DE2420650A1

DE2420650A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von glasfaserfaeden

Info

Publication number: DE2420650A1
Application number: DE2420650A
Authority: DE
Inventors: Edward Thomas Strickland
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-01-14
Filing date: 1974-04-29
Publication date: 1975-07-24
Also published as: BG28410A3; AU7714975A; HK25680A; ES433753A1; FI58479B; IL46386A; FI750079A7; NO750085L; FI58479C; YU41081A; IE42038B1; HU172719B; SE7500156L; SE418392B; CA995010A; NL166449C; CH620887A5; NO139857B; FR2257552A1; BR7500087A

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-lNG. GROENING di?l.-CHEM. dr. DEUFEL

DIPL.-CHEM. DR. SCHÖN DIPL.-PHYS. HERTEL PATENTANWÄLTE

2420550

München, den 29.4.1974 We/th - S/S 91-1.

EDWARD THOMAS STRICKLAND

P.O. Box 6529,' San Diego, .Kalifornien, U.S.A.

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaserfäden

In den letzten Jahren ist ein beträchtliches Interesse an der Herstellung von Fäden aus Glas in Erscheinung getreten, um Glasfaser-Material zu erzeugen. Aufgrund der starken Nachfrage nach Glasfaser-Material hat sich dieses Interesse insbesondere auf die Steigerung der Produktion der einzelnen Herstellungseinrichtung konzentriert. Bei der Herstellung von Glasfaser-Material wird im allgemeinen geschmolzenes Glas unter Druck durch Düsen oder Öffnungen in einer Lochscheibe hindurchgedrückt, um die einzelnen 'Fäden herzustellen. Außer dem Problem der Produktionssteigerung besteht eine weitere Schwierigkeit darin, daß die erforderlichen Einrichtungen zur Durchführung solcher Verfahren sehr teuer sind, da außerordentlich große Mengen an Platin erforderlich sind, da weiterhin komplexe öffnungen gebraucht werden, da außerdem Druckerzeugungseinrichtungen erforderlich sind, druck-, beständige Buchsen verwendet werden müssen usw.. Um die Ausbeute der Herstellungseinrichtungen zu steigern, liegt es einerseits nahe, ist andererseits jedoch auch schwierig, die Anzahl der Öffnungen pro Lochscheibe zu steigern, durch welchen das geschmolzene Glas hindurchgeht und aus welchen die einzelnen Fäden geformt werden. Vor einigen Jahren sind aus einer Standard-Lochplatte .204- Fäden gezogen worden. Nach beträchtlichen Aufwendungen und Forschungsarbeiten ist es gelungen, die Kapazität einer Lochscheibe

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auf 2000 Öffnungen zu steigern, und kürzlich, ist es gelungen, bogenförmig gekrümmte Lochscheiben zu entwickeln, die in Verbindung mit Hochdruckglas verwendet werden und dazu in der Lage sind, 6000 Öffnungen zu betreiben. Während natürlich die Gesamtzahl von Lochscheiben pro Glasfaser-Herstellungseinrichtung erhöht werden könnte, um die Produktion zu steigern, wäre dieser Vorgehensweise eine natürliche Grenze gesetzt, weil damit der Raumbedarf einer Einrichtung vergrößert wird, außerdem der Betrieb komplizierter wird und die Kosten steigen, während andererseits die Gleichförmigkeit der einzelnen Fäden über die gesamte Einrichtung nachteilig beeinträchtigt wird* Somit sind es die Funktion und die Kapazität der einzelnen Lochscheibenöffnung, die den im wesentlichen als Grenze anzusehenden Faktor bei der Herstellung von hochwertigem Glasfaser-Material in großem Umfang darstellt. In deutlichem Gegensatz dazu ist eine einzige Loch-

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scheibe von etwa 25 cm gemäß der Erfindung in der Lage, 102 Öffnungen aufzunehmen. Dadurch kann etwa das 51,2-fache Gewicht an Glasfaser-Material gegenüber dem besten bekannten System hergestellt werden und es kann etwa die 17-fache Menge an Glasfaser-Material gegenüber der gekrümmten LochScheibenanordnung erzeugt werden.

Trotz dieser außerordentlichen Steigerung der Ausbeute ist das erfindungsgemäße System sowohl in seiner Konzeption als auch in seiner Konstruktion bemerkenswert einfach. Es werden die einfachsten Buchsen mit Lochscheiben verwendet, die eine minimale Menge an Platin erfordern, wobei die Grundfläche als im allgemeinen flache, dünne, horizontale Lochscheibe mit lediglich ebenen Öffnungen ausgebildet ist. Es ist der Aufwand von Leitblechen, von Haubenabdeckungen, von Plattiergasen, von bogenförmigen Lochscheiben, von Hochdrucksystemen und außerdem von nicht benetzbaren Legierungen vermieden. Außerdem wird die einfachste Kühleinrichtung verwendet. Von einer im allgemeinen einzelnen Luftdüse, welche unterhalb und weit entfernt von den Öffnungen angeordnet ist, wird den

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Tausenden von Fäden eine stabile Umgebung geschaffen, um die Stabilität von jedem einzelnen hergestellten Faden aufrechtzuerhalten. Bei dem erfindungsgemäßen System können Mausende von Öffnungen in einer einzelnen Lochscheibe angeordnet sein, die sehr geringe Abmessungen im Vergleich zur Ausbeute aufweist, jedoch eigentlich in ihrer Länge und Breite nicht begrenzt ist und. bei welcher die Lochränder bis auf etwa 0,025 nim einander genähert sein können. Im Gegensatz dazu sind bekannte Lochscheiben bis auf ihre Maximallänge ausgedehnt, um die Anzahl der Öffnungen zu erhöhen. Eine bekannte Lochscheibe mit 2000 Öffnungen hat beispielsweise praktisch ihre Grenze hinsichtlich ihrer Länge erreicht, da sie bereits unhandlich lang und unförmig groß ist. Ein von derartigen Begrenzungen freies System steigert die Ausbeute wesentlich und vermindert die Produktionskosten gegenüber herkömmlichen Systemen.

Ebene Öffnungen in flachen, benetzbaren Legierungsscheiben sind in der Vergangenheit bereits verwendet worden, bei derartigen Anordnungen bestand jedoch eine enge Begrenzung in bezug auf den Abstand benachbarter öffnungen. Wenn die Lochränder näher als etwa 12,7 mm voneinander entfernt sind, kriecht das Glas aufgrund der Kapillarwirkung oft entlang der Unterseite der Platte, um sich mit einem benachbarten Faden zu vereinigen und diesen somit zu unterbrechen. Eine derartige Strömung breitet sich immer weiter aus, was schließlich dazu führt, daß die gesamte Lochscheibe geflutet wird. Die Unterseite der Scheibe wird dann mit einem einzigen, nutzlosen Glasklumpen bedeckt. Bei nicht benetzbaren Legierungen, bei welchen der Benetzungswinkel wenigstens 55° beträgt, können ebene öffnungen natürlich näher beieinanderliegen, jedoch ist der Abstand immer noch auf den Durchmesser der durch die öffnung hindurchtretenden Tropfen begrenzt.· Selbst bei Verwendung der besten nicht benetzbaren Legierungen wird beim Berühren von zwei Tropfen ein Zusammenfließen dieser beiden Tropfen unvermeidbar, so daß ein größerer einziger Tropfen entsteht, welcher die

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Scheibe benetzt. Dieser Benetzungsvorgang setzt sich zwischen den verbleibenden öffnungen fort, was dazu führt, daß die gesamte Lochscheibe unbrauchbar wird.

