DE1796172A1

DE1796172A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Glasfasern

Info

Publication number: DE1796172A1
Application number: DE19681796172
Authority: DE
Inventors: Bour Thomas Charles; Shealy Robert Gordon
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1967-09-14
Filing date: 1968-09-13
Publication date: 1972-02-17
Also published as: NL6812682A; GB1219133A; US3535096A; BE720809A; FR1581340A

Description

RECHTSANWÄLTE DR. JUR. DIPL-CHEM. WALTER BEIL ALFRED HOEPPENER «* Can 1968 DR. JUR. DIPL-CHEM. H.-J. WOLFF ^U' ° ^M§ DR. JUR. HANS CHR. BEIL

«23 FRANKFURTAM main-hochst

ADELONSIItASSEM-

Unsere Nr. 15 026

PPG Industries, Inc. Pittsburgh Pa., VStA,

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von

Glasfasern

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Glasfasern und insbesondere ein entsprechendes, verbessertes Herstellungsverfahren, bei dem eine der Zustandsvariablen gesteuert wird.

Im Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, das z.B. unter Anwendung des kontinuierlichen Schmelzverfahrens erfolgt, wird das Glas in einem Behälter geschmolzen, anschliessend geläutert und einem Spurofen zugeführt, in dem eine oder mehrere faserbildende Buchsen angeordnet sind. Der Spurofen und die Läuterungsanlage zusammen können eine T-Form bilden, und gewöhnlich werden darin mehrere faserbildende Buchsen angeordnet. Jede Buchse weist eine Vielzahl Ausflußdüsen auf, durch die das Glas in Einzelströmen fliesst, die kontinuierlich zu feinen Pasern ausgedehnt werden. Die Ausdehnung erfolgt mit Hilfe einer mit einer Antriebstrommel ausgestatteten Spule, auf der die Fasern gesammelt werden. Im allgemeinen wird über den Buchsen eine Glassäule aufrechterhalten, die vorzugsweise bei allen Buchsen praktisch die gleiche ist« Die Glasaäule kann

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eine Tiefe von 20,32 cm besitzen; das Glas wird mit solcher Geschwindigkeit in den Spurofen eingeleitet, dass die GIaB-säule zu jedem Zeitpunkt während des Paserbildungsverfahrens praktisch die gleiche bleibt. Über dem Glas im Spurofen wird eine Atmosphäre aus Verbrennungsprodukten aufrecht gehalten. Diese Atmosphäre ist im allgemeinen von jener über der Schmelz- und über der Läuterungsanlage befindlichen wie auch von der Umgebung des Spurofens abgetrennt. Ohne Durchführung einer Steuerung schwankt das DruckgefäX.le zwischen der Atmosphäre im Spurofen oberhalb des Glases und der Umgebung.

Gemäss der Erfindung ist der Druck der Atmosphäre oberhalb des Glases im Spurofen grosser als der Druck der' Umgebung ausserhalb des Spurofens; das Druckgefälle zwischen der Atmosphäre oberhalb des Glases im Spurofen und der umgebenden Atmosphäre ist positiv und wird auf einem praktisch konstanten Wert gehalten. Bekanntlich führt die Gleichförmigkeit von Variablen zu einem gleichbleibenden Produkt und die Einhaltung der erfindungsgemässen Lehre zu einem -^rodukt mit gleichförmigeren Eigenschaften· Es ist jedoch nicht bekannt, warum das Produkt über den angegebenen Grund hinaus verbessert wird.

Die Grössenordnung des Druckgefälles ist wahrscheinlich nicht so ausschlaggebend wie die Gleichförmigkeit des Druckunterschiedes. Im allgemeinen ist es wünschenswert, bei einem verhältnismässig geringem positiven Druckgefälle von z.B. 0,508 bis 5,08 mm Wassersäule (0,0527 - 0,5H1 g/cm ) zu arbeiten. Dieser Druck ist gering im Vergleich zu der üblichen Glassäule mit einer Tiefe des Glases im Spurofen von beispielsweise 20,32 cm, wodurch die Buchsenhöhe ein Druck von etwa 0,0518 kg/cm erzeugt wird, der einem Druck von 51,816 mm Wassersäule entspricht. Somit beträgt der positive Druckunterschied der Atmosphäre des Spurofens wahrscheinlich immer weniger als 1$ des Drucks der Glaasäule und übt nur einen geringen Pressdruck ' auf das Glas aus.

