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Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung einer dünnen
Vliesbahn aus Glasstapelfasern
Die Erfindung befasst sich mit der Herstellung einer dünnen Vliesbahn aus Stapelfasern aus in der Wärme plastischen Massen, z. B. Glasstapelfasern. Die Vliesbahnen dienen als Zwischenprodukt für die Herstellung verschiedener Artikel, deren Grund-, Füll-oder Verstärkungsschicht die Vliesbahn ist.
Es sind die verschiedensten Verfahren zur Herstellung derartiger Vliesbahnen bekannt. Die Erfindung geht jedoch von einem Verfahren aus, bei dem die zur Bildung des Vlieses dienenden Stapelfasern von einer oder mehreren, an einer oder beiden Längsseiten eines luftdurchlässigen Transportbandes angeord neten, stationären Schmelzeinrichtungen erzeugt und unmittelbar oder über einen Sammelbehälter und Leitvorrichtungen mittelbar einer Mehrzahl von beweglich angeordneten mindestens über einen wesent- lichen Teil der Transportbandbreite hin- und herbewegten, aus einem horizontalen und einem vertikalen Abschnitt mit bogenförmiger Verbindung bestehenden Verteilerköpfen zugeführt und von diesen auf dem Transportband einzeln abgelegt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das im vorstehenden Absatz umrissene bekannte Vefah- ren mit Hilfe einer neuen Vorrichtung in der Richtung zu verbessern, dass sich mit ihm qualitativ besonders hochwertige Vliese herstellen lassen, wobei unter"qualitativ hochwertig"eine ganz gleichmässige Verteilung der Fasern je Flächeneinheit und eine gleiche Stärke des Vlieses verständen wird. Je gleichmässiger die Fasern abgelegt sind und abgelegt werden können, desto gleichmässiger ist die Verteilung der zwischen den Fasern entstehenden Kapillarräume im Vlies oder, vereinfacht ausgedrückt, die sogenannte Porosität.
Da bei fast allen Einsatzgebieten der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Vliese eine Einbettung derselben in Schutz- oder Kunststoffen erfolgt, spielt die als Folge der Kapillarräume zwischen den Einzelfasern auftretende Saug- oder Imprägnierfähigkeit eine grosse Rolle. So sei beispielsweise auf die Herstellung von Dachpappe oder Schutzbandagen für Pipelines oder auf die Grundwasserisolierung verwiesen, Verwendungen, bei denen das Glasfaservlies beidseitig mit Bitumen beschichtet wird, das zum grossen Teil in das Vlies eindringen bzw. dies in sich aufnehmen soll. Eine wirkliche Verstärkung des Bitumens und die Vermeidung von Schichtentrennungen sind nur zu erreichen, wenn das Vlies eine gleichmässige Porosität aufweist. Als weiteres Einsatzgebiet kommt z. B. die Rohr- und Behälterisolation in Frage.
Neben der Oberflächenveredelung im Kunststoff- und Malergewerbe werden solche Glasfaservlies auch als Akkumulatorenscheider und zu Dekorationszwecken, mit oder ohne Kunststoffbeschichtung, verwendet. Berücksichtigt man z. B., dass für Dekorationszwecke eingesetzte Glasfaservliese z. B. zu Lampenschirmen verarbeitet und hiezu z. B. mit Kunstharz beschichtet oder verpresst werden, so erkennt man die Notwendigkeit eines gleichmässigen Fasergefüges, da im durchscheinenden Licht jede Ungleichmässigkeit besonders stark sichtbar ist. Ebenso ist die Einhaltung der genauen Vliesdicke über die Erzeugungsbreite dann wichtig, wenn solche Vliese als Akkumulatorenscheider auf Formate von 200 bis 700 cm 2 geschnitten werden.
Jede Abweichung in der Vliesdicke ergibt Ausschuss, Schwierigkeiten beim Zusammenbau der Batterien und Abweichungen vom elektrischen Widerstandswert des fertigen Scheiders.
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Alle diese Anwendungsgebiete setzen also ein einwandfreies und gleichmässiges Vlies voraus, was wieder nur durch eine gleichmässige Fasprablage zu erreichen ist.