Es sind weitere Systeme bekannt, welche ebene Öffnungen in einer flachen Lochscheibe verwenden, wobei ein brennbares Gas auf die Unterseite der Lochscheibe und die sich bildenden Kegel gerichtet wird. Bei einer Berührung mit dem mit hoher Temperatur aus der Lochscheibe austretenden Glas und der Lochscheibe zerfällt das Glas, um eine Kohlenstoffschicht auf der Scheibe und dem Glas zu bilden. Aufgrund der schlechten Benetzungseigenschaften von Glas in bezug auf Kohlenstoff und Graphit ermöglicht der Kohlenstoff, welcher die Glastropfen beschichtet, daß die Tropfen ohne ein Zusammenhaften gegeneinander gedruckt werden können. Obx^ohl in einem solchen System die Öffnungen näher nebeneinander angeordnet werden können, ist die Gesamtproduktion dieses Systems noch begrenzt, und zwar zum Teil wegen der nachteiligen Beeinträchtigung des Glases durch den Kohlenstoff. In anderen bekannten Systemen werden Kohlenstoffeinsätze verwendet, die koaxial um jede Öffnung herum vorgesehen sind. Solche Systeme benötigen mehr Raum, und die Verwendung von Kohlenstoff erfordert eine träge Atmosphäre. Dadurch werden natürlich die Kosten eines solchen Systems erhöht, und das träge Gas zusammen mit der Verxvendung von Kohlenstoff hat eine nachteilige Auswirkung auf die Oberfläche der Glasfäden, die in einer oxidierenden Atmosphäre angeordnet sein sollten. Solche Systeme bieten somit keine zufriedenstellende Lösung für das Problem einer, Produktionssteigerung.

In der US-Patentschrift 3 573 0^4- sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus Glas beschrieben, bei welchem eine gekrümmte Lochscheibe des oben genannten Typs verwendet wird. Dieses bekannte Verfahren verwendet einen Druck auf dem Glas, welcher wesentlich oberhalb des normalen statischen Druckes liegt, um eine Separation der Glasfaden zu unterstützen und ein Fluten der Lochscheibe zu verhindern. Um derartigen Drücken standzuhalten,

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muß die Buchse mit der Lochscheibe eine entsprechend druckfeste Konfiguration haben. Diese druckfeste Konfiguration wird durch eine bogenförmige Ausbildung gewährleistete In einem solchen System wird die Separation dadurch bewirkt, daß ein sogenannter Schauereffekt ausgelöst wird, bei welchem das geschmolzene Glas mit hohem Druck durch die öffnungen in der Lochscheibe hindurchgedrückt wird und der dadurch gebildete Strahl jeglichen dünnen Film auf der Lochscheibe überwindet und praktisch den Umgebungsbereich trockensaugt, so daß dadurch ein Fluten verhindert wird, so daß danach einzelne separierte Glasfasern aufrechterhalten werden. Dieser hohe Druck ebenso wie die zusätzliche Einrichtung zur Erzeugung dieses Druckes erfordern die Konfiguration einer Lochscheibe, die praktisch die Anzahl der öffnungen begrenzt, die angebracht werden können, so daß dadurch auf die Anzahl der Fäden begrenzt ist, welche mit einem solchen System hergestellt werden können. . '

Zur Herstellung eines wirtschaftlichen Systems mit erhöhter. Glasfaser-Faden-Produktion ist außer einer Lochscheibe mit einer größeren Anzahl von Öffnungen erforderlich, wie es oben bereits beschrieben wurde, zunächst eine Separation zu erzeugen und danach die Separation von jedem der gebildeten Fäden beizubehalten. Glas hat eine ungewöhnlich hohe Oberflächenspannung, und deshalb zieht sich ein Tröpfchen im allgemeinen zu einer sphärischen Form zusammen. Um den Tropfen in einen Kegel zu verformen, aus dem ein Faden gezogen werden kann, muß eine entsprechende Spannung eingeführt werden. Bei dem erfindungsgemäßen System wird beim Durchgang jdes Glases durch eine öffnung eine derartige Spannung ■ erzeugt, und zwar durch die Dämpfungskräfte, denen der Viskositätswiderstand des Glases durch den Kegel entgegenwirkt, dessen Basis an dem Rand der öffnung haftet, und zwar aufgrund der Oberflächenspannung, wobei außerdem die Benetzungsenergie des Glases und das partielle Vakuum im Inneren des Kegels beitragen. Durch diese dynamische Saugspannung wird mehr Glas durch die öffnung hindurchgezogen, als aufgrund der Schwerkraft alieine hindurchströmen würde

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und folglich bleibt ein kontinuierlicher Glasstrom in Richtung auf den Faden erhalten. Da Glas sich selbst leichter benetzt als eine benetzbare Lochscheibe, strömt das geflutete Glas, welches eine öffnung umgibt, in radialer Richtung nach innen zum Faden hin, welcher aus dieser öffnung austritt, um das meiste des überschüssigen Glases aufzusaugen. Während geschmolzenes Glas durch eine öffnung hindurchströmt und in die Form eines Fadens gebracht wird, nimmt die Basis des Fadens die Form einer Faser an, die einen asymptotischen Kegel bildet. Solange eine genügende Spannung vorhanden ist, um die Geometrie des Kegels aufrechtzuerhalten, d. h. um eine konkave Ausbildung beizubehalten, besteht ein Gleichgewicht zwischen dem Faden und seiner Glasquelle, welches aufrechterhalten bleibt. Derartige Fadenstrukturen bleiben jedoch. nicht erhalten, wenn nicht eine sorgfältige Steuerung der asymptotischen Geometrie des Versorgungskegels besteht. Diese Steuerung erfolgt bei der erfindungsgemäßen Anordnung durch ein spezielles Verfahren der Luftkühlung in Kombination mit einer genau geregelten Glastemperatur, mit einem entsprechenden Durchfluß, mit einer entsprechenden Dämpfungsrate, und einer ebenfalls gesteuerten Scheibentemperatur.

Es gibt verschiedene Verfahren, Glasfaden zu kühlen. Es ist bekannt, zwei Reihen von öffnungen zu verwenden, die in einer Sandwich-Anordnung zwischen entsprechenden Leiteinrichtungen angeordnet sind, die ihrerseits durch eine Flüssigkeit oder durch Luft gekühlt werden. In entsprechenden Abwandlungen werden verschiedene Hundert einzelne Luftstrahlen verwendet, von 'denen jeder einer einzelne Fadenbasis entweder durch öffnungen in den Leiteinrichtungen oder durch Luft kühlt, welche durch Hunderte von hypodermischen, nadelähnlichen Röhrchen strömt, um die Luft auf jede einzelne Faser oder zwischen die einzelnen Fasern zu lenken. Derartige Leiteinrichtungen sind zuweilen perforiert, um eine homogene Luftverteilung zu erreichen, so daß bei oder in der Nähe von jeder Faserwurzel eine entsprechende Luftkühlung erreicht wird. Derartige Systeme kreuzen die Fäden unter 90° in bezug auf deren Achsen oder

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Blasen nach unten. Ein gegenteiliges Beispiel liefert die US-Patentschrift 3 695 858, bei welcher ersichtlich ein Paar von Luftstrahlen für jeden Faden vorgesehen ist, d. h. 2000 Luftstrahlen für 1OOO Fäden. Jede der LuftStrahlöffnungen ist nur um wenige Hundertstel Millimeter von jedem Faden entfernt und nach unten und oben unter 45° gerichtet. Die Strahlenpaare arbeiten ersichtlich in einer Richtung, um eine gesteuerte Turbulenz zwischen einer Sandwich-Anordnung von eng benachbarten Leiteinrichtungen zu erzeugen. In solchen Systemen ist die räumliche Positonierung-der Luftöffnungen äußerst kritisch und notwendigerweise sehr komplex. Bei derartigen Systemen treten "verschiedene Probleme auf, welche bei der erfindungsgemäßen Anordnung vermieden sind. Leiteinrichtungen und Abdeckungen müssen neben den Lochscheibenöffnungen angeordnet sein, was wiederum erfordert, daß diese öffnungen sehr sorgfältig positioniert sind und durch entsprechende Wartung diese Postionierung exakt überwacht wird. Beim Kühlen der Lochscheibe wird beträchtliche Energie verbraucht, weiterhin wird wertvoller Eaum auf der Lochscheibe eingenommen, und deshalb können nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Fäden erzeugt werden. Außerdem bilden diese Leiteinrichtungen und Abdeckungen einen Eaum, in dem sich ein Kondensat von dem geschmolzenen Glas niederschlagen kann, was zu Fadenbrüchen führen kann, wobei weiterhin die Kühlwirkung vermindert wird und eine entsprechend häufige Reinigung notwendig wird. Schließlich weisen derartige Systeme eine empfindliche· Schwäche dadurch auf, daß nur.eine begrenzte Anzahl von'Öffnungereihen gekühlt werden können. Wenn Luft über verschiedene Öffnungsreihen unter 45° oder einem geringeren Winkel bläst, 'streicht eine Primärschicht praktisch kontinuierlich an der Scheibe in einer laminaren Strömung entlang und bedeckt die Scheibe derart, daß zusätzliche Kühlluft daran gehindert wird, in diese Schicht einzudringen, um die Kegel zu kühlen. Die Luft weist die Tendenz auf, eine Art Laminierwirkung zustandezubringen, um aufeinanderfolgende Schichten zu bilden, welche rasch zu tief werden, um noch irgendeine Kühlwirkung auf die sehr kurzen fadenbildenden

