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Verfahren zur Herstellung einer Matte oder eines Vlieses aus
Stapelfasern aus Glas und Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Matte oder eines Vlieses aus Sta- pelfasern aus Glas oder einem Material mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften. Eine Matte oder ein
Vlies dieser Art dient als Grundlage zur Herstellung von verschiedenen andern Produkten.
Es ist bereits bekannt, ein Vlies, ein Gespinst oder einen Glasfaserverband nach verschiedenen Ver- fahren herzustellen, wobei die Fasern durch Emulsionen von synthetischen Harzen oder andern thermo- plastischen Materialien gebunden werden. Gemäss einem bekannten Verfahren wird beispielsweise ein kontinuierlicher Faden von geschmolzenen oder wiedererhitzten Glasstangen oder Kugeln mittels einer schnell rotierenden Trommel abgezogen, die langen Fäden dann in Fasern von beliebiger Stapellänge ge- teilt und schliesslich auf einem laufenden Band zur Bildung eines Gewebes oder einer Matte abgelegt.
Die Stangen-und Kugelausziehverfahren haben bei der Herstellung eines dünnen Gewebes oder einer
Matte den Nachteil, dass nur ein einziger fasererzeugender Ofen vorgesehen ist, wobei die Längsachse des
Ofens immer fix und quer zur Bewegungsrichtung des laufenden Bandes steht, auf welchem die Fasern ab- gelegt werden, so dass die Produktionskapazität auf den Faserausstoss einer einzigen Maschine begrenzt ist. Ein weiterer Nachteil liegt darin, dass der Prozess immer wieder unterbrochen werden muss, wenn i auch nur wenige Fäden zwischen Ofen und der Trommel brechen, so dass, entsprechend der ungleichmä- ssigen Faserzuführung, eine schwache Stelle im Gewebe oder in der Matte entsteht.
Gleichmässigkeit der Dicke und der Faserverteilung sind für die Qualität der Fasermatte oder des mit solchen Matten gefertigten Endproduktes wesentlich.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren sind mehrere mit Glaskugeln gespeiste Öfen oder Schmelzvorrichtungen in einer fixen Lage gegenüber dem Förderband angeordnet, wobei mittels Pressluft oder ge- spanntem Dampf die Matte auf einem, laufenden Band gebildet wird. Bei diesem Verfahren tritt ebenfalls der Nachteil auf, dass eine gleichmässige Verteilung der Fasern über die ganze Breite des Förderbandes nicht erzielt werden kann, weil es nicht möglich ist, in wirksamer Weise den Flug der Fasern gleichmä- ssig zu lenken. Eine solche Methode kann deshalb nicht dazu verwendet werden, ein Vlies, eine Matte oder eine Dachpappe zu erzeugen, bei denen eine gleichmässige Faserverteilung sowohl in Längs- als auch in Querrichtung erforderlich ist.
Es ist ferner eine Vorrichtung zum Ausziehen von Fasern für die Bildung von Fasernmaterial bekannt.
Hiebei gelangt ein Förderband zur Anwendung, das in der Quer- und Längsrichtung bewegt wird, um eine besondere Art der Verteilung von fortlaufenden Fasersträhnen auf dem Band zu gewährleisten.
Gemäss einem andernVorschlag zurBildung vonGlasfasermatten wird Dampf in Richtung eines Sträh- nes geblasen, so dass dieser in feine Faserfäden ausgezogen wird. Die Fasern senken sich auf eine per- forierte Förderfläche und werden. sodann in eine Richtung quer zu den Dampfblasvorrichtungen weiter transportiert.
Schliesslich ist es auch bekannt geworden, watteartige Erzeugnisse aus Glasfasern dadurch herzustel- len, dass eine dünne, florartige Schicht von Fasern zwischen Bändern geflihrt und auf ein Förderband ab- gelegt wird, wobei die Ablegevorrichtung eine hin-und hergehende Bewegung ausführen kann.
