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Bahn bzw. Platte aus Mineralfasern und Verfahren zu ihrer Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bahn bzw. Platte aus gebundenen Mineral- bzw. Glasfasern mit gegebenenfalls parallelen und in gleichen Abständen im Inneren der Bahn, vorzugsweise in deren Längs - richtung, angeordneten Verstärkungen durch Bündel von kontinuierlichen oder Stapelfasern oder kontinuierlichen Strähnen oder von Garnen, insbesondere Glasfaserbündel. Bahnen, Matten oder Platten aus Mineralfasern, bei welchen die Fasern regellos liegen, sind bekannt. Derartige auch als Vliesbahnen aus Mineralfasern bezeichnete Produkte bestehen in der Regel aus Mineralfasern unterschiedlicher Stapellänge, deren Durchmesser im allgemeinen unter 20 li liegt. Diese Vliesbahnen haben als Isoliermaterial, besonders für Rohrleitungen, Verwendung gefunden.
Eine Verbesserung der Qualität solcher Bahnen wurde dadurch erreicht, dass man dieselben mit einem Bindemittel versah. Diese gebundenen Bahnen waren weniger brüchig und gestatteten eine raschere Durchführung von Isolierarbeiten. Eine weitere Verbesserung wurde bereits vor Jahren dadurch erzielt, dass man eine Bahn aus gebundenen Mineral- bzw. Glasfasern zur Verstärkung im Inneren bzw. an einer oder beiden Oberflächen mit parallel und im gleichen Abstand angeordneten Bündeln, von kontinuierlichen oder Stapelfasern oder von Garnen versah. Derartige Platten wiesen eine erhöhte Zugfestigkeit in der Richtung der Verstärkung auf, wobei jedoch die Platte gleichzeitig verhältnismässig dünn sein und mit kleinem Krümmungsradius gebogen werden konnte. Eine solche Platte war auch verhältnismässig wohlfeil herzustellen.
Durch die Anordnung mehrerer derartiger Verstärkungen in der Nähe der Seitenkanten der Bahn war es möglich, die Gefahr eines Einreissens der Bahn zu bannen. Es wurde auch vorgeschlagen, solche Verstärkungen an der Oberfläche in der Quer- oder Diagonalrichtung anzuordnen. Ferner ist bekannt, derartige an ihrer Oberfläche verstärkte Bahnen nach ihrer Fertigstellung mit Teer oder Bitumen zu überziehen bzw. zu tränken.
Wenn derartige verstärkte Bahnen auch gegenüber nicht verstärkten Bahnen einen Fortschritt bedeuten, so erscheinen sie doch, wie sich in der Praxis herausstellte, noch weiter verbesserungsfähig. Es lösen sich nämlich die mit den zur Verstärkung dienenden Strähnen verklebten Fasern kurzer Stapellänge verhältnismässig leicht aus dem ungeordneten Verband der Vliesbahn. Es haben dann die Fasern längerer Stapellänge, welche mit einer dieser Verstärkungen verklebt sind, bei einer Zugbeanspruchung Kräfte aufzunehmen, welchen sie dem Material und ihrem Querschnitt nach nicht gewachsen sind, so dass es ver- hältnismässig leicht zu einer Ablösung der Verstärkungen unter Beschädigung der Oberfläche des Vlieses kommt.
Es muss aus diesem Grunde bei der Ausführung von Isolierarbeiten mit derartigen bekannten verstärkten Bahnen aus Mineralfasern verhältnismässig vorsichtig gearbeitet werden, um die Bahnen im Zuge der Verlegungsarbeiten nicht allzusehr zu schädigen.
Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Gewebe und Geflechte aus Glasfasern beidseitig mit einem Gemisch aus Glasfasern und kolloidalem Asbest zu belegen, wobei dieses Gemisch als Brei auf das Gewebe aufgewalzt und die erhaltene Matte getrocknet werden sollte. Die so hergestellten Produkte sind allerdings ziemlich dicht und bleiben nur so lange schmiegsam als sie eine entsprechende Restfeuchtigkeit behalten. Bei grösserer Biegebeanspruchung werden die aufgewalzten Schichten rissig und platzen teilweise von dem Gewebe ab.