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Kegel auszuüben. Folglich überkühlt die Luft auf der Höhe der Kegel die ersten Fadenreihen und unterkühlt die folgenden Keinen. Folglich ist aus diesem Grunde die zwischen 90 und 45 auf die Fadenachse gerichtete Luft in der Breite ihres Kühleffektes recht begrenzt.

Den Faden durch entsprechende Kühlung auf seine fadenbildende Form zu bringen, ist nicht schwierig, wenn es sich um einen einzelnen Faden handelt, weil eine 360 -Kühlung durchgeführt werden kann, noch ist es schwierig, eine entsprechende Kühlwirkung bei einer beliebigen Anzahl von Fadenreihen durchzuführen, wenn diese zwei Fadenstärken breit sind. Wenn jedoch Tausende von Öffnungen auf einer einzigen flachen Lochscheibe eng nebeneinander gruppiert sind, ist die Aufrechterhaltung einer kontinuierlichen und identischen Geometrie bei jedem der vielen Tausend Kegel ein ernsthaftes Kühlproblem. Wenn nur einer unter den vielen Tausend fadenbildenden Kegeln seine Form verliert, würde augenblicklich die Benetzungskraft dominieren und das Glas würde zu einem benachbarten Kegel kriechen, der dann brechen würde, wonach sich dieser Vorgang des Brechens und Benetzens fortsetzen würde, indem er sich in Form eines Ringes immer weiter ausbreitet, bis die gesamte Lochscheibe geflutet ist. Deshalb ist es zur Herstellung eines wirtschaftlichen Systems für eine gesteigerte Glasfaser-Material-Produktion mit einer Lochscheibe mit einer größeren Anzahl von Öffnungen unbedingt erforderlich, eine entsprechende Temperatursteuerung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung der asymptotischen Geometrie der fadenformenden Kegel zu erreichen.

Gemäß der Erfindung werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus einem Material wie Glas mit einer hohen Temperatur geschaffen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß geschmolzenes Glas unter einem Druck von etwa 30 cm Wassersäule durch Tausende von kleinen einfachen lochförmigen öffnungen in einer flachen horizontalen Scheibe hindurchgeht, die aus einer benetzbaren Legierung hergestellt sein kann. Indem

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zugleich die Glas- und die Scheibentemperatur, die Spinnrate, die Rate der Glaszuführung und die Rate der Kühlluft, iirenn das Glas durch die Öffnungen hindurchgeht, in entsprechend aufein- · ander abgestimmter Weise gesteuert werden, wird erreicht, daß sich das Glas in einzelne Fäden trennt oder separiert, wobei zugleich ein Fluten der Scheibe verhindert oder beseitigt wird. Durch eine entsprechende Temperatursteuerung wird die Temperatur der Scheibe beibehalten oder erhöht, um den Glasdurchfluß in Verbindung, mit einer erhöhten Spinnrate zu steigern, um eine Verminderung oder eine Unterbrechung der Glaszufuhr zu verhindern. Um schließlich die Trennung oder Separation der sich bildenden Fäden aufrechtzuerhalten, wird die Temperatur der fadenbildenden Kegel mittels einer Luftsäule gesteuert, welche im wesentlichen senkrecht auf die Unterseite der Scheibenfläche auftrifft, um dort befindliche Luft auszutauschen. · -

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Fäden aus einem bei hoher Temperatur geschmolzenen Material zu schaffen. -

Weiterhin sollen gemäß der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaser-Fäden geschaffen werden.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht · darin, daß die Produktionsrate von Glasfaser-Fäden einer einzelnen Herstellungsexnrxchtung wesentlich gesteigert wird.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Produktionsrate von Glasfaser-Fäden einer einzelnen Lochscheibe wesentlich erhöht.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung die Herstellung von Glasfaser-Fäden wesentlich wirtschaftlicher.

Weiterhin ist es gemäß der Erfindung erreichbar,-eine Lochscheibe mit wesentlich mehr öffnungen auszustatten, als dies bisher üblich <und möglich war.

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Weiterhin wird gemäß der Erfindung erreicht, daß die .Temperaturregulierung der Lochscheibe und der aus dieser Lochscheibe extrudierten Fäden wesentlich verbessert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Glasfaser-Faden-Herstellungseinrichtung,

Fig. 2 einen vergrößerten Schnitt der Buchse und der Lochscheibe gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt entlang der Linie 3-3 der Fig. 1, welcher die Buchse und die Lochscheibe darstellt.

Die Vorrichtung 10 zur Herstellung von Glasfaser-Fäden 12 ist in der Fig. 1 dargestellt. Gemäß der Darstellung wird in der Buchse 16 ein bestimmter Druck des geschmolzenen Glases 14- aufrechterhalten. Die am deutlichsten aus der Fig. 2 ersichtliche Buchse kann aus einem Metall wie Platin hergestellt sein, jedoch wird vorzugsweise eine Legierung verwendet, um die Festigkeit der Buchse zu erhöhen. Demgemäß hat sich eine Legierung aus 90% Platin und 10 % Rhodium als zufriedenstellend erwiesen, und dieses Material ist durch Glas hinreichend gut benetzbar. Die Buchse besteht aus einem rohrförmigen Speicherteil 18, der quadratisch, rechteckig, oder zylindrisch ausgebildet sein kann, und einem verbreiterten Basisteil 20, welches das untere Ende der Buchse in eine flache Lochscheibe 22 münden läßt. Die Lochscheibe hat eine Vielzahl von dicht nebeneinander angeordneten geraden Löchern 24·. Diese Löcher können, müssen jedoch gewöhnlich nicht größer sein als etwa 1 mm im Durchmesser, obwohl sie auch halb so groß sein können, wenn Fäden mit geringerem Durchmesser hergestellt werden sollen, und ihre Bänder können etwa 0,025 mm nebeneinanderliegen. Beispielsweise können in einer Lochscheibe mit 2000 Löchern von 68,5 mm im

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Quadrat die Löcher einen Durchmesser von etwa 1 mm aufweisen und einen Abstand von etwa 1,5 mm von Mitte zu Mitte haben. In einer typischen Anordnung schwankt die Länge der Löcher in der Lochscheibe von etwa 0,76 mm bis zu etwa 1,5 mm, und weiterhin sind T-förmige verstärkte Balken 26 oder in einer alternativen Ausführungsform eine (nicht dargestellte) Bienenwabenstruktur auf der Lochscheibe vorgesehen, um die F-estigkeit der Lochscheibe zu erhöhen und um eine Durchbiegung zu verhindern. Ein Ventil 28, welches