Um nun s0lche hochqualitativen Vliese herzusteJlen, muss dafür gesorgt werden, dass pro Zeiteinheit und Fläche gleiche Fasermengen zur Ablage kommen. Es hat sich herausgestellt, dass dieses Ziel dann zu erreichen ist, wenn der auf beliebige Weise erzeugte "Faser-Luftstrom" während seines Weges durch die Leiteinrichtung und den Verteilerkopf, auch Changierhaube genannt, in gleichmässiger Dichte so ge- führt und gehalten ist, dass die im"Verband beforderten Einzelfasern"keine Zusammenballungen bilden können. Dies wieder ist zu erzielen, und von dieser Erkenntnis geht die Erfindung aus, wenn man den gleichmässig von der Produktionsmaschine angelieferten Faser-Luftstrom im selben gleichmässigen Verhältnis an und/oder in der Nähe einer Leitfläche von der Fasererzeugungsstelle bis zur Ablage fortbewegt.
Es ist in der Praxis sehr schwer, auf den Faser-Luftstrom in der richtigen Weise einwirken zu können. Überlässt man ihn sich selbst, so kann die erstrebte Wirkung der Führung in gleichmässiger Dichte nicht gewährleistet werden, weil natürlich der auf die einzelnen Fasern einwirkende Luftwiderstand und die Erdanziehungskraft, die ihrem Betrag nach von der unterschiedlichen Länge der Einzelfasern und deren Lage imFaserstrom-gerade oder schräg fliegend-abhängt, ein allmähliches Nachlassen der Flugenergie zu Folge haben. Wirkt man dagegen, beispielsweise durch Gebläse od. dgl., auf den FaserLuftstrom ein, so werden meist aerodynamische Verhältnisse geschaffen, die Verwirbelungen, erhöhte Geschwindigkeit usw. hervorrufen und deshalb ebenfalls schädlich einwirken und Störungen des Verbandes der Fasern hervorrufen.
Der gangbarste Weg, um das Verfahren, dessen Verbesserung Ziel der Erfindung ist, wirtschaftlich zu gestalten, steigende Materialkosten und Lohnerhöhungen zu kompensieren bzw. die Verwendung von Stapelfaservliesen der angegebenen Art an Stelle von solchen aus textilen Naturstoffen zu fördern, ist, die Breite des erzeugten Vlieses zu erhöhen. Hiebei tritt aber das Problem auf, dass man über die Länge des dem Faser-Luftstrom aufgezwungenen Weges einem verhältnismässig starken Geschwindigkeits- und Druckverlust begegnet, ein Nachteil, der insbesondere in Zusammenhang mit dem vorstehend erwähn- ten Problem der gerichteten Führung der lose fliegenden Fasermenge vermieden werden muss.
Deshalb schliesst die Erfindung auch Vorrichtungen ein, die auch bei grossen Ablagebreiten, deren Breite ein Mehrfaches der zur Zeit üblichen beträgt, eine sichere und gleichmässige Führung des Faser-Luftstromes von der Erzeugungsstelle bis zur Ablage gewährleisten und Geschwindigkeitsverlusten entgegenwirken.
Die vorstehend beschriebenen und mit der Herstellung qualitativ hochwertiger und gegebenenfalls sehr breiter Vliese verbundenen Probleme löst die Erfindung durch Vorrichtungen, die dafür sorgen, dass der Faser-Luftstrom stets entlang einer teils stationären, teils beweglichen Leitfläche geführt wird, sobald die Fasern die Umlauftrommel verlassen haben.
Hiezu wird der durch die Drehung der Trommel erzeugte Umlaufwind teils zum direkten Transport der Fasern benutzt, teils wird c'er überschüssige und keine Fasern transportierende Umlaufwind in einer bestimmten Richtung gelenkt und an eine Stelle gebracht, wo er die Kraft des mehr und mehr nachlassenden Transportwindes auffrischt und infolge seiner gelenkten Richtung mit dazu beiträgt, auch auf der Endstrecke zu garantieren, dass der Faser-Luftstrom in gleichmässiger Dichte an oder ganz in der Nähe der Leitflächen geführt wird.
Hienach trifft die Erfindung eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung einer dünnen Vliesbahn aus Glasstapelfasern mit einer die zur Bildung der Bahn dienenden Fasern erzeugenden stationären Schmelzeinrichtung und einer die Fasern in einem Luftstrom aufnehmenden stationären Leiteinrichtung, an die sich ein beweglich angeordneter, aus einem horizontalen und vertikalen Abschnitt mit bogenförmiger Verbindung bestehender, über die Breite eines Transportbandes hin-und hergehender Verteilerkopf (Changierhaube) anschliesst, der die Fasern auf einem Transportband ablegt.