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Durch die Erfindung soll nun eine bisher nocn nie erreichte gleichmässige Verteilung der Fasern in der Matte oder in dem Vlies gewährleistet werden. Weiters ist es Ziel der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine Matte oder ein Vlies vorzusehen, wobei die Zugfestigkeit der Matte oder des Vlieses in Längs- und in Querrichtung variiert werden kann.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer Matte oder eines Vlieses aus Stapelfasern aus Glas oder aus einem Material mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften, wie Mineral-oder Kunststoffasern, werden die Fasern freifliegend von den Erzeugungsstellen zu zwei oder mehr auf den beiden Seiten eines luftdurchlässigen Förderbandes angeordneten, abgeschirmten Verteiler- köpfen geleitet und hierauf unter hin-und hergehender Bewegung dieser Verteilerköpfe in der Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Förderbandes geführt und auf diesem Band abgelegt.
Der Winkel, unter dem die Fasern auf dem Förderband abgelegt werden, steht in einer bestimmten
Relation zur Bewegungsrichtung und/oder zur Geschwindigkeit des Förderbandes. Die fasererzeugenden
Vorrichtungen oder Öfen mit den Faserverteilerköpfen sind erfindiu"gsgemäss mit ihren Längsachsen quer zur Bewegungsrichtung des Förderbanaes bzw. entweder parallel oder in einem Winkel zwischen 10 - 1800 zum Förderband angeordnet und tragen Mittel, die eine hin-und hergehende Bewegung der Verteilerköpfe bewirken. Vorteilhaft ist die Bewegungsrichtung benachbarter Verteilerköpfe zu jedem Zeitpunkt einander entgegengesetzt.
Wenn beim erfindungsgemässen Verfahren z. B. zehn oder mehr fasererzeugende Vorrichtungen ange- wendet werden, ist es nunmehr möglich, die Produktionskapazität unter Benützung eines einzigen Förder- bandes und nur eines Trockenofens auf das Zehnfache oder mehr zu steigern. Weiters ist es nun möglich, die Ablage der Fasern in Querrichtung und im Winkel zur Längsachse des Förderbandes vorzunehmen, so dass eine gleichmässige Verteilung der Fasern über die ganze Breite des Förderbandes erzielt wird, und dass die Zugfestigkeit in Längs- sowie in Querrichtung je nach Wunsch variiert werden kann.
Auf diese Weise wird eine zusätzliche Verstärkung in irgendeiner Richtung überflüssig, und es können Vliese oder Matten aus feinen Glasfasern von besserer Qualität in Massenproduktion billig erzeugt werden, so dass gebundene
Matten nach der Imprägnierung mit Bitumen, Asphalt, Kohleteer, Harzen oder andern plastischen Mate- rialien erhalten werden können, wo immer auch eine gleichmässige Faserdichte wesentlich ist.
Zur Änderung der Festigkeit der Matte in Quer-und Längsrichtung unter Änderung des Winkels, den die Stapelfasern im Durchschnitt mit der Längsachse des Förderbandes einschliessen, können die Relative- schwindigkeiten der sich hin-und herbewegenden Verteilerköpfe in bezug auf die Geschwindigkeit des
Förderbandes verändert werden.
Solche in der beschriebenen Art erzeugten Matten oder Vliese sind auf Grund ihres billigen und ein- fachen Herstellungsverfahrens geeignet, die gewebten Fabrikate zu verdrängen. Eine solche Matte oder ein solches Vlies vereinigt in sich die Eigenschaften jeder gewünschten Festigkeit in Längs - und Querrich- tung sowie gleichmässige Dichte der Matte oder des Vlieses.
Weiters werden die Fasern erfindungsgemäss mittels eines gelenkten Luftzuges bis zu und in den Ver- teilerköpfen gefuhrt, wobei die Luft ungehindert entlang von Leitflächen expandieren kann.
In der Zeichnung ist das erfindungsgemässe Verfahren schematisch und beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 einen Grundriss einer kompletten Maschinenanlage zur Durchführung des erfindungsge- mässen Verfahrens, Fig. 2 einen Querschnitt in grösserem Massstab einer Maschinenanlage, wobei die fa- semerzeugenden Mittel zu beiden Seiten längs des Förderbandes angeordnet sind und Fig. 2a einen Quer- schnitt durch ein Führungsglied in grösserem Massstab. Fig. 3 ist ein Grundriss einer Anzahl von faserer- zegenden Mitteln, die in einem Winkel zur Längsachse des Förderbandes angeordnet sind.