3o das Innere der Buchse mit einer Versorgungseinrichtung/für flüssiges Gas verbindet, kann oberhalb der Buchse 16 angeordnet sein,.um eine Veränderung im Fadendurchmesser zu ermöglichen. Indem das Ventil geöffnet und geschlossen wird, wird es dem Glas ermöglicht, aus der Versorgungseinrichtung 30 in den Speicherteil der Buchse 16 zu strömen, so daß dadurch der gewünschte Glasdruck innerhalb der Buchse aufrechterhalten wird. Wenn ein laden mit größerem Durchmesser hergestellt werden soll, kann der Druck innerhalb der Buchse erhöht werden, und zwar mittels des Ventils 28, welches dazu dient, um die Druckzunahme zu steuern. Natürlich müssen die Fadenausgaberate, die Kühlluft und die Scheibentemperatur in entsprechender Weise eingestellt sein, um gemäß der nachfolgenden Beschreibung stabile Fäden herzustellen. TJm die Regulierung des Glasdruckes innerhalb der Buchse zu erleichtern, erstreckt sich ein langgestrecktes Platinrohr 32 vom Inneren der Buchse nach oben, und zwar durch das Ventil 28 hindurch, zu einer' Schall-Tiefenmeßeinrichtung 34-· Diese Meßeinrichtung ist mit einer Ventilsteuerung 36 verbunden, welche auf entsprechende Signale von der Meßeinrichtung reagiert, um das Ventil 28 nach oben oder nach unten zu bewegen, und zwar in bezug auf die Buchse, so daß dadurch das Ventil geöffnet und geschlossen wird und der Durchtritt von flüssigem Gas ermöglicht wird. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist das Ventil 28 über einen Gewindestift 37 mit der Steuereinrichtung 36 verschraubt. Eine Drehung des Stiftes bringt das Ventil zu einer Vertikalbewegung in bezug auf den Ventilsitz 39» so daß dadurch der Durchfluß des Glases in die Buchse 16 entsprechend reguliert wird. Auf diese Weise wird ein

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gewünschter Glasdruck kontinuierliche innerhalb der Buchse aufrechterhalten, während die Glasfaser-Fäden durch die Öffnungen 24 in der Lochscheibe 22 gemäß der nachfolgenden Beschreibung extrahiert werden.

In einer bevorzugten Arbeitsweise, bei xirelcher langsamer angefahren wird, wird die Lochscheibentemperatur, die etwa 1000 ⁰C vom vorhergehenden Verschluß beträgt, auf etwa den Bereich der Entglasungstemperatur angehoben, die zx-jischen etwa 1083 ⁰C und 1105 °C liegt. Dies führt dazu, daß eine dünne Glasschicht innerhalb und oberhalb der Lochscheibe 22 auf diese Temperatur angehoben wird. Die Glasmasse innerhalb der Buchse, welche auf einer Temperatur von etwa 12J0 ⁰C gehalten ist, wird davon nicht beeinflußt. Wenn die geringe Glasmenge im Bereich der Lochscheibe durch die Öffnungen hindurchgeht, geht sie als getrennte Strömungen ohne Benetzung und ohne Flutung der Platte hindurch, und zwar auch dann, wenn die Platte aus einer benetzbaren Legierung hergestellt ist. Diese kühlere Glasmasse ist keine rein Newton¹sehe Flüssigkeit mehr, sondern weist bereits eine kristalline Struktur auf. Während die dabei entstehenden Fasern spröde sind, während die Lochscheibentemperatur deutlich über den Entglasungsbereich hinaus angehoben wird und während zugleich die Luftkühlung entsprechend eingestellt wird, kann die geringe Menge an entglastern Glas rasch und vollständig ausgeschieden werden, wobei das Glas in der üblichen Weise behandelt wird.

Bei einer etwas anderen Arbeitsweise kann zur Beschleunigung des Anfanges die Temperatur des Glases im Bereich der Lochscheibe angehoben werden, indem die Temperatur der Lochscheibe selbst erhöht wird, so daß das Glas dadurch weniger viskos wird, und unter dem Druck des geschmolzenen Glases innerhalb der Buchse beginnt das Glas dann, rasch durch die Löcher 24 in der Lochplatte 22 hindurchzuströmen. Aufgrund der benetzenden Eigenschaften des Glases und des geringen Abstandes der Löcher beginnt die

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Unterseite der Lochscheibe, geflutet zu werden. Sobald das Volumen des gefluteten Glases ausreichend schwei· ist, um die anfängliche Dämpfungskraft zu liefern, ist es erforderlich, die Strömung des Glases durch die Löcher zu vermindern, weil anderenfalls keine Separation stattfinden kann. In der bevorzugten Ausführungsform der Lrfindung erfolgt die Durchflußregelung durch eine Temperatursteuerung der Lochscheibe. Gemäß Fig. 1 verbindet eine Platinstange 38 eine elektrische Quelle von etwa 3 V und 1000 A mit der Lochscheibe, wodurch die Temperatur der Scheibe erhöht werden

40 kann. Eine wassergekühlte Kupferschiene /ist auf der Platinstange 38 vorgesehen, um einen elektrischen Kontakt zwischen der Platinstange 38 und der elektrischen Quelle zu bilden und um die erforderliche Länge der Platinstange zu vermindern, so daß dadurch die Kosten reduziert v/erden. Die Kupferschiene 4-0 ist wassergekühlt, um die Temperatur an dem Berührungspunkt zwischen der Kupferschiene und der Platinstange zu vermindern und dadurch das Kupfer zu schützen, und weiterhin ist ein minimaler Abstand von etwa 3,8 cm von der Lochscheibe 22 eingehalten, so daß die Lochscheibentemperatur nur minimal beeinflußt wird, während die Länge der Platinstange begrenzt ist. Es ist ersichtlich, daß durch Steuerung des elektrischen Stromes durch einen Regler 41 die Temperatur der Lochscheibe sorgfältig reguliert werden kann. Als Alternative zu dem oben beschriebenen Scheibenheizverfahren sei angeführt, daß die Temperatur der Lochscheibe auch durch eine Induktionsheizung steuerbar ist, ohne daß dabei die oben genannten Schienen oder Stangen erforderlich sind. In einer weiteren Ausführungsform kann der Stromfluß .zu der Lochscheibe konstant gehalten werden, und der Glasdurchfluß durch die Lochscheibe kann reduziert werden, um eine Separation zu ermöglichen, indem ein stetiger Luftstrom auf die Lochscheibe gerichtet wird, so daß dadurch die Scheibentemperatur vermindert wird. Sobald eine Separation erreicht ist, kann diese Luftströmung reduziert werden, um der Lochscheibe zu ermöglichen, daß sie sich aufheizt und gemäß der obigen Beschreibung arbeitet.

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Wenn die Glastropfen durch die Löcher hindurchfließen und die Unterseite der Lochscheibe fluten, ist es erforderlich, die
Temperatur, der Lochscheibe mindestens "bis zum Bereich der
Entglasungstemperatur zu vermindern, wodurch die Lochscheibe
als ein Schmelzglas-Temperaturströmungsventil arbeitet. Diese Temperaturverminderung auf etwa 145 ⁰C bis 167 °C hält die Glasströmung durch die öffnung an und ermöglicht es, daß das flutende Glas von der Unterseite der Seheibe derart getrennt wird, daß einzelne Glasfasern gebildet werden. Wenn das Glas langsam abgezogen wird, tritt diese Separation auf, indem sich jede Faser nach unten einschnürt, so daß von jeder öffnung eine einzelne Faser nach unten reicht. Eine Alternative zur freien Strömung besteht darin, die gefluteten Tropfen mit einem Gaasstab oder einer ähnlichen Einrichtung zu berühren und den Stab langsam
nach unten wegzuziehen. Die Wärme des geschmolzenen Glases
bringt die zusammengeflossenen Tropfen dazu, daß sie an den Stab •anschmelzen, und somit bewirkt das Wegziehen des Stabes,.daß
große FlUttropfen sich zu einzelnen Fasernumbilden, welche von den verschiedenen Öffnungen ausgehen. Die anfängliche Geschwindigkeit beim Wegziehen sollte etwa bei 12 mm/sec liegen, um zu verhindern, daß bei den sich bildenden Fasern der Glasstrom abreißt und um zu ermöglichen, daß das Oberflächenglas langsam
in den vergrößerten Hauptstrom der Abschwächung hineingezogen werden kann, ohne daß ein unbeabsichtigtes Abreißen erfolgt.
Dieses verzögerte und langsame Wegziehen sollte solange fortgesetzt werden, bis die Unterseite der Lochscheibe nicht mehr geflutet ist und eine Separation erreicht. Man spürt einen
beträchtlichen Widerstand, wenn die Platte gereinigt wird, der von der Tendenz des Glases herrührt, an der Platte zu haften.. Die Spannungskraft und die Eigenbenetzungskraft des Glases ist stärker als seine Scheibenbenetzungskraft, so daß das in
Bewegung befindliche Glas fast das gesamte noch an der Oberfläche haftende Glas von der Scheibe in die sich bewegende Säule Hineinzieht, und die Platte wird auf diese Weise fast vollständig gereinigt, wobei eine Glasschicht von nur etwa 0,025 mm haften

