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Aus kurzen Fasern und einem oder mehreren Fäden oder
Fadensträngen zusammengesetztes Glas- oder Minera ; I1asererzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf ein aus kurzen Fasern und einem oder mehreren Fäden oder Fadensträngen zusammengesetztes Glas- oder Mineralfasererzeugnis und betrifft insbesondere verstärkte Fa - sergespinst-oder Faserfilzerzeugnisse in Matten- oder Scheibenform.
Ziel der Erfindung ist die Herstellung eines industriell erzeugbaren Körpers aus Faserstoffen, welcher bedeutend fester und stärker als die bisher hergestellten Faserprodukte aus Glas oder Mineralfasern ist.
Ferner richtet sich die Erfindung auf die Herstellung von Platten, Matten oder Geweben aus verhält- nismässig feinen Mineralfasern, die durch andere Mineralstoffe verstärkt sind, wobei die Zugfestigkeit dieser Körper, verglichen mit den bisher hergestellten Körpern, erheblich verbessert ist. Als Verwendungsbeispiele seien Rohrisolierungen sowie elektrische Schutzplatten oder elektrische Isolierstoffe ge- nannt.
Das erfindungsgemässe, aus kurzen Fasern und einem oder mehreren Fäden oder Fadensträngen zusammengesetzte Glas-oder Mineralfasererzeugnis ist im wesentlichen dadurch gekennzeicnnet, dass die kurzen Fasern in willkürlicher Anordnung vorliegen und durch einen oder mehrere, die Masse der kurzen Fasern durchsetzende, sich kontinuierlich über die ganze Länge erstreckende Glasfäden oder-fadensträn- ge verstärkt sind. Vorzugsweise sind die Verstärkungsfäden oder-fadenstränge in Schlingen und Schlaufen in der Masse der kurzen Fasern verlegt. Gegebenenfalls kann man die Verstärkungsfäden oder-fadenstränge auch parallel nebeneinander die Masse der kurzen Fasern durchsetzen lassen.
Die kurzen Fasern bestehen vorzugsweise aus geschnittenen Glasfäden, während die Verstärkungfadenstränge aus verhältnismässig feinen Glasfäden hergestellt sind.
Zur Herstellung von aus einem Glas- oder ! v1ineralfasererzeugnis der oben beschriebenen Art bestehenden Matten od. dgl. vereinigt man gemäss der Erfindung einzelne Mineralfasern auf einer Sammelfläche zu einer Matte, wobei gleichzeitig mit dem Ablegen dieser Mineralfasern ein kontiruierlicher Faden oder Fadenstrang auf die Sammelfläche abgelegt und dadurch in die Masse aus kurzen Fasern eingebettet wird.
Die auf diese Weise hergestellten Matten lassen sich in verhältnismässig dünner Form erzeugen und besitzen, insbesondere dann, wenn man Fasern und Fäden bzw. Fadenstränge mit Hilfe eines Bindemittels verbindet, eine weit höhere Festigkeit als die bisher bekannten Produkte.
Von den Figuren stellt Fig. l in halbschematischer Darstellung eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einer Vorrichtung zur Herstellung von verstärkten Faserplatten oder-matten gemäss der Erfindung dar. Fig. 2 ist ein Schnitt, der die Strangzuführungsvorrichtung zeigt, die einen Bestandteil der Vorrichtung bildet. Fig. 3 ist eine Aufsicht, die einen Teil einer ersten Art von gemäss der Erfindung hergestellten Matten darstellt. Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich wie Fig. l und zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung einer andern Art von verstärkten Fasermattenkögern. Fig. 5 ist eine Aufsicht, die einen Teil einer mittels der Vorrichtung nach Fig. 4 hergestellten Matte darstellt.
Fig.6 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Herstellung einer andernArt vonFasermatten gemäss der Erfindung und Fig. 7 ist eine Aufsicht auf einen Teil eines Fasermattenkörpers, der mittels der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung hergestellt worden ist.
