen Weise gesammelt,

der beiden Stangen. Ist der Brenner gezündet, so Eine Mehrzahl von ringförmig angeordneten

richtet er eine Flamme auf das Ende der Stangen 60 Brennern 64 ist, wie in F i g. 5 veranschaulicht, auf

und erweicht einen Teil des schmelzbaren Materials. das Ende der Stange oder des Rohres 65 gerichtet.

Über das Einspannfutter ist die Stange mit einer einen Das Rohr oder die Stange 65 liegen in einem Futter

Treibriemen 21 aufnehmenden Riemenscheibe ge- 66, das in geeigneter Weise in einem auf Rädern

kuppelt. Bei angetriebenem Riemen 21 drehen sich oder Rollen 68 ruhendem Grundrahmen 67 drehbar

die Scheibe 20, das Futter sowie die Stangen. Die 65 gelagert ist. Eine Riemenscheibe 69 bildet baulich

unter der Einwirkung des Brenners erweichten Teile eine Einheit mit dem Futter 66 und wird von einem

beginnen von der Stange oder dem Rohr unter dem Riemen 70 und einem Motor 71 angetrieben, um die

Einfluß der Drehung zentrifugal abgeschleudert zu Stange 65 zu drehen. Eine geeignete Brennstoff-

Claims (4)