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bleibt. Wenn das Wegziehen sorgfältig und langsam ausgeführt wird, ohne daß eine Unterbrechung auftritt, erstreckt sich eine Anordnung von sehr feinen Fäden von jeder Öffnung in der Lochscheibe, wenn kein Oberflächenglas mehr vorhanden ist und wenn dasjenige Glas, welches durch jede der Öffnungen hindurchgeführt ist, die einzige Versorgungsquelle für die Fadenanordnung wird. An diesem Punkt ist es erneut erforderlich, ein Abreißen der Glasfaden oder eine Unterbrechung durch eine Zunahme in dem Glasdurchfluß durch die Öffnungen durch ein geringes Aufheizen der Scheibe zu vermeiden. Während das Aufheizen des thermischen Tores im Gange ist, um einen erneuten, jedoch begrenzten Durchfluß durch die einzelnen Öffnungen zu ermöglichen, können die sehr feinen Glasfäden, welche sich dort hindurcherstrecken, sich um eine in der Fig. 1 dargestellte und sich sehr langsam drehende Trommel 42 herumgewickelt werden. Die Drehgeschwindigkeit der_o Trommel und die Temperatur der Scheibe, welche den durch die Scheibe hindurchgehenden Durchfluß'steuert, können gleichzeitig und allmählich erhöht werden, während die (noch zu beschreibende) Luftkühlung entsprechend im Druck vermindert wird, bis eine maximale Spinngeschwindigkeit bei einer maximalen Temperatur erreicht ist. Die Geschwindigkeit ist lediglich durch die erreichbare Aufwickelgeschwindigkeit begrenzt und durch die Fähigkeit, den Kräften der Winkelmomente standzuhalten, welche durch die Drehung mit hoher Geschwindigkeit erzeugt werden. Deshalb kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 3900 m/sec bis 6000 m/sec Glasfaden- · Material aufgewickelt werden, wenn auch die normalen Betriebsgeschwindigkeiten nicht so hoch liegen. Allgemein läßt sich jedoch feststellen, daß die Einrichtung mit über 1500 m/min arbeiten kann.

Bei der Erhöhung der Produktionsrate vom anfänglichen Anfahren der Vorrichtung an, wobei die Fäden mit 12,7 mm/sec gesponnen werden, auf die erwünschte Dämpfungsrate, ist eine sorgfältige Regulierung und Korrelation der Temperatur der Lochscheibe, der

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Geschwindigkeit der Trocknungsluft, dem Durchfluß und der ßpinngeschwindigkeit der Fäden erforderlich. Wie oben bereits ausgeführt wurde, neigt Glas dazu, sich selbst leichter zu benetzen als eine benetzbare Lochscheibe, und deshalb wird das Glas, so lange der Formkonus oder im Falle der Lochscheibe die Vielzahl der Lochkonuseinrichtungen darunter in einer asymptotischen Konfiguration gehalten sind, seine Strömung durch die Öffnungen fortsetzen, um sich in Form von Glasfaden zu spinnen, und zwar gegen die grundsätzlich vorhandene Tendenz, an der Unterseite der Lochscheibe entlangzuströmen und' auf diese V/eise die Lochscheibe zu fluten. Das geschmolzene Glas, welches durch die öffnung hindurchtritt, wird kontinuierlich in die sich bildenden Fäden hineingesaugt und kann die Lochscheibe nicht fluten. In einer einfachen Ausführungsform der Erfindung kann ein Mikroskop mit einer etx^a 7-fachen oder 20-fachen Vergrößerung in der Nähe der Unterseite der Lochscheibe angeordnet werden, um die konusförmigen Anordnungen zu beobachten, während die einzelnen Parameter manuell gesteuert werden. Eine kontinuierliche Beobachtung der konusförmigen Gebildet gestattet es, daß vom Bedienungspersonal die Temperatur und die Spinnrate sorgfältig gesteigert werden können, während die Luftgeschwindigkeit abnimmt, um durch visuelle Beobachtung die asymptotische Konfiguration der sich bildenden Glasfaserkegel aufrechtzuerhalten. Nach entsprechend sorgfältiger Erprobung könnten derartige Korrelationen durch einen Rechner ausgeführt werden, so daß dadurch beträchtliche Einsparungen an Einstellzeit erreichbar sind, und außerdem könnte die Produktion der einzelnen Stationen gesteigert werden. Jedoch kann von einem entsprechend geschulten Bedienungspersonal die volle Abschwächungsgeschwindigkeit so rasch erreicht werden, wie sich die Temperatur der Lochscheibe stabilisieren läßt, und zwar in etwa 30 Sekunden. Allgemein läßt sich feststellen, daß durch entsprechende Einhaltung der konkaven Ausbildung der sich bildenden Kegel die Abschwächungsrate auf die Grenzen erhöht werden kann, welche durch die Spannung beim Aufwickeln oder bei einer anderen Aufnahmeeinrichtung gesetzt sind.

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Wie nachfolgend erläutert werden wird, ist es erforderlich, um diese asymptotische Geometrie der sich bildenden Fadenkegel beizubehalten, und um dazu die Separation der einzelnen ausgebildeten Fäden aufrechtzuerhalten, Jeden der einzelnen Fäden und der sich bildenden Fadenkegel in identischer Weise zu kühlen, und es ist darüber hinaus erforderlich, die ordnungsgemäße Korrelation zwischen der Spinnrate, der Temperatur der Lochscheibe und dem Durchfluß durch die einzelnen öffnungen beizubehalten. Um Jeden.der einzelnen Fäden und Kegel gleichmäßig zu kühlen, ist eine Luftquelle 44 unterhalb der Lochscheibe angeordnet. Der Abstand dieser Quelle von der Scheibe hängt von der Fläche der Öffnungen, von der Größe der Luftdüse usw. ab. Dieser Abstand liegt im allgemeinen zwischen 2,5 cm und 50 cm und liegt bei der unten beschriebenen Düsengröße zwischen etwa 5 und 10 cm. Diese Quelle, welche in der Fig. 1 dargestellt ist, weist eine einfache Düse 45 auf, welche an dem Ende eines Zuführungsrohres 47 angeordnet ist. Beim Anfahren richtet die Düse einen Luftstrom nach oben und parallel zu den nach unten abgeführten Fäden. Der Druck der Strömung wird vermindert, während die Spinnrate .erhöht wird und hängt von der Düsengröße und der Beschaffenheit des Zuführungsrohres ab. Beispielsweise kann mit einer Düse von 3>2 mm und einer Zuführungsleitung von 6,4 mm ein Anfangsdruck von etwa 250 mm Wassersäule erreicht werden, der auf einen gleichförmigen Wert von etwa 12,7 mm bei voller Spinngeschwindigkeit abfällt. Auf diese Weise wird der zur Kühlung dienende und nach oben gerichtete Luftstrom zwischen die einzelnen Fäden hineingeblasen, so· daß er an Jeden der mehreren Tausend Kegel gelangt. Während es so scheinen mag, daß die außerordentlich große Anzahl von Fäden, die von den Öffnungen ausgehen, die.Luft daran hindern könnten, durch diese Anordnung hindurchzugehen, so ist dennoch leicht nachzuprüfen, daß paradoxerweise der Luftquerschnitt etwa 33 000-mal größer ist als der Glasquerschnitt, ' so daß die offene Fläche wesentlich größer ist als die geschlossene Fläche. Wenn beispielsweise eine 10 χ 10-Buchse mit einem C-Faden