Fig. 4 ist ein
Schnitt, der den Antrieb für die hin-und hergehende Querbewegung von zwei benachbarten Faservertei- lungsköpfen zeigt, die sich gleichzeitig gegenläufig bewegen, und Fig. 5 ist der entsprechende Grundriss dazu. Fig. 6 stellt einen Schnitt nach der Linie A-B der Fig. 4 in grösserem Massstab dar. Fig. 7 ist ein
Schnitt, dem der pneumatische Antrieb für die Querbewegungen des Verteilerkopfes 6 zu entnehmen ist, und
Fig. 8 ist ein Grundriss dazu.
Die Glasfasern werden nach irgendeinem bekannten Verfahren hergestellt, vorzugsweise nach dem in der brit. Patentschrift Nr. 628, 145 beschriebenen Verfahren. Die Fasern werden von einer fasererzeugen- den Vorrichtung, wie einem Ofen 1 (Fig. 2) mittels einer rotierenden Trommel 2 abgezogen. Die Fasern werden vom Umfang 3 der Trommel 2 mittels einer Abschabevorrichtung 4 unter Zuhilfenahme eines von der rotierenden Trommel erzeugten Luftzuges weggeführt. Die durch die Schaber in Stapelfasern gebro- chenen Fasern werden von einer gekrümmten Leitfläche 5 längs eines Verteilerkopfes 6 geführt. Die Leit- 'fläche & ist genügend lang, dass sie in den Verteilerkopf 6 hineinreicht.
Der Verteilerkopf 6 weist einen horizontalen Teil 6a und einen vertikalen Teil 6b auf, die durch
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einen gekrümmten Mittelteil 6c verbunden sind und rinnenförmigen Querschnitt aufweisen, wie 111 Fig. 2a dargestellt ist.
Die vom Kopf 6 geführten Stapelfasern werden auf einem endlosen Förderband 7 abgelegt, das über Walzen 8 läuft und über einen Riemenantrieb oder durch Zahnräder durch einen Elektromotor 10, wie dar- gestellt, angetrieben wild.
Bei der Verwendung einer Vorrichtung mit zehn Verteilerköpfen kann das Förderband so ausgelegt sein, dass es sich mit einer Geschwindigkeit von 18,3 Meter pro Minute bewegt.
Das Förderband 7 ist luftdurchlässig und kann mit Löchern versehen sein. Direkt unterhalb des oberen Teiles des Förderbandes 7 ist ein Saugraum 11 vorgesehen, der durch an mehreren Stellen entlang seiner Länge angebrachten Luftschiebem kontrolliert wird und mit einem von einem Motor 14 angetriebenen Saugventilator 13 ausgestattet ist.
Die fasererzeugenden Mittel befinden sich an beiden Seiten des Förderbandes 7, wobei ihre Verteilerköpfe 6 bis unmittelbar oberhalb des Förderbandes reichen. Eine Anzahl von fasererzeugenden Vorrichtungen, z. B. sechs wie in Fig. 1 dargestellt, können in Reihen beiderseits des Förderbandes 7 vorgesehen sein, wobei die fasererzeugenden Mittel auf der einen Seite des Förderbandes 7 gegenüber den entsprechenden Vorrichtungen an der andern Seite des Förderbandes versetzt angeordnet sind.
Fig. 1 zeigt die Verteilerköpfe in verschiedenen Stellungen ihrer Hin-und Herbewegung. Das Ausmass dieser Bewegung kann variiert werden, insoweit, als dass die Verteilung der Fasern über die ganze Breite des Förderbandes gewährleistet bleibt. Auf diese Weise kann ein Mangel 11"1. der Verteilung, der von einem Verteilerkopf verursacht werden mag, ausgeglichen werden, so dass der Fehler nicht fortlaufend durch die Matte oder das Gewebe läuft.