Der gewünschte Druckunterschied wird automatisch duroh einen Druckregler gesteuert, und jede Korrektur des ^Druokes ober-

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halb des Glases im Spurofen ist eine Antwort des Kontrollmechanismus «

Fig. 1 veranschaulicht eine Draufsicht eines Glasfaser-Spurofens und Glasbehälters und zeigt schematisch das System der Drucksteuerung im Spurofen;

Pig, 2 veranschaulicht einen Schnitt durch Spurofen und Schacht und zeigt schematisch das System der Drucksteuerung im Spurofen;

Fig. 3 veranschaulicht einen typischen druckregler oder •^ruckkomparator, der in dem erf indungsgemässen System der Druckregulierung verwendbar ist.

Gemäss den Zeichnungen, insbesondere Fig. 1 und 2, ist ein kontinuierlich arbeitender, zur Herstellung von Glasfasern verwendeter Schmelzbehälter 10 mit einer Schmelzzone 12 und einer Läuterungszone 14 ausgestattet, aus der das Glas durch einen -"-anal 16 in den Spurofen 18 fliesst. Letzterer besitzt einen _waennen-förmigen Behälter 20 zur Aufnahme der Glasschmelze G aus der Läuterungszone 16. Entlang des Spurofenbodens sind in Abständen zur Herstellung von Glasfasern verwendete Buchsen 22 angeordnet, die über die Kanäle 24 mit dem Behälter 20 in Verbindung stehen. Die nach herkömmlicher Bauart ausgebildeten Buchsen besitzen Öffnungen, durch die die Glasschmelze in Form von feinen, sich zu i'asern ausdehnenden Strömen flies, t. Da die Buchse herkömmlicher Art ist, kann auf eine weitere Beschreibung derselben verzichtet werden.

Um das Glas G in Fluss zu halten, sind in der Decke 28 des Spurofens durch die Öffnungen 30 hindurch mehrere Brenner so angeordnet, dass ihre "Verbrennungsprodukte nach unten gegen das Glas geleitet werden. Eine wirksame Isolierung der Atmosphäre aus Schmelzbehälter, Läuterungszone und Kanal gegen die Atmosphäre über dem Glas G im Spurofen wird durch die Leitble. ehe 32 erreicht, die den Spurofen am Standort des Kanals überspannen und die geringfügig über dem Niveau des Glases G angeordnet sind und mit der Oberfläche des Glases keine Berührung haben, so da3s eine Verunreinigung des bereits geläuterten

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Glases vermieden wird. Falls eine geringe "Verunreinigung des Glases toleriert v/erden kann oder falls eine solche vermieden werden jnuss und deshalb ein reaktionsträges Material wie Platin verwendet wird, so können die Leitbleche so angeordnet werden, dass sich ihre Bodenkanten bis unter die Glasoberfläche erstrecken. Dadurch wird eine positivere trennung der Atmosphären erzielt, jedoch kann eine angemessene Kontrolle auch bei geringfügiger Öffnung (weniger als 12,7 mm) zwischen Glasoberfläche und Leitblech beibehalten werden«

Zum Absaugen der Atmosphäre oberhalb des Glases G im Spurofen A sind an den gegenüberliegenden Spurofen-Enden die Schächte 34 vorgesehen. Um über dem Glas G im Spurofen einen positiven Druck aufrechtzuerhalten und auch da_s yor⁸"^⁶^¹⁶·¹¹^· beschriebene, wenn auch geringe Druckgefälle beizuh_alten, wird das Absaugen aus jedem Schacht durch einen Luftschieber gesteuert. Es werden getrennte Steuervorrichtungen angebracht, da nach Beschreibung dieser Ausführungsform die Schenkel 18A und 18B des Spurofens durch die Leitbleche 32 atmosphärisch voneinander getrennt sind.

Druckschwankungen im Spurofen können als Folge von Druckschwankungen in den Aufströmzonen des Behälters eintreten, wenn die Atmosphäre des Spurofens nicht gegen die Aufströmzonen iso- ^ liert ist. Ist eine isolierung der Atmosphäre des Spurofens gegen die Aufströmzonen z.B. mit Hilfe der Leitbleche 32 erreicht, so können im Spurofen immer noch Druckschwankungen als Folge von Änderungen der Feuerungsgeschwindigkeit' der Brenner im Spurofen eintreten, die die Impulse eines Temperaturmessers (sensor) und -regiere beantworten. Um einen konstanten Druck über dem Glas zu erreichen, ist daher eine Steuerung des Absaugens aus den Schächten 34 erforderlich. Dies wird durch eine variable Quelle der Schieberluft erzielt, so z.B. durch ein Gebläse 36, das auf einen Druckmesser und -regler 4OA, 4OB anspricht und Luft über die motorgetriebenen, eineteilbaren Ventile 38A, 38B zuführt.