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-7 P verwendet wird, dessen Querschnittsflache etwa G,4 χ 10 ' cm "beträgt, können 2.7 777 Löcher gebohrt werden. Dies bedeutet,

—? P daß die gesamten 27 777 Fäden eine Fläche von etwa 1,8 χ 10 cm einnehmen. Diese Fäden bewegen sich jedoch durch 64-5 cm offene Luft, so daß ein außerordentlich großer freier Raum für die Luft vorhanden ist, welcher sich nach oben durch die Fäden und die sich bildenden Kegel hindurchbewegen kann. Trotz der kleinen von den Fäden eingenommenen Fläche ziehen die sich schnell bewegenden Fäden mit hoher Reynolds-Zahl die Luft mit und beginnen, wie eine Luftpumpe zu wirken. Auf den ersten Zentimetern hinter den Öffnungen ist der Oberflächenwiderstand der Fäden jedoch nicht in der Lage, die sich bildenden Luftwirbel so stark zu beschleunigen, daß eine Geschwindigkeit erreicht wird, bei welcher die Pumpenwirkung spürbar wird. Während die Fäden jedoch enger zusammengebracht werden und die Luft immer schneller an den Fasergrenzschichten entlangstreicht, nimmt die Pumpwirkung zu. Normalerweise wird die 'einströmende Kühlluft unverzüglich über die Lochscheibe gesaugt und in die ersten "Zentimeter der Fadenverdrillung hinein, wobei die Glasfaserpumpe ihre Wirkung verstärkt, je näher man zur Platte kommt. Demgemäß hat es den Anschein, als ob diese Pumpwirkung, welche plötzlich beginnt, es sehr schwierig werden ließe, die sich bildenden Fadenkegel abzukühlen. Sobald jedoch Luft nach oben zwischen die Fäden eingeblasen wird, wird diese Pumpwirkung praktisch unterbrochen, und die Kühlluft kann somit eigentlich praktisch unbehindert nach oben zwischen die Fäden durch die im allgemeinen ruhige Luft zu den Lochscheiben gelangen. De-nnoch strömt ausreichend Luft nach unten in die unmittelbare Umgebung der Fadengrenzschichten zwischen der Buchse und der Luftdüse, um die sich langsam nach oben bewegende Luft allmählich zum Umkehren zu veranlassen, so daß sie nach innen und nach unten in der Richtung der sich rasch bewegenden Fäden strömt. Die Strömungsgeschwindigkeit dieser Luft nimmt zu, da sie im Bereich der Kegel eine schirmähnliche Form einnimmt, wobei der analoge Griff eine rasch nach" unten entweichende trompetenförmige Luftrohrform einnimmt,

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die den sich bildenden Fadenkegel in 360° umgibt, diesen Kegel von der Scheibe an kühlt und zwar bis weit in den Bereich der sich bildenden Faser hinein. Das Volumen der sich langsam nach oben bewegenden Luft kann derart eingestellt werden, daß es gleich dem Volumen der Kühlluft ist, die jedoch rasch nach unten entweicht, und· zwar in dünnen koaxialen Strömungsfäden. Wenn die ansteigende Luft die Höhe der öffnungen erreicht, spaltet sie sich auf, um einen hexagonalen Stern zu bilden, wobei die sich bewegenden Punkte in denjenigen Bereich zwischen den Fäden strömen, während die Restluft entsprechend proportioniert eine 360°- Kühlung der sich bildenden Fadenkegel liefert. Wenn diese Kühlluft sich nach unten wendet, wobei sie sich der konvexen Form des Kegels anschmiegt, indem sie über die volle Länge an der ladenstruktur entlangstreicht, wird sie auf eine sehr hohe Geschwindigkeit beschleunigt, während sie dem Faden in die obere Pumpzone folgt. Eine kontinuierliche Mischung von kalter ansteigender Luft mit warmer turbulenter Luft in den Wirbeln, welche durch den Hauteffekt hervorgerufen werden, welcher in der Umgebung der nach unten abgeführten Fäden entsteht, liefert eine gleichförmige und stabile Umgebung über die gesamte gebildete Fadenlänge. Durch eine derartige Kühlung kann die asymptotische Geometrie von Tausenden von sich bildenden Fadenkegeln kontinuierliche aufrechterhalten werden, so daß dadurch eine große Zunahme in der Fadenproduktion ermöglicht wird, und zwar ausgehend von einer sehr kleinen Lochscheibe. _ · ·

Während die oben beschriebene Ausführungsform die bevorzugte Ausführungsform der Kegelstabilisierung ist, wird ein weiteres Verfahren der Innenkühlung durch eine Reihe von dünnen Vorhängen kühler Luft erreicht, welche sich in rascher Folge über die Lochscheibe bewegen. Diese Vorhänge sollten unter einem Winkel von etwa 46 bis 90 gegenüber der Plattenoberfläche geneigt sein, um die heiße ruhende Luft von der Lochscheibe wie ein Besen hinwegzufegen* Indem die Rate und die Frequenz dieser Vorgänge sowie

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die Geschwindigkeit der Luft entsprechend gesteuert werden, kann eine durchschnittliche Idealtemperatur über die Fäden und die fadenbildenden Kegel aufrechterhalten werden. Diese Kühlluft vorhänge können durch eine Luft düse erzeugt werden-, welche der Düse .4-5 ähnlich ist und welche einen oder mehrere Öffnungs- -. schlitze aufweist, wobei die Düse kontinuierlich um 90° gegenüber der Fadenachse gedreht wird, um den oben genannten "Beseneffekt" dieser Luftvorhänge hervorzurufen.

Die Kühlung kann auch in anderer Weise durchgeführt werden, beispielsweise durch die Verwendung einer diskreten Folge von entsprechend gesteuerten ringförmigen Wirbeln, welche sich auf die Fläche und normalerweise senkrecht zu der Fläche der Buchse bewegen.Die sich langsam bewegenden Luftwirbel mit einem hohen inneren Vinkelmoment würden kontinuierlich die aufgeheizte Luft von der Scheibe abführen, indem sie diese aufgeheizte Luft in den Kingwirbel einbeziehen, um die Platte entsprechend zu kühlen, wobei die Wirbel kontinuierlich wachsen, so daß die ruhende heiße Luft ausgetauscht wird. Wenn diese Ringluftwirbel mit rascher

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Folge wiederholt werden₅ so wirkt/dies dahin aus, daß eine erwünschte Durchschnittstemperatur über die Länge der gebildeten Fäden aufrechterhalten wird, und zwar einschließlich der in der Bildung begriffenen Kegel. In ähnlicher V/eise könnten auch spiralförmige Luftströmungen dazu verwendet werden, deren Wirbel sich im allgemeinen in einer Ebene mit der Scheibe drehen, und zwar in ähnlicher V/eise wie die Wirbel, welche von einem Yentilatorblatt erzeugt werden. Diese spiralförmigen Kühlwirbel wirken in der Weise, daß die heißere ruhende Luft, welche auf der Oberfläche der Buchse bleibt, hinweggespült wird. In jedem dieser Systeme ist die Luft im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung der sich bildenden Fäden gerichtet, so daß die Luft dazu in der Lage ist, ohne Widerstand zwischen den Fäden hindurchzuströmen und einen leichten Pumpeneffekt auszuüben, der durch die gebildeten Fäden erzeugt Xirird. Das anfängliche Pumpen,

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welches durch die sich rasch bewegenden Fäden hervorgerufen wird, wird leicht ausgeschaltet, und durch die außerordentlich großen offenen Räume erreicht die Kühlluft jeden der sich bildenden Kegel, um dessen erforderliche Konfiguration aufrechtzuerhalten.