Ein weiterer bekannter Vorschlag betraf eine Platte mit Innenverstärkungen verschiedenster Ausführung und Aussenschichten aus zickzackgelegten Glasfasermatten. Beim Verkleben der Schichten mit einem Bindemittel entstand eine verhältnismässig dicke Platte, in deren Aussenschichten Fasern allgemeiner Orientierungsrichtungen entsprechend den Zickzacklagen superponiert waren, wodurch sich zusätzliche Festigkeiten in diesen Richtungen in der Platte ergaben. Es ist auch eine Platte bekannt, welche in der Bahn-
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richtung parallel und in gleichen Abständen voneinander angeordnete Verstärkungsfäden an einer Oberfläche und einen oder mehrere in das Vlies während seiner Entstehung in unregelmässiger Form eingelagerte Verstärkungsfäden aufweist.
Bei der Herstellung laufen die Oberflächenverstärkungen über ein. Transportband, auf welchem Glasfasern aus einem Schacht abgelagert werden.
Es ist auch bekannt, weitmaschige Gewebe aus Glasfasern in der Weise herzustellen, dass ein Glasfasersträhn in zwei oder drei Lagen jeweils gegenläufig auf einem Zylinder grossen Durchmessers aufgespult und die Kreuzungspunkte der Fäden verklebt werden. Das Gebilde wird entlang einer Mantellinie des Zylinders aufgeschnitten und gegebenenfalls auf einer oder beiden Flächen durch eine Lage paralleler Glasfasersträhne in einem zweiten Arbeitsgang verstärkt. Schliesslich betrifft ein bekannter Vorschlag ein nicht gewebtes netzartiges Verpackungsmaterial, insbesondere aus Sisal-, Jute-, Ramie u. dgl. Fasern, bei welchem die im allgemeinen in weiten, unregelmässigen Abständen parallel liegenden Fasern mit kreuzwelse liegenden Oberflächenverstärkungen einseitig oder in Abständen beidseitig verklebt sind.
Diese Gewebe aus Glasfasern und netzartigen nichtgewebten Gebilden sind bei engmaschiger Ausführung ziemlich schwer und unhandlich. Bei weitmaschiger Ausführung weisen sie mangels einer flauschigen Struktur kein ausgeprägtes Isoliervermögen auf, wie es für innenverstärkte Glasfasermatten bezeichnend ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der vorbekannten verstärkten Bahnen aus Mineralfasern zu vermeiden. Die erfindungsgemässe Bahn bzw. Platte ist zu diesem Zweck in der Weise ausgebildet, dass gestreckte Verstärkungen zwischen je einem einschichtigen Vlies aus gleich langen im wesentlichen von Rand zu Rand der Bahn reichenden, eine oder zwei allgemeine Orientierungsrichtungen aufweisenden Fasern angeordnet sind. Derartige Bahnen sind nicht nur ebenso bequem und wohlfeil herstellbar wie die vorbekannten Bahnen, sondern sie weisen darüber hinaus den Vorzug auf, dass ihre Oberfläche einheitlich und nicht gestört ist und gleichzeitig ein wesentlich verbesserter Zusammenhang im Inneren der Bahn und unter den einzelnen Fasern der Aussenschichten besteht.
Die Verstärkungen sind allseits in das Vlies eingebettet, von diesem umgeben und daher mit ihrer ganzen Oberfläche mit den Fasern verbunden. Dadurch. dass die Fasern im Vlies eine oder zwei allgemeine Orientierungsrichtungen aufweisen, ergibt sich eine zusätzliche, der Festigkeit und der Biegsamkeit in gleicher Weise zugute kommende Verbesserung der Materialeigenschaften der Bahn, ohne dass es erforderlich wäre, noch zusätzliche Ver- stärkungen in diesen Richtungen etwa auf den Aussenseiten der Bahn anzuordnen. Die Festigkeit der erfindungsgemässen Bahn ist so gross, dass es leicht gelingt, dieselbe aus sehr schitteren, für sich allein kaum verwendbaren Vliesen und den Verstärkungen aufzubauen.