Wie dargestellt und nachstehend beschrieben, ist Jeder Druckregler über Rohre oder dergl. mit dem jeweiligen Schenkel des

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Spurofens und auch mit der umgebenden Atmosphäre verbunden.

Abb« 3 zeigt einen typischen Druckmesser 40. Zu diesem gehört ein Behälter 42, der mit Öl gefüllt ist, in das ein Paar Grlocken 44 und 46 teilweise eingetaucht ist, so dasg darin Luft eingefangen wird. Die Glocken hängen an einem Hebel 48, der um den Schaft eines Servo-Motors 50 drehbar gelagert ist. An dem Schaft ist ein Anzeiger 52 befestigt. Das Innere der Glocke 44 ist über eine leitung, ein Rohr oder dergl, mit dem Spurofen 18 verbunden, -während das Innere der Glocke 46 in ähnlicher V/eise mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung steht. Änderungen des Druckgefälles zwischen diesen beiden Atmosphären führen zu Änderungen des Verhältnisses der Glocken in dem Öl und zu einer Lageveränderung des Anzeigers 52. Eine richtig kalibrierte Rundskala 54 zeigt den Druckunterschied an. Der Servo-Motor 50 ist mit dem Servo-Motor 56 verbunden, der - je nach dem - mit Ventil 38A oder 38B verbunden ist, um die Schieberluft in den Absaugschacht zu steuern. Somit wird eine Änderung des Druckgefälles durch eine Lageveränderung des Anzeigers zum Ausdruck gebracht, und die Korrektur erfolgt unter Verwendung von Schieberluft, Dadurch wird es möglich, das Druckgefälle im wesentlichen konstant zu halten und die Stabilität des Verfahrens der Faserbildung zu verbessern.

Die Erfindung ist nicht nur auf das kontinuierliche Strang— verfahren, sondern auch auf das Hochfeinverfahren anwendbar, bei dem Primärfasern zu diskontinuierlichem Fasermaterial ausgedehnt werden. Des weiteren kann anstelle des beschriebenen, kontinuierlich arbeitenden Kammer-Schmelzofens ein Marmor-Schraelzofen verwendet werden.

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Claims

I /Z

PATENTANSPRÜCHE :

Cy, Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern mit einem Glasschmelzbehälter und einem damit verbundenen Spurofen, der eine Vielzahl von Buchsen mit Glas beschickt und der über den Buchsen eine Glassäule und darüber eine Atmosphäre besitzt, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Aufrechterhaltung eines im wesentlichen konstanten positiven DruckgefälleB zwischen der Atmosphäre oberhalb des Glases im Spurofen und der umgebenden Atmosphäre.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Mehrfachschenkel (multiple) zum Spurofen sowie durch Einrichtungen zur gegenseitigen isolierung der Atmosphären oberhalb der Sehenkel des Spurofens.

3« Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Druckmesser (sensor) für die Spurofenatmosphäre, einen Druckmesser für die umgebende Atmosphäre, Einrichtungen zum Vergleich der Drucke dieser Atmosphären, Einrichtungen, um der Spurofenatmosphäre im Bedarfsfalle zur Aufrechterhaltung des Druckgefälles G_asdruck zuzuführen und Einrichtungen, um erforderlichenfalls den Druck der Spurofenatmosphäre zur Aufrechterhaltung des Druckgefalles zu senken.

4. Verfahren zur Herstellung von Glasfasern, wobei geschmolzenes Glas einem Spurofen zugeführt wird, der über dem Glas eine Atmosphäre besitzt und Glas aus dem Spurofen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass man ein praktisch konstantes positives Druckgefälle zwisohen der Atmosphäre über dem Glas im Spurofen und der umgebenden Atmosphäre aufrecht erhält· ·.■

5* Verfahren nach Anapruoh 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Druck· der Spurofenatmosphäre und der umgebenden Atmosphäre

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misst und den ^ruckunterychied entsprechend der Messung unter Aufrechterhaltung des im wesentlichen konstanten Druckgefälles einstellt.

6. "Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Druckgefälle zwischen 0,508 und 5»08 mm Wassersäule hält.

Pur PPG Industries, Inc.

Pittsburgh Pa., VStA.

Rechtsanwalt

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