Die fasererzeugenden Mittel und ihre Verteilerköpfe 6 können zum Förderband in einem Winkel angeordnet sein, der zwischen 00 und 1800 variieren kann, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt ist, wonach alle fasererzeugenden Mittel mit ihrem Verteilerkopf 6 so angeordnet jind, dass ihre Längsachsen mit der Längsachse des Förderbandes 7 einen Winkel von 450 einschliessen. Durch Veränderung der Neigung der Verteilerköpfe zur Förderbandlängsachse kann die Stärke des Gewebes oder der Matte in Längs-und in Querrichtung je nach Wunsch verändert werden, u. zw. innerhalb der Grenzen, die durch die Bedingungen bei der Faserablage im Verlaufe der Erzeugung des Vlieses oder der Matte gegeben sind. So kann die Zugfestigkeit in Längs- und in Querrichtung variiert werden, u. zw. innerhalb der Grenzen dreiviertel bis ein viertel in jeder Richtung.
Die Veränderung des Neigungswinkels kann durch die Zapfenlagerung der fasererzeugenden Mittel und des Faserverteilungskopfes miteinander bewirkt werden.
Die Verteilerköpfe 6 werden in der Querrichtung zur Bewegungsrichtung des Förderbandes hin-und herbewegt ; diese Bewegung kann gemäss den Fig. 4,5 und 6 durch ein Ketten- und Riemengetriebe 15 bewirkt werden, das direkt vom Antrieb für die Trockentrommel 2, gegebenenfalls über Zahnräder angetriei ben werden kann. Die Verteilerköpfe 6 haben einen umgekehrt rinnenförmigen Querschnitt und können durch zwei parallele Führungsstangen 17 und 18 entlang den Schienen 16 bewegt werden. Die Stangen 17 und 18 befinden sich auf dem horizontalen Teil 6a des Verteilerkopfes 6 und stehen beide mit einem Zapfen 19 in Eingriff, der an einer Kette 20 befestigt ist, so dass bei der Drehung der Kette den Verteilerköpfen 6 eine hin-und hergehende Bewegung in horizontaler Richtung erteilt wird.
Die Kette 20 ist über zwei Riemenscheiben 21 gelegt, von denen eine an einer Welle 22 befestigt ist, die durch eine über zwei Riemenscheiben 24 und 25 gelegte Kette 23 angetrieben wird. Die Scheibe 25 ist auf einer Hauptantriebswelle 26 montiert, die selbst durch den Antrieb der Trommel 2 in Drehung versetzt wird, wie vorher beschrieben wurde.
Da die beiderseits des Förderbandes 7 angeordneten Verteilerköpfe 6 über die gleiche Welle 26 angetrieben werden, ist ein synchrones Arbeiten der an beiden Seiten des Förderbandes 7 befindlichen Verteilerköpfe gewährleistet.
Um ein gegenseitiges Überlappen des inneren Endes 6a des Verteilerkopfes 6 und des oberen gekrümmen Endes der Gleitfläche 5 zu gewährleisten, können verstellbare Mittel vorgesehen sein. u. zw. ein Verlängerungsstück 27 (Fig. 4) mit umgekehrt rinnenförmigem Querschnitt, das sich zwischen dem in- ) nerenEnde 6a des Verteilerkopfes 6 am inneren Ende seines Weges und dem äusseren Ende der Leitfläche 5 erstreckt. In Schlitze 29 verschiebbare Zapfen 28 gestatten eine relative Bewegung des Verlängerungsstückes 27 gegenüber dem Verteilerkopf 6, um ein gegenseitiges Überlappen der beiden Teile zu gewährleisten.
Mit C ist die Strecke der gesamten Bewegung des Verteilerkopfes quer zum Förderband bezeichnet.
'Benachbarte Verteilerköpfe sind so angetrieben, dass jede Bewegung in entgegengesetzter Richtung erfolgt, so dass die Fasern über die gesamte Breite des Förderbandes 7 gleichmässig verteilt werden.
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In einer abgeänderten Ausführungsform (Fig. 7) können die Mittel, die die Querbewegungen der Verteilerköpfe 6 bewirken, mit Stangen 30 verbundene Kolben sein, die in Zylindern 31 arbeiten. Die Stangen 30 sind mit einem Ende an einem Kolben 32 befestigt, das andere Ende reicht nach unten und ist mit den Verteilerköpfen 6 verbunden. Im Betrieb wird Pressluft. Öl od. dgl. von Pumpen 33 abwechselnd durch die Verbindungsrohre 34 und 35 in die entgegengesetzten Enden des Zylinders 31 an jeder Seite des Kolbens gepumpt, so dass der Kolben und damit die Verteilerköpfe 6 hin-und herbewegt werden.