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Ij Fig.1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Platte oder Matte am Mineralfasern, die durch fortlaufende Fäden oder Fadenstränge verstärkt ist, dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer oder mehreren Speisevorrichtungen 10, die elektrisch oder in anderer geeigneter Weise beheizt werden können und aus denen eine Mehrzahl von Strömen von geschmolzenem Glas 11 kontinuierlich austritt.
Auf die Ströme von geschmolzenem Glas wirken Gasstrahlen, die durch ein Gebläse 12 erzeugt werden, derart, dass durch die Einwirkung oder das Auftreten der Gasstrahlen auf die geschmolzenen Fäden das GlaF ver- jüngt bzw. zu verhältnismässig feinen Fasern 13 ausgezogen wird, welche durch sin Gehäuse oder eine
Haube 14 nach unten geführt und, während sie die Haube 14 passieren, verfestigt werden. Die so gebil- deten Fasern sind von grosser Länge und ungerichtet und willkürlich miteinander vermischt. Sie werden nahe dem unteren Teil der Haube 14 gesammelt. Während dieses Sammeln biegen sich die Fasern rück- wärts und vorwärts um sich selbst und bilden eine Matte, in welcher alle einzelnen Fasern in im wesen- lichen völlig zufälliger Weise liegen.
Unterhalb der Haube 14 ist eine Fasersammelfläche, vorzugsweise in Form eines endlosen Förde- rers 15 mit poröser Förderfläche angeordnet. Dieser Förderer kann auf geeigneten Rollen 16 laufen und kontinuierlich über eine durch einen Riemen 18 von einem Elektromotor 19 oder einer andern geeigneten
Kraftquelle aus angetriebenen Antriebsrollen 17 getrieben werden. Die Fasern 13 werden durch die Gas- strahlen des Gebläses 12 mit Gewalt auf die Oberfläche des Förderers 15 abgelegt, der eine Sammelzone bildet, auf welcher die Matte entsteht.
Das nach der Erfindung hergestellte Erzeugnis weist ein verstärkendes, in die Mattenstruktur einge- bettetes Medium auf, welches vorzugsweise durch fortlaufende Fäden oder Fadenstränge, die aus verhält- nismässig feinen Einzelfäden aus Glas bestehen, gebildet wird. Zu diesem Zwecke ist die Haube 14 mit einem Ansatz 22 versehen, in dessen Stirnwand sich eine Öffnung 23 befindet, der gegenüber eine Zu- führungsvorrichtung 25 für Fäden oder Fadenstränge angeordnet ist. Eine Ausführungsform einer solchen
Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die verstärkenden Fäden oder Fadenstränge für die Matte oder Platte werden aus Glasfäden vorfabriziert oder vorgeformt. Ein Vorrat von solchen Fäden oder Fadensträngen wird, wie bei 26 dargestellt, aufgespult bereitgehalten.
Die Zuführung 26 für die Fäden oder Fadenstränge kann auf einem geeigneten Träger 27 angeordnet sein. Die Fäden oder Fadenstränge können der Beschik- kungsvorrichtung 25 mittels Ösen oder Führungen 28 und 29 zugeführt werden.
Die im einzelnen in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer solchen Zuführungsvorrichtung besteht aus einem Gehäuse 32 und einem dieses abschliessenden Deckel 33. Das Gehäuse weist eine Austrittsöff- nung 34 auf, durch welche der fortlaufende Faden oder Fadenstrang 35 austritt, um durch die Öffnung 23 in die Haube 14 einzulaufen. Durch eine Öffnung 37 in dem Deckel 33 treten die Fäden oder Fadensträn- ge in das Gehäuse 32 ein. Das Gehäuse enthält eine Kammer 38, in welche über ein Rchr 39 Luft unter
Druck eingeleitet wird.
Der Luftstrom wird durch den konisch verjüngten Teil 40 der Austrittsöffnun\1 34 geleitet und bildet dasTreibmittsl, welch sdie Fäden oder Fadenstränge in die Haube 14 einführt Durch
Regelung des Luftzutritts zu der Kammer 38 durch nicht dargestellte Vorrichtungen oder durch Änderung des Luftdruckes kann die Zuführungsgeschwindigkeit des Fadens oder des Fidenstranges in gewünschter Wei- se geregelt werden. Die Energie des durch die Öffnung 34 ausgeblasenen Luftstromes wird in einer kurzen
Entfernung von der Mündung der Austrittsöffnung zerstreut. Der fortlaufende Faden cder Fadenstrang 35 faltet sich, wenn er durch die Haube 14 in die herausgeblasenen Fasern 13 herunterfällt oder sich nach unten bewegt, um sich selbst, und gelangt in Zufallsanordnung in die Fasermasse.