Diese Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus, dass die Leiteinrichtung ein über einen wesentlichen Teil ihrer Länge seitlich geschlossener, aus Deck-, Boden-und Seitenwänden bestehender rechteckiger Faserleitkanal mit horizontal liegender Deckwand ist, dessen Bodenblech zur Bildung eines vom Fasereintritt zum Faseraustritt abnehmenden Querschnittes in Richtung zum Faseraustritt schräg aufwärts verläuft.
In den Zeichnungen ist die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen schematisch zur Anschauung gebracht. Es stellen dar :
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine einfache Ausführungsform der Erfindung in verkleinertem Massstab, Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Anlage zur Herstellung eines Faservlieses mit zu beiden Seiten eines Transportbandes aufgestellten Vorrichtungen nach der Erfindung in weiter verkleinertem Massstab, Fig. 3 eine weiter schematisierte Gesamtanlage nach Fig. 2 in der Aufsicht und
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4mit einer Vorrichtung nach der Erfindung abgelegtes Faservlies, Fig. 5-7 eine abgewandelte und weiter entwickelte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung in der Vorderansicht und in drei verschiedenen Bewegungsphasen.
Die Art der Faserherstellung und der Erzeugung des Faser-Luftgemisches ist ohne Bedeutung für die Erfindung. In der anschliessenden Beschreibung wird angenommen, dass im Düsen- oder Stababziehver- fahren dünne Fäden aus Glas 1 (Fig. 2) hergestellt werden, die auf eine in schnelle Umdrehung versetzte Trommel 2 auflaufen und von dieser durch einen Schaber 3 abgenommen werden, wobei sie gleichzeitig in einzelne Stapelfasern zerlegt werden. Durch die schnelle Umdrehung der Trommel 2 wird ein Umlaufwind erzeugt, durch den Schaber gleichzeitig abgenommen und zum Teil für den weiteren Transport dieser Einzelfasern bis zu ihrer Ablage benutzt. Dieser Umlaufwind gibt also das Trägermedium des Faser-Luftgemisches ab.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, setzt sich der Schaber 3 in an sich bekannter Weise in einen Umlenkteil 4 fort, in dem die Fasern in Richtung auf das Transportband 5, auf dem sie zur Ablage gelangen sollen, umgelenkt werden.
Erfindungsgemäss sind Schaber 3 und Umlenkteil 4 Bestandteil einer allgemein mit 6 bezeichneten stationären Leiteinrichtung, die über einen wesentlichen Teil ihrer Länge einen aus Deckwand 7, Bodenwand 8 und Seitenwänden 9 bestehenden, seitlich geschlossenen, rechteckigen Faserleitkanal darstellt. Die Deckwand 7 verläuft horizontal und damit der Fasereintritts-Querschnitt 10 grösser als der Austrittsquerschnitt 11 wird, verläuft die Bodenwand 8 in Richtung vom Eintritts- zum Austrittsquerschnitt schräg aufwärts.
Der von der Trommel erzeugte Umlaufwind schafft infolge der Gestaltung des Schabers und anschliessenden Umlenkteiles eine Kraftkomponente, deren Richtung durch den Pfeil A angedeutet ist, während die düsenartige Gestaltung des Faserleitkanals nach der Erfindung eine Komponente erzeugt, wie sie der Pfeil B veranschaulicht. Dadurch wird erreicht, dass die an der Stelle 12 entstehenden Einzelfasern entlang und dicht an der horizontalen Deckwand 7 des Faserleitkanals als Faser-Luftgemisch entlang fliegen. Dies ist durch die Pfeile C veranschaulicht.
Dadurch, dass auf den Faserstrom, bevor er den Leitkanal verlässt, ein schräg aufwärts gerichteter Druck ausgeübt wird, wird gleichzeitig erreicht, dass die Einzelfasern in dem allgemein mit 13 bezeichneten, in Pfeilrichtung D-E hin-und herchangierenden Verteilerkopf an dessen oberer Deckwand 14 entlangfliegen, bis sie bei 15 auf dem Transportband 5 zur Ablage gelangen.
Ausserdem sorgt die düsenartige Gestaltung des Faserleitkanals dafür, dass ein Teil des vonder Trommel erzeugten und in den Leitkanal eintretenden Umlaufwindes infolge der durch ihn erzeugten Kraftkomponente B dazu ausgenutzt werden kann, der nachlassenden Kraft des Faser-Luftstromes C entgegenzuwirken, um die Förderung der Fasern auch über eine grössere Breite des Transportbandes 5 zu gewährleisten..
