175824. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés termoplasztikus szálak előállítására
33 175824 34 amely áramlásirányban közvetlenül a szekunder sugár alatt van elhelyezve. A rés hosszanti tengelye egybeesik azzal a vonallal, mely az üvegkibocsátó nyílássor keresztirányú középvonala lehetne, hogyha ilyen nyílássort alkalmaznánk. Megfigyeltük, hogy egy ilyen kivitelnél, ellentétben azzal, ami várható, az üveg a résből nem egy széles csík formájában folyik ki. Ehelyett az üveg egy sorozat kúppá van szétosztva, és mindegyik kúp pontosan egyegy szekunder sugár alatt helyezkedik el. A kúpok alapja egy folyamatos üvegfelülettel van egymással összekötve, amint a 12A ábrán látható, és ez a felület egy kissé görbült, a kúpokkal szemben fekvő irányban. Ez a meglepő jelenség elsősorban a főáram merőleges egyenes mentén uralkodó nyomáseloszlásnak köszönhető, amely az egyenes szekundersugarak sora alatt közvetlenül helyezkedik el. Az erős depressziós szakaszoknak ez a vonala fejlődik ki minden szekundersugár alatt, és ezek között a depressziós szakaszok között hat, a szekunder sugarak között folyó főáram dinamikus nyomása. A nyomások eloszlása kényszeríti az üveget, hogy a depressziós szakaszok felé folyjon. Az üveg felületi feszültsége megerősíti és stabilizálja a fent leírt hatást és a fenti meglepő jelenséghez vezet. Következésképpen a rés automatikusan az üvegkibocsátó nyílások középpontját képezi, a szekunder sugarak szempontjából. A 9A, 9B és 9C ábrán ábrázolt kivitelnél a 66 szálképző fej acélból lehetne, de még a legjobb, speciális, nem oxidálódó anyagból készült, acél olvasztótégelyek sem tudnak 1100 °C-nál nagyobb hőmérsékletet elviselni. Ennél nagyobb hőmérsékletnél az olvasztótégely falai deformálódni kezdenek és ezáltal az üveget és a szekunder sugarakat kibocsátó nyílások kritikus egy vonalba esése veszélyeztetve van. Ebből adódik tehát egy olyan felső hőmérséklethatár, amelynél a nyújtható anyagot a szálképző anyagba be lehet vezetni. Ha a találmány szerinti eljárással képezzük a szálat, akkor jobb működési viszonyokat és nagyobb egységnyi hozamú, valamint jobb minőségű szálat lehet elérni, hogyha az olvasztótégelyben levő üveg hőmérséklete és következésképpen magának az olvasztótégelynek a hőmérséklete nagyobb a fent említett 1100 °C felső hőmérséklethatárnál. Két paraméter van: az anyag hőmérséklete és összetétele, amely a nyílásokon keresztül kifolyó nyújtható anyagra, valamint magára a húzásra és a szál bizonyos jellemzőire hat. Valójában az egy nyíláson keresztül kilépő üveg mennyisége nő, amikor a viszkozitása csökken, vagy a viszkozitása csökken, amikor a hőmérséklete nő, és egy adott hőmérsékleten az üveg összetételétől függ. Ebből következik, hogy néhány üvegfajtát lágynak minősítünk, mert viszkozitásuk kicsi, míg a másikat keménynek, mivel azonos hőmérsékleten viszkozitásuk sokkal nagyobb, mint az előzőé. Általában a kemény üveg olcsóbb, mint a lágy üveg. Meg kell jegyeznünk, hogy a nyújtható anyag hőmérsékletének hatása van a devitrifikációra, azaz az olvadt üvqgtömegben kristályok spontán megjelenésére. Ezeknek ^kristályoknak a növekedési sebessége az üveg hőmérsékletének összetételépek függvénye. Van egy olyan hőmérséklethatár, amely fölött minden kristály megolvad és ezt hőmérséklethatárt a devitrifikáció fe^ :fc<^»s|Pe(ének, jVagy 4*Qu*dus”'na,í nevezzük. Amikor a devitrifikációs kristályok száma már nagy, el akarják tömni a nyílásokat, amelyeken keresztül az üveg kifolyik. Ezért tehát célszerű a devitrifikáció felső hőmérsékleténél, azaz a „liquidus”-nál nagyobb hőmérsékleten dolgozni, azaz igen nagy hőmérsékletekkel. A harmadik tényező, amelyről beszélnünk kell, az a szálak ellenállása nagy hőmérsékleten. Ez az ellenállás az üveg összetételének függvénye. Általában mondhatjuk, hogy a szálak ellenállása nagy hőmérsékleten, a viszkozitás és a „liquidus” azonos módon változik, ha az üveg összetételét változtatjuk és hogy növekszenek, hogyha lágy üvegből kemény üveg felé megyünk. Ezenfelül a nyújtható anyag hőmérséklete egyazon tényezők közül, amelytől a sugarak fajlagos kalóriafogyasztása függ, amely fogyasztást kilokalória/kg szállá alakított üveg egységben lehet mérni, és amely ugyancsak függvénye az üveg összetételének és annak a hőmérsékletnek, amelyen a húzási szakaszba bevisszük. így egy adott húzási energiánál, mennél kisebb az üveg viszkozitása a húzási szakaszban, azaz mennél nagyobb a hőmérséklete, annál hatásosabb az üveg húzása. Az üveget egyrészt az olvasztótégelyben lehet nagy hőmérsékletre melegíteni, másrészt a húzási szakaszban, ha a húzó áramok hőmérséklete nagy az I., II. és III. szakaszokban. Következésképpen annak érdekében, hogy a sugarak kalóriafogyasztását csökkentsük, kívánatos, hogy az üveg nagyon nagy hőmérsékletű legyen, a nyílásoknál való kilépésnél. Összefoglalva, hogyha kemény üveget akarunk alkalmazni, nagy egységnyi hozamot kapni, elkerülni, hogy az üvegkibocsátó nyílások eltömődjenek, és a sugarak kalóriafogyasztását minimumra akarjuk csökkenteni, akkor nagyon előnyös, ha a nyújtandó anyagot az olvasztótégelyben nagyobb hőmérsékleten tartjuk, mint az acél olvasztótégely használati felső hőmérséklete, amint ezt a 9A, 9B és 9C ábrákkal kapcsolatban az előzőekben már elmagyaráztuk. Ez az ok, amiért előnyösebb olyan anyagokat alkalmazni, amelyek nagy hőmérsékleteket tudnak elviselni, mint pl. a platina ötvözetek, vagy a visszaverő oxidok, hogy a kamrát és az üveget tartalmazó olvasztótégelyt ezekből készítsük. A következőkben egy olyan kemény üveg összetételt ismertetünk, amelyet a találmány szerinti eljárásnál szál képzésére használni lehet. Siö2 46,00% A1202 9,00% Fe2ö3 1,20% FeO 0,40% CaO 32,00% MgO 3,50% k2o 2,90% NazO 5,00% Általában minél nagyobb az üveg hőmérséklete, annál kisebb a viszkozitása és annál kisebb lehet az üveget kibocsátó nyílás. A gyakorlatban annak az anyagnak a felső hőmérséklethatára, amelyből az olvasztótégely készül, az üveg hőmérsékletének felső határát képezi. Ebből következik, hogy ez az üveghőmérséklet az olvasztótégely felső hőmérsékletével együtt határozza meg azoknak a nyílásoknak a minimális méretét, amelyeken keresztül az üveg kilép. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 17