Unterhalb der Sam- melzone oder-fläche des Förderers ist ein Saugkasten 20 angeordnet welcher durch einen Saugkanal 21 mit einer geeigneten, in den Figuren nicht dargestellten Luftabsaugvorrichtung in Verbindung steht.
Der Saugkasten dient zum Abzug des fördernden Gasstromes, welcher aus der Haube 14 heraustritt und erleichtert das Sammeln und Zurückhalten der Fasern und der darin eingemischten, fortlaufenden Fäden oder Fadenstränge auf der Fläche des Förderers 15. Es können eine oder auch mehrere Zuführungsvorrich- tungen für fortlaufende Fäden oder Fadenstränge mit der Haube zusammenwirkend vorgesehen werden. und die fortlaufenden Fäden oder Fadenstränge werden völlig ungerichtet, je nach Zufall mit den feinen. aus- geblasenen Fasern 13 vermischt, so dass die Fasern und die Fäden oder Fadenstränge auf der Fläche 15 gewissermassen eine zusammengesetzte Masse bilden.
Da der Förderer 15 durch den Motor 19 fortlaufend bewegt wird, wird der Körper aus den Fasern 13 und den darin eingemischten, fortlaufenden Fäden oder
Fadensträngen, die auf dem Förderer gesammelt werden, wie in Fig. l dargestellt, in Richtung nach rechts bewegt.
Wenn die zusammengesetzte Masse sich von der Stelle unterhalb der Haube 14 auf dem Förderer wei- terbewegt, kann sie mit einem bindenden oder fixierenden Stoff oder einem Klebemittel 42 behandelt werden, welches sich gewöhnlich in flüssiger Form befindet und gegebenenfalls auf die Masse mittels
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einer Düse 43 aufgesprüht wird, die mit einem nicht dargestellten Behälter oder einer Speisevorrichtung für das Bindemittel in Verbindung steht. Die zusammengesetzte Platte oder Matte wird über eine Rolle 44 und um eine zweite Rolle 45 herumgeführt, welche in ein geeignetes Bindemittel oder Medium 46 eintaucht, das in einem von einem Träger 48, der einen Teil der Rahmenkonstruktion 49 bildet, getragenen Behälter enthalten ist.
Die behandelte Masse gelangt über eine Rolle 48 aus dem Behälter 17 heraus und wird dann durch einen auf dem Rahmen 49 angeordneten Trockenofen 50 geführt.
Beispiele von geeigneten Bindemitteln sind verschiedene Arten von Harzen, Asphalt-Verbindungen, Kohlenteer-Derivaten, Pech, Phenol-Formaldehydharze, Kautschuk, Stärke, Zucker, Gelatine, Polystyrene, Methyl-Methakrylate od. ähnl. Stoffe.
Die imprägnierte Platte oder Matte 52 gelangt dann auf einen zweiten sich bewegenden, durch einen Motor 54 angetriebenen Förderer 53, der die imprägnierte Platte durch die Kammer 55 des Trockenofen, 50 transportiert, wo der lösende Bestandteil des Bindemittels ausgetrieben und der Bindestoff getrocknet oder in der Wärme zum Abbinden gebracht und auf der Faser fixiert wird. Die nunmehr fertige Matte oder Platte wird schliesslich, wie bei 56 dargestellt, aufgerollt. Es ist erwünscht, dass durch die Kammer 55 ds Trockenofens ein Luftumlauf stattfindet.