Nach der gleichmässigen Ablage der Fasern auf dem Förderband 7 läuft das Band über Walzen 8, wie in Fig. 1 gezeigt, und ein Harz, Kunststoff od. dgl. wird mittels Sprühvorrichtungen 36 über die Fasern gesprüht, um die Fasern gegenseitig zu binden. Das die Matte oder das Gewebe tragende Förderband durchläuft dann eine Trockenkammer 37, wo die Matte vorteilhaft auf eine Temperatur zwischen 1000 -1500 C für eine Zeitdauer zwischen einer und drei Minuten erhitzt wird, wobei eine niedrigere Temperatur und eine längere Trocknungszeit ein Produkt besserer Qualität ergibt.
Die trockene Matte oder das trockene Gewebe kann dann direkt auf eine Walze 38 aufgewickelt werden, wie gemäss der Ausführungsform nach den Fig. l und 3, oder nach Durchlaufen der Trockenkammer 37 durch eine getrennte Behandlungskammer 39 geführt werden, wo der Faserverband einer Temperatur von 1800 - 2200 C für einen Zeitraum von einer bis zwei Minuten ausgesetzt und auf eine Walze 40 aufgerollt wird.
Der behandelte Faserverband kann dann mit einer weiteren Deckschicht aus geeignetem Material, wie Harz oder Kunststoff, versehen werden und beispielsweise als Fliesen oder in einer andern Weise verwendet werden.
Im Betrieb werden die in irgendeiner geeigneten Weise gebildeten Fäden mittels einer Ziehtrommel 2 gezogen und in einem gelenkten Luftzug an Leitflächen 5 entlang zu einem Verteilerkopf 6 getragen. Dieser wird quer zum bewegten, endlosen, laufenden Band 7 in eine Hin- und Herbewegung versetzt, wobei die Fasern von dem Verteilerkopf 6 durch eine andauernde Bewegung voi einem Rand des Förderbandes 7 zum andern auf dem Band gleichmässig verteilt werden. Die Fasern werden mittels des Verteilerkopfes 6 geführt, der im Schnitt die Form einer offenen Rinne aufweist, so dass sich die Luft ausdehnen kann, und der so gestaltet und dimensioniert ist, dass der gelenkte Luftzug eine ständige Bewegung der Fasern entlang der Basis der Rinnenform bewirkt und demnach die Fasern gleichmässig und ständig auf dem Förderband abgelegt werden.
Wie oben erwähnt, kann die Zugfestigkeit in Längs- sowie in Querrichtung durch Veränderung der Geschwindigkeiten des Förderbandes 7 und der Ziehtrommel 2 und ebenso durch die gewählte Neigung der Verteilerköpfe 6 zur Längsachse des Förderbandes 7 variiert werden. Demnach ist also der Flug der Fasern, der von der Erzeugungsstelle bis zur Ablagestelle der Fasern auf dem Förderband 7 gelenkt ist, unbeeinflusst von jeglicher Veränderung der klimatischen Bedingungen bei der Maschinsnnlfgc, z. B. Luftfeuchtigkei. sowie Stärke und Richtung von Luftströmungen.
Bei einer abgeänderten, nicht dargestellten Ausführungsform kann die gesamte Einheit, bestehend aus fasererzeugendem Mittel und Verteilerkopf, quer über die ganze Breite des Förderbandes bewegt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene spezielle Kombination sowie Einzelheiten beschränkt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer Matte oder eines Vlieses aus Stapelfasern aus Glas oder einem l, la- terial mit ähnlichen physikalischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern freifliegend von den Erzeugungsstellen zu zwei oder mehr auf den beiden Seiten eines luftdurchlässigen Förderbandes angeordneten, abgeschirmten Verteilerköpfen geleitet und hierauf unter hin-und hergehender Bewegung dieser Verteilerköpfe in der Richtung quer zur Bewegungsrichtung des Förderbandes geführt und auf diesem Band abgelegt werden.