Außer der oben genannten Temperaturregelung der Lochscheibe, der Fäden und der Kegel ist eine zusätzliche Isolierung und Heizung vorgesehen, um einen Temperaturverlust des Systems zu vermeiden, der notwendigerweise die Viskosität des geschmolzenen Glases und folglich die Ausbildung der Glasfaserfäden beeinträchtigen würde. Gemäß Fig. 1 und 2 ist das Unterteil der Buchsen von einer keramischen Halteeinrichtung 46 umgeben, welche außer der Halterung der Buchse außerdem deren Außenwand isoliert, die im Bereich der Lochscheibe angeordnet ist. Die keramische Halteeinrichtung 46 und der rohrförmige -Speicherteil 18 der Buchse' sind von einer Schicht aus .Isoliermaterial 48 umgeben, welches sich zusätzlich zwischen der Platinstange und der Kupferschiene sowie der Versorgungseinrichtung für flüssiges Gas erstreckt. Das Isoliermaterial 48 endet kurz außerhalb'der Wände der Buchse, um einen ringförmigen Bereich 50 um den Speicherteil der Buchse zu bilden, in welchem eine Heizspule 52 angeordnet ist, um den Wärmeverlust aufgrund der Wärmeleitung durch die Isolation zu kompensieren. Die Heizspule ist mit einem Thermoelement 53 verbunden, um den Strom zu -steuern und dadurch die auf diese Weise erzeugte Kompensationswärme zu regulieren. Eine zweite Schicht aus Isoliermaterial 5^ ist oberhalb und auf Abstand von der Versorgungseinrichtung 50 für flüssiges Gas angeordnet, so daß dadurch ein Isolationsspalt 56 gebildet ist, wie es in der Fig. 1 dar- ■ , gestellt ist. Die obige Ausführungsform dient natürlich nur als Beispiel für eine Isolation und eine Zusatzheizung, und es sind, andere Ausführungsformen verwendbar, um die gewünschten Temperaturen in der erforderlichen Weise aufrechtzuerhalten. Beispielsweise ist es möglich, zur Kompensation des Wärmeverlustes der Buchse aufgrund von Wärmeleitung eine Widerstandsheizung zu verwenden, welche die Buchse als ein Element einer isolierten Schaltung

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einsetzen könnte. In einer solchen AusfütLrungsform hat sich ein 400-Hertz-G-enerator als Energiequelle ausgezeichnet bewährt.

Schließlich ist gemäß Fig. 1 eine Einrichtung 58 vorgesehen, um die einzelnen -Fasern oder Fäden mit einem Schmiermittel wie einer Stärke zu versehen, um den Abrieb zwischen benachbarten Fasern oder Fäden zu vermindern und um die Harzbenetzung für das zukünftige Laminieren zu unterstützen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

ίΐ. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaserfäden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Behälter (wie 18) vorhanden ist, von welchem eine geschmolzene Glasmasse unter einem - bestimmten Druck aufnehmbar ist, daß weiterhin eine flache Scheibe (22) vorgesehen ist, welche eine Vielzahl von ebenen öffnungen (24) aufweist, durch welche Glasfäden (12) extrudierbar sind, daß die Scheibe (22) aus einem hitzebeständigen Material besteht, daß die Scheibe (22) an der Unterseite des Behälters (wie 18) angeordnet ist, daß weiterhin eine Regeleinrichtung (41) zur Steuerung der Temperatur der Scheibe (22) vorgesehen ist, daß weiterhin eine Einrichtung (42) zum Herausziehen der Fäden (12) aus der Scheibe (22) vorhanden ist, wodurch Extrudierkegel an den Öffnungen (24) gebildet werden, und daß unterhalb der Scheibe (22) eine Einrichtung angeordnet ist, welche mit einer Luftversorgungseinrichtung in Verbindung steht, welche einen nach oben auf die Kegel gerichteten Luftstrom liefert, wobei der Luftstrom im wesentlichen parallel und in entgegengesetzter Richtung zu den aus den Öffnungen (24) extrudierten Glasfaden (12) gerichtet ist.

2. Vorrichtung nach.Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten öffnungen (24) geringer als 12,7 mm ist.

3ο Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen benachbarten öffnungen (24) im Bereich von 12,7 "bis 0,025 mm liegt.

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4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines gerichteten Luftstromes eine Düse (45) und eine Leitung (47) aufweist und daß die Leitung (47), welche die Düse (45) mit der Luftversorgungseinheit verbindet, sowie die Düse (45) etwa 25 mm bis 50 cm unterhalb der Scheibe (22) angeordnet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatursteuereinrichtung eine Stange (38) aufweist, welche in elektrischem Eontakt mit der flachen Scheibe (22) ist und derart ausgebildet ist, daß sie auch in elektrischem Kontakt mit einer Energiequelle steht, und daß weiterhin eine Einrichtung (41) zur Steuerung des elektrischen Stromes zu der Stange (38) vorhanden ist, wodurch die Temperatur der Scheibe (.22) steuerbar ist.

6. Vorrichtung zur Herstellung von Glasfaser-Fäden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Buchsenanordnung (16) vorgesehen ist, welche einen Speicherteil (18) aufweist, der so ausgebildet ist, daß darin geschmolzenes Glas unter bestimmten Druck aufnehmbar ist, daß weiterhin eine flache Scheibe (22) vorhanden ist, die eine Vielzahl von Öffnungen (24) aufweist, durch welche die Glasfäden (12) extrudierbar sind, daß weiterhin eine Einrichtung zur Steuerung des elektrischen Stromes zu einer in elektrischem Kontakt mit der Scheibe (22) stehenden Schiene (40) vorhanden ist, wodurch die Temperatur der Scheibe (22) steuerbar ist, und daß unterhalb der Scheibe (22) und in Verbindung mit einer Luftquelle eine Düse (45) vorgesehen ist, um eine Luftströmung nach oben auf die Kegel zu richten, wobei diese Luftströmung im wesentlichen parallel und in entgegengesetzter Richtung zu den aus den Öffnungen (24) extrudierten Glasfäden (12) gerichtet ist.

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7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (22) aus einem nicht benetzbaren Material besteht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (4-5) von etwa 2,5 cm bis etwa 50 cm unterhalb der Scheibe (22) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (45) eine Öffnung aufweist, die einen Durchmesser von etwa 3,2 mm hat und etwa 5 ^is 10 cm unterhalb der Scheibe (22) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (38) aus Platin besteht und daß weiterhin eine Schiene (4-0) vorgesehen ist, daß die Schiene (40) wassergekühlt ist und in elektrischem Kontakt mit der Platinstange (38) und der Energiequelle steht und entlang der Platinstange (38) von der flachen Scheibe (22) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Isoliereinrichtung (4-8) vorgesehen ist, welche um die Buchsenanordnung (16) herum angeordnet und weiterhin auf Abstand von dem Speicherteil (18) derselben angebracht ist, um eine Isolierkammer zu bilden, daß weiterhin eine Heizeinrichtung (52) innerhalb dieser Kammer vorgesehen ist und daß eine Einrichtung zur Regulierung der Heizeinrichtung vorhanden ist, um den Wärmeverlust von der Buchsenanordnung (16) zu kompensieren.

12. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventileinrichtung (28) vorgesehen ist, welche auf der Buchsenanordnung (16) angebracht ist, daß die Ventilanordnung (28) den Speicherteil (18) der Anordnung mit einer Versorgungseinrichtung für geschmolzenes Glas (30) verbindet, und daß eine Einrichtung zur Steuerung der Ventilanordnung

(28) vorgesehen ist.

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13· Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene (40) aus Kupfer besteht und etwa 2,5 cm von der Scheibe (22) entfernt angeordnet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (34) zur Bestimmung der Tiefe der Glassäule in dem Speicherteil (18) der Buchsenanordnung (16) und zur Erzeugung eines Anzeigesignals für diese Tiefe vorgesehen ist, und daß weiterhin eine Steuereinrichtung vorhanden ist, welche auf dieses Signal anspricht, um das Ventil (28) zu betätigen, um eine gewünschte Glassäule innerhalb der Buchse (16) aufrechtzuerhalten.

15· Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Isoliereinrichtung (54) auf Abstand von der Versorgungseinrichtung (30) für geschmolzenes Glas vorgesehen ist, welche zwischen der Versorgungseinrichtung (30) und der Steuereinrichtung angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Verstärkungsbalken (26) vorgesehen sind, welche auf der Scheibe (22) angeordnet sind und sich in das Unterteil der Buchsenanordnung (16) erstrecken.

17· Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Fäden aus einer geschmolzenen Glasmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Glases im Bereich einer flachen Lochscheibe erhöht wird, daß Glastropfen dazu gebracht werden, durch die Öffnungen in der Scheibe hindurchzugehen und die Unterseite der Scheibe zu fluten, daß die Glasströmung durch die Öffnungen vermindert wird, um dem gefluteten Glas auf der Unterseite der Scheibe zu ermöglichen, als separate Fäden von der Scheibe abzugehen, ' die von Extrudierkegeln ausgehen, welche an der Scheibe

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gebildet werden, daß die laden langsam von der Platte abgezogen werden, daß die Glasströmung durch die Öffnungen erhöht wird und daß ein Luftstrom nach oben auf die Kegel und im wesentlichen parallel und in entgegengesetzter Richtung zu den aus den öffnungen extrudierten Glasfaden gerichtet wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die- Spinnrate aus der Lochscheibe erhöht wird und in entsprechender Weis,e die Glasströmung durch die Öffnungen erhöht wird und daß die Luftströmung auf die Kegel vermindert wird, um die asymptotische Konfiguration der Kegel zu erhalten.

19· Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-i'äden aus einer geschmolzenen Glasmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die - Temperatur der flachen Lochscheibe angehoben wird, die eine Säule von geschmolzenem Glas aufweist, welches darin angeordnet ist, daß Glastropfen dazu gebracht werden, durch die Öffnungen in der Scheibe hindurchzugehen, wobei die Unterseite der Scheibe geflutet wird, wobei sich dort ein einzelner Glastropfen bildet, daß die Temperatur der flachen Lochscheibe herabgesetzt wird, um die .Glasströmung durch die Öffnungen zu vermindern und um dem gefluteten Glas auf der Unterseite der Scheibe zu ermöglichen,· in lorm getrennter Fäden von den Extrudierkegeln nach unten zu strömen, welche an den Öffnungen gebildet werden, daß die laden langsam von den Öffnungen abgezogen werden, daß die Temperatur der Scheibe angehoben wird, um die Glasströmung durch die Scheibe hindurch zu erhöhen, und daß ein Luftstrom nach oben auf die Kegel gerichtet wird, und zwar im wesentlichen parallel und in entgegengesetzter • Richtung zu den aus den Öffnungen extrudierten Glasfaden.

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20. Verfahren nach. Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß

die Temp era turverniinderung von einer Temperaturverminde- ' rung der Scheibe "bis auf den Bereich der Entglasungstemperatur begleitet wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der einzige Glastropfen von der Scheibe abgezogen wird.

22. Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Fäden aus einer geschmolzenen Glasmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der flachen Lochscheibe angehoben wird, die eine Säule von geschmolzenem Glas aufweist, welches darin angeordnet ist, daß Glastropfen dazu gebracht werden, durch die Öffnungen in der Scheibe hindurchzugehen, wobei die Unterseite der Scheibe geflutet wird, wobei sich dort ein einzelner Glastropfen bildet, daß die Temperatur der flachen Lochscheibe herabgesetzt wird, um die Glasströmung durch die Öffnungen zu vermindern und um dem gefluteten Glas auf der Unterseite der Scheibe zu ermöglichen, in Form getrennter Fäden von den Extrudierkegeln nach unten zu strömen, welche an den Öffnungen gebildet werden, daß sie Fäden von der Scheibe mit einer Geschwindigkeit von etwa 12,7 mm/sec abgezogen werden, um die Glasströmung durch die Scheibe hindurch zu erhöhen, und daß ein Luftstrom nach oben auf die Kegel gerichtet wird, und zwar im wesentlichen parallel und in entgegengesetzter Richtung zu den aus den Öffnungen extrudierten Glasfäden.

2J. Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Fäden aus einer Masse geschmolzenem Glases, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des geschmolzenen Glases im Bereich der flachen Lochscheibe auf die Entglasungstemperatur eingestellt wird, so daß separate Glasströme erzeugt werden, welche durch die Öffnungen hindurchgehen, daß diese Strömungen langsam abgezogen werden, welche durch die Öffnungen hindurchgehen, welche Extrudierkegel an den Öffnungen bilden und nach unten gerichtete Fäden, daß die Temperatur

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des durch die Öffnungen hindurchgehenden Glases erhöhtwird, und daß ein Luftstrom nach oben auf die Kegel gerichtet wird, und zwar im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu der Richtung der aus den öffnungen extrudierten Glasfaden.

2Pt. Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Fäden aus einer geschmolzenen Glasmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur einer flachen Lochscheibe mit einer Säule von geschmolzenem Glas auf die Entglasungstemperatur gebracht ist, daß getrennte Glasströme durch die Öffnungen in der Scheibe hindurchgehen, daß die Glasströme, welche durch die Öffnungen der Scheibe hindurchgehen, langsam abgezogen werden, so daß Extrudierkegel an den Öffnungen gebildet werden und daran sich nach unten anschließende Fäden, daß die Temperatur der Scheibe angehoben wird und daß ein Luftstrom nach oben auf die Kegel gerichtet wird, und zwar im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu der Richtung der aus den Öffnungen extrudierten Glasfaden.

25-. Verfahren zur Herstellung von Glasfaser-Fäden aus einer geschmolzenen Glasmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur einer flachen Lochscheibe mit einer Säule von geschmolzenem Glas, die auf die Entglasungstemperatur gebracht ist, daß getrennte Glasströme durch die Öffnungen in der Scheibe hindurchgehen, daß die Glasströme, welche durch die öffnungen der Scheibe hindurchgehen, langsam abgezogen werden, so daß Extrudierkegel an den öffnungen gebildet werden und daran sich nach unten anschließende ' . Fäden, daß die Temperatur der Scheibe angehoben wird und daß ein Luftstrom nach oben auf die Kegel gerichtet wird,' und zwar im wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu der Richtung der aus den öffnungen extrudierten Glasfaden, daß die extrudierten Fäden mit einer Rate von etwa 12,5 mm/sec abgezogen werden, daß die Spinnrate auf über 15OO m/sec

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angehoben wird und daß in korrelativer Weise der Druck der nach oben gerichteten Luft vermindert wird, während die Temperatur der Lochscheibe angehoben wird, um die Glasströmung durch die Scheibe zu verstärken, damit die asymptotische Konfiguration der Kegel beibehalten wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verminderung der Strömung die Temperatur des Glases vermindert wird, welches durch die Öffnungen hindurchströmt, und zwar bis zum Rand der Entglasungstemperatur.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 "bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die extrudierten Fäden mit einer Rate von etwa 12,7 mni pro Sekunde abgezogen werden.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft mit einem Druck von etwa 25,4· cm Wassersäule nach oben gerichtet wird.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Rate der Spinngeschwindigkeit von etwa 12,7 mm/sec auf über I500 m/sec erhöht wird und daß der Druck der Luft entsprechend von etwa 25,4- cm Wassersäule auf etwa 12,7 mni Wassersäule vermindert wird

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Glas eine Temperatur von etwa 1250 C aufweist und daß die Temperaturverminderung innerhalb des Bereiches von etwa 145 - 167 °C liegt.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 his 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Spinnrate aus der Lochscheibe erhöht wird und in entsprechender Weise die Glasströmung durch die öffnungen erhöht wird und daß die Luftströmung

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auf die Kegel vermindert wird, um die asymptotische Konfiguration der Kegel'zu erhalten.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 "bis 31» dadurch gekennzeichnet, daß dünne Luftvorhänge über die Lochscheibe in rascher Folge hinweggeführt werden und daß die Luftvorhänge unter einem Winkel von 46 bis 90 °
gegenüber der Scheibe geneigt sind.

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