Zu diesem Zwecke ist i'1 Verbindung mit der Ansaugseite eines Gebläses 61 eine Leitung 58 vorgesehen, die einen Saugstutzen E7, der a-jf die Matte 52 einwirkt, aufweist, so dass die fribehe Luft, die in die Trockenkammer 55 eintritt, vorher die fertige Masse durchströmt, diese abkühlt und gleichzeitig die Luft, welche in den Trockenofen 55 eintritt, anwärmt. Heizelemente 59 dienen zur Erwärmung der d'torch die Leitung 58 hindurchströmenaen Luft. Die abgesaugte Luft und die darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile werden durch einen Abzugsschlot 60 abgeführt.
Fig. 3 stellt einen Teil der fertigen Matte dar, wie sie mittels der in Fig. l veranschaulichten Vorrichtung bzw. dem entsprechenden Verfahren hergestellt wird. Die kontinuierlichen Fäden oder Fadenstränge 35 sind in die ganze Masse der Fasern 13 eingemischt, welche in völlig ungeregelter Anordnung und die kontinuierlichen Fäden oder Fadenstränge 35 in der zufälligen Lage zueinander liegen, die sich aus ihrer Einführung in der oben beschriebenen Weise ergibt. Die kontinuierlichen Fäden oder Fadenstränge verleihen dem Fertigprodukt eine ausserordentlich hohe Zugfestigkeit, die um ein Vielfaches höher ist als die einer Fasermatte ohne verstärkende Fäden oder Fadenstränge.
Durch die Einführung der Verstärkungsfäden oder-fadenstränge in den Strom von sich in der Haube 14 abwärtsbewegenden Fasern werden die Fäden oder Faserstränge in die Masse der Fasern 13 eingebettet, und nur ein sehr kleiner Anteil der Fäden oder Fadenstränge liegt auf der Oberfläche der Matte.
Eine andere Art eines Erzeugnisses nach der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, gemäss welcher die
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wird bei dieser Art des Erzeugnisses mittels eines oder mehrerer der oben aufgezählten Bindemittel zu einer einteiligen, plattenartigen Matte verbunden.
Fig. 4 veranschaulicht ein dem Verfahren gemäss Fig. l ähnliches Verfahren bzw. eine zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung zur Herstellung einer Matte oder eines Erzeugnisses der in Fig. 5 dargestellten Art. Diese Ausführungsform der Vorrichtung ist mit elektrisch beheizten Speisevorrichtungen 10' ausgerüstet, aus denen Ströme von geschmolzenem Glas zu einer Haube 14 fliessen. Die Gasströme werden durch Gasstrahlen, die mittels eines Gebläses 11'erzeugt und auf sie gerichtet werden, zu Fasern ausgezogen, und die verjüngten Fasern gelangen in Richtung nach unten durch die Haube 14'nach einer Sammelzone, die durch die durchlässige Oberfläche des Förderers 15'abgeschlossen wird.
Der Förderer 15'wird durch einen Motor 19'in der gleichen Weise und im gleichen Sinne wie der Förderer 15 der in Fig. l veranschaulichten Ausführungsform der Vorrichtung angetrieben.
Die verstärkenden Medien in Form von Fäden oder Fadensträngen 35'werden von Spulen 26'aus zugeführt, die auf geeigneten Spindeln oder Trägern angeordnet sind, wobei die einzelnen Fäden oder Fadenstränge von der Zuführungsstelle aus durch Ösen oder Führungen 29'im Abstand voneinander geleitet oder geführt werden. Die Fäden oder Fadenstränge 35'laufen quer über die obere Fläche des Förderers 15', wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und die aufgeblasenen Fasern sammeln sich auf den Fäden oder Fadensträngen. Die Masse von ausgeblasenen Fasern und im wesentlichen parallel zueinanderliegenden Fäden oder Fadensträngen bildet eine zusammengesetzte Platte oder Matte 52'.
Wenn die Gesamtheit von Fasern und Fäden oder Fadensträngen von der Stelle unterhalb der Haube 14'aus weiterbewegt wird, so wird auf die Matte oder Masse aus Fasern und Fäden oder Fadensträngen aus einer Düse 43'ein Bindemittel 42'auge- sprüht. Das in Fig. 5 dargestellte Erzeugnis ist besonders geeignet für Zwecke, für welche eine besonders hohe Zugfestigkeit in einer Richtung erforderlich ist.
