Heißbruch bei Ziehvorgängen von Glasschmelzen

Abstract

Unter den verschiedenen Einflußgrößen, die die Ziehbarkeitsgrenzen bestimmen und den Faserziehprozeß unterbrechen, wurde die Heißbruchgrenze experimentell in Abhängigkeit von den Ziehparametern Düsentemperatur, Düsenvordruck und Ziehgeschwindigkeit bestimmt. Der Heißbruch kann nur zwischen einem oberen und einem unteren Düsengrenzdruck auftreten, die beide stark von der Viskosität der Glasschmelze abhängen. Außerhalb dieses Druck-Viskositätsgebietes sind den Heißbruchgrenzen Einschnür- und Instabilitätsphänomene übergeordnet. Die Heißbruchgrenze begrenzt den Faserradius zu noch dünneren Fasern hin, wobei unter gleichen Kühlbedingungen und gleicher Düsengeometrie eine von den physikalischen Stoffkenngrößen der Glasschmelze abhängige Kenngröße (e) den kleinsten Faserradius bestimmt, wenn dem Primärziehvorgang kein Sekundärziehvorgang folgt. Die Gleichung für den minimalen Faserradius wurde aus den Impuls- und Kontinuitätsgleichungen der Wärmeleitungsgleichung, der Festigkeitsgleichung von Glasschmelzen und den Faserbruchbedingungen für den Einzel-(Primär)-Ziehvorgang hergeleitet. Die nach ihr berechneten minimalen Faserradien stimmen mit den gemessenen zufriedenstellend überein. Hot fracture occurring in drawing processes of glass melts Within the limits which determine the range whhin which fibres may be drawn, the limits of hot fracture were determined experimentally in relation to the parameters nozzle temperature, nozzle pressure and drawing speed. Hot fracture can only occur between upper and lower nozzle pressure limits which are both strongly dependent on the viscosity of the meh. Outside this pressure-viscosity field necking and instability phenomena become more important than hot fracture. The hot fracture limit confines fibre radius to yet smaller values for the same cooling conditions and nozzle geometry because a parameter (e), which depends on characteristic physical material parameters of the melt, determines the minimum fibre radius if only the primary drawing process is concerned. The equation for the minimum fibre radius is derived from the equations of motion and continuity, the strength equation of the glass and the fibre fracture conditions for the primary drawing process. Minimum fibre radil determined from it agree reasonably with measured values. Rupture à chaud dans les processus d'étirage de fontes de verre Parmi les différents facteurs qui influent sur les limites de la ductilité et qui interrompent le processus d'étirage des fibres, on a déterminé expérimentalement la limite de rupture à chaud en fonction des paramètres d'étirage: température de la filière, pression d'alimentation de la filière et vitesse d'étirage. La rupture à chaud ne peut se produire qu'entre deux pressions limites maximale et minimale de la filière, toutes deux fonction de la viscosité de la fonte de verre. En dehors de ce domaine de pression-viscosité, des phénomènes d'étranglement et d'instabilité se rangent au-dessus des limites de la rupture à chaud. La finesse maximale de la fibre est déterminée par la limite de la rupture à chaud, en ce sens que, pour les mêmes conditions de refroidissement et la même géométrie de la filière, elle dépend d'un paramètre (e) qui est fonction des caractéristiques physiques de la fonte, si le processus d'étirage primaire n'est pas suivi d'un deuxième étirage. L'équation déterminant la rayon minimum de la fibre est déduite des équations de la conductivité thermique en régime stationnaire et transitoire, de l'équation de la résistance mécanique des fontes et des conditions de rupture des fibres pour un seul étirage (primaire). Les valeurs minimales des rayons des fibres calculées concordent de façon satisfaisante avec les valeurs mesurées.