Es verdient aber festgehalten zu werden, dass die verwendeten Vliese immerhin eine gewisse Eigenfestigkeit, d. h. einen Zusammenhalt ihrer Einzelfasern untereinander zeigen, welcher ihre unmittelbare Verwendung beispielsweise zur Isolierung von Rohrleitungen durch Umwickeln derselben mit dem Vlies bei vorsichtigem Arbeiten gestattet. Eine erfindungsge- mässe Bahn kann, gegen das Licht gehalten, wie ein Gitter wirken, welches die Sicht lediglich durch die Verstärkungen und die schütter in ihren allgemeinen Orientierungsrichtungen angeordneten langen Fasern des Vlieses behindert.
Die Verstärkungen können in an sich bekannter Weise aus den verschiedensten Materialien bestehen,. welche sich auf Grund ihrer Reissfestigkeit und ihrer Beständigkeit gegen die Atmosphärilien für einen solchen Zweck eignen. In erster Linie werden die Verstärkungen aus Glasfäden bestehen. Es können aber auch verschiedene pflanzliche, tierische oder synthetische Fasern, z. B. Textilfasern, vornehmlich gezwirnt, für diesen Zweck Verwendung finden.
Je nach dem besonderen Gebrauchs-und Verwendungszweck kann die Lage der Verstärkungen innerhalb der Bahn verschieden sein. So kann es zweckmässig sein, die Bahn so auszubilden, dass die Verstärkungen wenigstens teilweise in voneinander verschiedenen, vorzugsweise 0, 2 - 1 mm betragenden, Abständen von den beiden Oberflächen der Bahn angeordnet sind. Eine aussermittige Anordnung der Verstärkungen in der Bahn kann besonders dann zweckmässig sein, wenn die Verstärkungen in Lagen angeordnet sind und die Bahn bzw. Platte mehr als eine derartige Lage von Verstärkungen aufweist.
Wenn es auch im allgemeinen möglich ist, die Verstärkungen in der Bahn in ganz beliebiger Weise anzuordnen, so hat sich doch eine Bahn mit einander überkreuzenden Verstärkungen, welche untereinander und von den Oberflächen der Bahn mindestens 0, 2 mm, vorzugsweise 0, 22 - 1 mm. Abstand aufwei- sen, für die meisten Verwendungszwecke als besonders zweckmässig und preisgünstig herausgestellt. Gerade bei einer solchen Ausbildung steht das gebundene Vlies zu den Verstärkungen offenbar in einem besonders günstigen Verhältnis. Nach einer besonderen Ausführungsform können sich die Verstärkungen wechselweise überkreuzen, d. h. sie können miteinander ein mehr oder weniger festes Gewebe bilden.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung weist die Bahn, in welche die Verstärkungen eingebettet sind, zwei allgemeine Orientierungsrichtungen der Fasern auf, welche miteinander vorzug-
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weise einen Winkel von etwa 600 einschliessen. Die Anordnung der Verstärkungen kann bei einer solchen
Bahn vorteilhaft so getroffen sein, dass diese in der Längsrichtung der Bahn etwa in einem Winkel von 300 zur allgemeinen Orientierungsrichtung der Fasern liegen. Derartige Bahnen sind als Isoliermatten für Rohr- leitungen besonders geeignet.
Gemäss einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine Bahn für bestimmte Zwecke so aus- gebildet sein, dass die Fasern in der waagrecht liegend gedachten Bahn oberhalb der als Lage angeordne- ten Verstärkungen im wesentlichen nur eine, mit den in der Längsrichtung der Bahn liegenden Verstärkun- gen einen spitzen Winkel bildende Orientierungsrichtung aufweisen. Durch die besondere Faserorientierung ergeben sich für eine solche Bahn, besonders wenn langgestreckte Körper von allgemein runder Form isoliert werden, bei entsprechender Wicklung verbesserte Isolierwirkungen.