mischung wird dem Brenner 64 über das Rohr 72 zugeführt. Ein in der veranschaulichten Ausführungsform als elektrisches Widerstandselement 73 ausgeführter Vorerhitzer ist im ringförmigen Abstand vom Rohr oder der Stange 65 zwischen dem Brenner 64 und dem Futter 65 angeordnet. Wird dem Element 73 über die Leitungen 74 und 75 elektrischer Strom zugeführt, so läßt sich die Stange 65 vorerhitzen, so daß die Fadenbildung schneller, als es sonst möglich wäre, vor sich geht. An Stelle des Widerstandsvorerhitzers73 kann ein ähnlich angebrachter Induktionsvorerhitzer benutzt werden. Ein solcher Induktionsvorerhitzer kann aus einer das Rohr oder die Stange umgebenden Metallhülse und aus einem zweckentsprechend mit Strom versorgten und im radialen Abstand die Hülse umgebenden Induktor bestehen. Ein derartiger Induktor oder das Widerstandselement 73 können, falls gewünscht, die gesamte zur Fadenherstellung gemäß der Erfindung erforderliche Wärme zuführen. Teile des Rohres oder der Stange 44 und des radial im Abstand angebrachten Rohres45 der Fig. 3 sind in Fig. 6 veranschaulicht. Eine kristalline, glasige, einen hohen Modul aufweisende Substanz 76 liegt in dem Ringraum zwischen diesen. Wenn die Enden des Rohres 45 und des Rohres oder der Stange 44 in der beschriebenen Weise erhitzt werden, werden bei Drehung Fäden, wie oben beschrieben, in inniger Verbindung mit der kristallinen oder einen hohen Modul aufweisenden Substanz abgeschleudert. In Abhängigkeit von dem von der Substanz 76 zu erfüllenden Zweck kann deren Zusammensetzung sehr unterschiedlich sein. Beispielsweise kann die Substanz 76 aus gemahlenem Metall, wie Aluminium, Blei, Zink, Woodmetall od. dgl., bestehen. In diesem Fall werden die Metallteilchen auf die gebildeten Fäden oder Fasern aufgeschmolzen oder aufgetragen und in inniger Verbindung mit diesen oder als Überzug auf den Förderer geschleudert. In anderen Fällen kann es erwünscht sein, die Oberflächeneigenschaften der so gebildeten Fäden oder Fasern derart zu modifizieren, daß die Substanz 76 aus Titandioxyd, Aluminiumoxyd, Zirkondioxyd, geschmolzenem Silikat, Quarz, Kalziumaluminiumsilikat od. dgl. besteht. In Abhängigkeit von der angewendeten Temperatur, der Zusammensetzung der Substanz 76, der Zusammensetzung und den physikalischen Eigenschaften des schmelzbaren, das Rohr 45 und das Rohr oder die Stange 45 bildenden Materials, kann die Substanz einen Oberflächenüberzug auf den hergestellten Fäden bilden, kann in diese eingebettet oder braucht diesen auch nur innig zugeordnet sein. Falls gewünscht, kann die Stange 44 fortgelassen werden und der gesamte Innenraum des Rohres 45 mit der Substanz 76 angefüllt werden, oder es kann ein mit einer solchen Substanz gefülltes Rohr die Stange 44 ersetzen. Wie ersichtlich, ermöglicht die in den Fig. 1 bis 5 veranschaulichte Vorrichtung die ununterbrochene Herstellung lediglich während eines begrenzten, von der Länge und vom Durchmesser der Stangen oder Rohre aus dem benutzten, in Fäden ausziehbaren, schmelzbaren Material abhängigen Zeitraumes. Wenn eine derartige Stange oder ein Rohr sich bei der Fadenherstellung verbraucht hat, muß die Vorrich- 6g rang angehalten, der Stumpf des Rohres oder der Stange aus dem ihn aufnehmenden Futter entfernt und durch ein neues Rohr oder eine neue Stange ersetzt werden. Die in Fig. 7 veranschaulichte Vorrichtung vermeidet diese Schwierigkeit durch Lagerung des Rohres oder der Stange 77 aus schmelzbarem, zu Fäden ausziehbarem Material in einem Futter 78, das geeignet gelagert und auf jede gewünschte Weise antreibbar ist; das eine Ende des Rohres oder der Stange 77 fluchtet in Längsrichtung mit einem Brenner 79, und das andere Ende ist diesem ausgesetzt. Wenn die Stange oder das Rohr 77 und das Futter 78 in Richtung des Pfeiles in Fig. 7 vorgeschoben werden, um das vorwärtige Ende der Stange zweckentsprechend am Brenner 79 zu halten, wird ihr rückwärtiges Ende den Erhitzern 80, die aus elektrischen Widerstandselementen oder jeder anderen geeigneten Wärmequelle bestehen können, genähert und fluchtet schließlich mit diesen. Eine Stange 81 liegt in geeigneter Weise in einem Futter 82 und wird in Richtung des Pfeiles vorgeschoben, bis ihr vorwärtiges Ende ebenfalls mit den Erhitzern 80 fluchtet. Die nunmehr erzeugte Wärme erweicht das rückwärtige Ende der Stange 77 und das vorwärtige Ende der Stange 81, und das Futter 82 sowie die Stange 81 werden dann vorgeschoben, bis sich die Stangenenden berühren. Im Verlauf dieses Endvorschubes der Stange 81 wird das Futter 82 mit der gleichen Drehzahl wie die Stange 77 angetrieben. Diese Drehung wird unter Unterbrechung der Wärmezufuhr aus den Beheizern 80 fortgesetzt, so daß das erweichte Material erhärtet und die Stangen 77 und 81 sich fest miteinander verbinden. Die Futter 78 und 82 werden hierauf gelöst, zurückgezogen und wieder mit der Stange verspannt, um im Wechsel zum Vorschub der Stange oder des Rohres benutzt zu werden, damit deren vorwärtiges Ende zweckentsprechend mit dem Brenner 79 ausgerichtet bleibt. Das Verfahren läßt sich wiederholen, um ununterbrochenes Arbeiten der Vorrichtung zu ermöglichen. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Fäden aus zu Fäden ausziehbarem, schmelzbarem, festem Material, bei dem eine aus dem festen, schmelzbaren Material bestehende Masse in Drehung versetzt und ein Ende dieser Masse auf eine oberhalb ihrer Erweichungstemperatur liegende Temperatur erhitzt wird, um die erweichte Masse durch Zentrifugalkraft in Fäden aufzulösen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung des Endes der in Drehung versetzten Masse durch mindestens einen mit so hoher Geschwindigkeit austretenden Gasstrahl aus heißen Verbrennungsprodukten vorgenommen wird, daß durch diesen Gasstrahl die Bewegungsrichtung der abgeschleuderten Fäden maßgeblich beeinflußt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Materialien zusammen behandelt werden, wobei diese Massen getrennt in Drehung versetzt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse(n) innerhalb des Strömungsweges des Gasstrahles in Drehung versetzt wird (werden).

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gasstrahl solcher Stärke und Richtung gewählt