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In Fig 7 ist eine andere Art des Erzeugnisses 64 dargestellt, welches dadurch hergestellt wird, dass eine Matte aus. Fäden oder Fadensträngen von geringer Länge durch mechanisches Zerreissen von Fäden
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wird. Die Fäden oder Fadenstränge in der Matte besitzen im wesentlichen gleichmässige Länge und wer- den miteinander durch zueinander parallele kontinuierliche Fäden oder Fadenstränge, deren jeder aus einer Mehrzahl von verhältnismässig feinen Glasfäden besteht, verbunden und verstärkt. Die verhältnismä- ssig kurzen Abschnitte der geschnittenen Fasern oder Fäden sind mit 65 und die. kontinuierlichen Fäden oder Fadenstränge aus dem verstärkenden Material mit 66 bezeichnet.
Ein zur Herstellung des in Fig. 7 dargestellten Erzeugnisses geeignetes Verfahren und eine für seine
Durchführung dienende Vorrichtung sind aus Fig. 6 ersichtlich. Die Vorrichtung weist eine Haube oder ein
Gehäuse 68 auf, innerhalb dessen ein Werkzeug 69 zum Aufnehmen oder Zerschneiden der Fasern gela- gert ist, welches aus einem mit sich in radialer Richtung erstreckenden Zapfen 70 ausgerüsteten Rotor be- steht, der auf einer durch einen Motor oder andere nicht dargestellte, geeignete Mittel angetriebe- nen Welle 71 angeordnet ist.
Die Haube oder das Gehäuse 68 ist mit einem Einführungsschlitz oder einer Öffnung 74 versehen, durch welche die auf die gewünschten kurzen Längen geschnittenen Fasern oder Fä- den oder Fadenstränge mittels eines geeigneten, auf Rollen 77 laufenden und in geeigneter Weise ange- triebenen Bandförderers 76 zugefördert werden. Eine Wandung des Eintrittsschl1tzes oder-Öffnung 74 wird durch ein festes Messer 78 gebildet, so dass die zugeführten Fasern oder Fäden aufeinanderfolgend von den Zapfen 70 ergriffen werden, die mit dem festen Messer 78 zusammenwirkend die Fasern oder Fäden oder Fadenstränge von den zugeführten Fasern bzw.
Fäden oder Fadensträngen abreissen und sie auf eine
Sammelfläche 80 aufwerfen, die einen Teil eines von geeigneten Rollen, von denen eine mit 81 bezeich- net ist, getragenen und angetriebenL. n Förderers bildet.
Die Zuführung der aus einer Vielzahl von Glasfäden gebildeten Fadenstränge 66 erfolgt in grund- sätzlich der gleichen Weise, wie oben an Hand von Fig. 4 beschrieben, von Vorratsspulen 83 aus über Füh- rungsösen 84. Ebenso ist der Vorrichtung zur Herstellung der Matte ein Trockenofen 92 nachgeschaltet, und das Aufsprühen des Bindemittels 86 durch eine Düse 87 auf die die Ablagefläche 80 verlassende Matte er- folgt in der grundsätzlich gleichen Weise. Der unter der Oberfläche angeordnete Saugkasten 89 steht unter der Wirkung einer Absaugleitung 90.
Es wurde gefunden, dass Fasern 75 mit einem Durchmesser von etwa 0, 08 mm und in Längen von
25 bis 125 mm eine ausgezeichnete Struktur der Matte ergeben.
Die verstärkten Matten nach der Erfindung können als Verstärkungseinlagen für Harze und Kunststoffe als Grundgewebe, für mit einem Überzug versehene Gewebe, für gefirniste Gewebe für elektrische Iso- lierzwecke und andere Zwecke, für welche es auf eine hohe Zugfestigkeit ankommt, verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Aus kurzen Fasern und einem oder mehreren Fäden oder Fadensträngen zusammengesetztes Glas- oder Mineralfasererzeugnis, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzen Fasern in willkürlicher Anordnung vorliegen und durch einen oder mehrere die Masse der kurzen Fasern durchsetzende, sich kontinuierlich über die ganze Länge erstreckende Glasfäden oder-fadenstränge verstärkt sind.