Nach einer weiteren Ausführung- form kann die Bahn auch so beschaffen sein, dass die Fasern in der waagrecht liegend gedachten Bahn so- wohl oberhalb als auch unterhalb der als Lage angeordneten Verstärkungen im wesentlichen nur eine, mit den in der Längsrichtung der Bahn liegenden Verstärkungen einen spitzen Winkel bildende Orientierung- richtung aufweisen, wobei sich die beiden Orientierungsrichtungen überkreuzen. Gerade bei einer Bahn dieser Ausführungsform zeigen sich die Vorteile der Erfindung besonders deutlich. Eine solche Bahn besitzt durch die erfindungsgemässe Ausbildung eine genügende Festigkeit und daneben eine besonders flauschig
Struktur. Sie zeichnet sich daher durch eine sehr gute Isolierwirkung aus.
Würde man an einer oder beiden
Oberflächen der Bahn Verstärkungen aufkleben, so würde die flauschige Struktur der Bahn beeinträchtigt werden, so dass eine hochwertige, allen Anforderungen in hervorragender Weise genügende Bahn nur vorliegt, wenn sie die erfindungsgemässen Merkmale aufweist.
Bei der Herstellung einer Bahn bzw. Platte gemäss der Erfindung kann in verschiedener Weise vorge- gangen werden.
So kann man beispielsweise ein Vlies aus entsprechenden Glasfasern auf einer Unterlage flach aus- breiten, darauf eine Lage von Verstärkungen anordnen, dieselbe nunmehr mit einem weiteren Glasfaservlies bedecken und das Ganze mit einem Bindemittel unter den für die Verfestigung desselben erforderli- chen Bedingungen zu einer einheitlichen Bahn abbinden.'
An Stelle eines derartigen verhältnismässig umständlichen und teuren Herstellungsverfahrens geht man erfindungsgemäss besser so vor, dass Strähne aus Fasern gleicher Stapellänge seitlich zu Vliesbahnen bzw. Glasfaserschleiernausgezogenund mit durchFadenführer orientierten Verstärkungen lagenweise gleichzeitig kontinuierlich auf einer Walze zu einer einheitlichen Bahn superponiert werden und auf diese Bahn sodann ein Bindemittel, z. B.
Kunstharz oder Stärkekleister, aufgebracht wird. Auf diese Weise gelingt es, in einem einzigen Arbeitsgang mehrere hundert Meter einer derartigen Bahn energie-und kostensparend in kurzer Zeit herzustellen.
Soll eine mehrere Lagen von Verstärkungen aufweisende Platte hergestellt werden, so kann es zweckmässig sein, dass vorgefertigte innenverstärkte Bahnen und durch Fadenführer orientierte Verstärkungen la- genweise gleichzeitig kontinuierlich auf einer Walze superponiert werden.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Fig. 1 und 2 zeigen je eine Ausführungsform im Querschnitt. Die Fig. 3 und 4 zeigen in Erläuterung des erfindungsgemässen Verfahrens eine Anordnung der Vorprodukte und die Art ihrer Vereinigung zur erfin- dungsgemässen Bahn in Seitenansicht und in der Draufsicht. Fig. 5 erläutert die Herstellung einer bestimm- ten Ausführungsform der erfindungsgemässen Bahn, wobei zur Verdeutlichung der Figur die Verstärkungen, ihre Zuführungseinrichtung sowie die Spann- und die Umlenkeinrichtung weggelassen wurden. Fig. 6 zeigt einen Teil der nach dem in Fig. 5 erläuterten Verfahren hergestellten Bahn in starker Vergrösserung.
Fig. l stellt eine Bahn bzw. Platte dar, welche durch im wesentlichen parallele, in der Längsrichtung der Bahn in dem Vlies 1 aus Glasfäden verlegte Verstärkungen armiert ist.
Die Ausführungsform einer erfindungsgemässen Bahn gemäss Fig. 2 ist am besten so zu verstehen, dass eine obere und eine untere Bahn mit je einer Lage von Verstärkungen 2 und 2', welche untereinander auf
Lücke stehen, armiert ist, während mittig zwischen diesen beiden Lagen von Verstärkungen eine quer zur
Richtung derselben angeordnete dritte Lage von Verstärkungen 2" vorhanden ist. Bei dieser Ausführungform haben die Verstärkungen 2 und 2'von den Oberflächen der Bahn verschiedene Abstände, während die
Verstärkungen 2" von den Oberflächen der Bahn gleiche Abstände aufweisen.
Zur Herstellung der erfindungsgemässen Bahn bzw. Platte wird auf den beiden Auflegetischen 3 und 3' nach der schematischen Darstellung der Fig. 3 und 4 je ein von der Glasspinnmaschine kommender aufge- schnittener Glasfasersträhn 4 bzw. 4'flach ausgebreitet. Derselbe besteht notwendig aus Fasern etwa gleicher Länge. Ferner wird die Spulenbatterie 5 bestückt. Die Verstärkungsfäden 6 werden durch Faden- führungsrollen oder Kämme 7 und 8 über eine aus zwei Spannrollen 15 und 16 und Verbindungsstücken 17
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bestehende Spannvorrichtung und eine Umlenkrolle 9 gespannt. Sodann wird von den Strähnen 4 und 4'je ein Glasfaserschleier 10 bzw. 10'abgezogen und gleichfalls über die Umlenkrolle 9 geleitet.
Die allgemeine Orientierung der Fasern der beiden Glasfaserschleier 10 und 10'ist durch Pfeile 11 und 12 angedeutet. Während des Ausziehens der Glasfaserschleier verengen sich diese stark, so dass die schliesslich erhaltene Bahn 13 erheblich schmäler ist als die aufgeschnittenen Strähne 4 und 4', wobei die einzelnen Fasern im wesentlichen von einem Rand der Bahn zum andern reichen.
Soll eine Bahn angefertigt werden, bei welcher die oberhalb der als Lage angeordneten Verstärkungen liegenden Fasern sowie die unterhalb derVerstärkungen liegenden Fasern jeweils im wesentlichen nur eine Orien- tierungsrichtung aufweisen, wobei diese Orientierungsrichtungen einander kreuzen, so kann dies gemäss der
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Fig. 5Glasstr ähne 4 bzw. 4' auf den beiden Auflegetischen 3 bzw. 3'schräg zur Ziehrichtung der Glasfasemchleier 18 bzw. 18' angeordnet und durch die Beschwerungsleisten 14bzw. 14' festgehalten werden.
BeimZiehvorgang bil- det sich dann in den Glasfaserschleiern eine durch die Pfeile 19 und 20 angedeutete Orientierungsrichtungder einzelnen Fäden aus, welche nach der Vereinigung der Glasfaserschleier mit den Verstärkungen zur fertigen Bahn erhalten bleibt. wie dies Fig. 6 erkennenlässt. Ih dieser Bahn ist einTeilderFSden21 durch denbesonderen Ziehvorgang verkrümmt und aufgestaucht, wodurch sich eine flauschig Struktur der schliesslich erhaltenen, durch die Verstärkungsfäden 6 verstärkten Bahn ergibt.
An Stelle der Spulenbatterie 5 kann auch irgendeine andere geeignete Vorrichtung zur Zuführung der Verstärkungen treten. Wenn die Verstärkungen aus einem Gewebe bestehen, so kann diese Zuführungsein- richtung in einfachster Weise aus einer Walze oder Trommel bestehen, von welcher das Gewebe abgezogen und über die Führungsrollen 7 und 8 in die Bahn 13 eingezogen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Bahn bzw. Platte aus gebundenen Mineral- bzw. Glasfasern mit im Inneren der Bahn angeordneten Verstärkungen durch Bündel von kontinuierlichen oder Stapelfasern oder kontinuierlichen Strähnen oder von Garnen, insbesondere Glasfaserbündel, gekennzeichnet durch die Anordnung gestreckter Verstärkungen zwischen je einem einschichtigen Vlies aus gleich langen im wesentlichen von Rand zu Rand reichenden, in einer oder zwei allgemeinen Orientierungsrichtungen schräg zur Bahnrichtung liegenden Fasern.