Besonders soll darauf hingewiesen werden, dass die Changierhaube nach unten völlig offen ist und nur nach drei Seiten, nämlich durch die Deckwand 14 und die beiderseitigen schmalen Seitenbleche begrenzt ist. Der Faserflug ist dabei jedoch nicht dem freien Fall überlassen, sondern wird bis zur Ablage 15 durch die Deckwand 14 geführt und ist so, bedingt durch die nach unten offene Haube, der Anpassung an die Raumatmosphäre ohne komplizierte Vorrichtungen ausgesetzt. Hiedurch besteht die Möglichkeit, durch Klimatisierung der Raumatmosphäre ebenfalls die Ablage günstig zu beeinflussen.
Die Vorrichtungen nach der Erfindung können, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, derart zu einer Anlage vereinigt werden, dass ihrer mehrere, z. B. 10 zu einer oder beiden Seiten des Transportbandes 5 aufgestellt werden. Das Band 5 ist bei der dargestellten Ausführungsform luftdurchlässig und besteht beispielsweise aus Drahtgeflecht. Unter dem Band sind im Abstand voneinander Saugkästen 16 vorgesehen, in denen jeweils ein von einem Motor 17 angetriebener Saugventilator 18 angeordnet ist. Das Band 5 wird über Rollen 19 geführt und durch einen Bandantrieb oder Getriebe 20 und Elektromotor 21 angetrieben.
Die Fig. 2 und 3 zeigen auch die Changierhauben 13 in verschiedenen Stellungen ihres Arbeitsganges. Die einzelnen Fasererzeugungsanlagen mit den erfindungsgemässen Vorrichtungen können auch im Winkel zum Förderband angeordnet sein.
Die Changierhauben werdei. durch irgendeinen geeigneten, nicht Gegenstand der Erfindung bildenden Mechanismus changierend über das Transportband bewegt. Nach Fig. 2 geschieht dies durch einen Kettenantrieb, der aus einer am Deckblech der Changierhaube befestigten Schlitzführung 22 besteht, in der ein an einer Kette 23 befestigter Mitnehmerstab 24 gleiten kann, so dass bei einem Kettenumlauf der Stab 24 einmal auf und ab und die Changierhaube einmal hin und her bewegt wird. Die einzelnen,
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denChangierhauben zugeordneten Ketten können über eine Zentralwelle 25, Kettenräder 26 und Ketten 27 angetrieben werden.
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(Pfeil F) einen Streifen ab, der sich, soweit es sich nicht um die Haube der ersten Vorrichtung handelt, über die von den vorhergehenden Hauben stammenden Streifen legt.
Die maximale Transportbandgeschwindigkeit in der Laufrichtung G muss gleich b sein.
Fallen eine oder auch mehrere Fasererzeugungsstellen aus, wie z. B. bei einem periodischen Stabwechsel oder einer Störung, so kann durch eine elektrische Steuerung, die Geschwindigkeit von Transportband und Changierung in Abhängigkeit von der Anzahl der jeweils Fasern liefernden Fasererzeu-
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Fasererzeugungsstellen durch die vorerwähnte Reduzierung jederzeit das vorgeschriebene Flächengewicht und die vorgeschriebene Dicke des Vlieses gleichbleibend gehalten wird.
Die Fig. 5-7 zeigen eine abgewandelte und weiter entwickelte Vorrichtung, die insbesondere für die Herstellung sehr breiter Vliese, beispielsweise solcher von 2 m Breite und mehr, geeignet ist. Hiezu ist der Faserleitkanal in zwei im wesentlichen gleich ausgebildete Abschnitte unterteilt, von denen der der Fasererzeugungseinrichtung näher liegende und allgemein mit 28 bezeichnete Teil stationär und der andere in Richtung der Bewegung der Changierhaube 13 befindliche, allgemein mit 29 bezeichnete Teil selbst und im Rhythmus der Changierbewegung beweglich ist. Hiebei schiebt sich der bewegliche Ab- schnitt 29 während seines Hin- und Herganges über den Abschnitt 28 und die Changierhaube 13 zunächst über den Abschnitt 29 und anschliessend über den stationären Abschnitt 28.
Da in diesem Falle der Faser-Luftstrom über die Länge seines Weges zweimal einer dem Nachlas- sen des Transportwindes entgegenwirkenden, schräg aufwärts gerichteten Kraft ausgesetzt ist, kann er über eine lange Strecke im gleichmässigen Strom einen vorbestimmten Weg geführt werden, ohne dass
Zusammenballungen der Einzelfasern eintreten. Damit aber wird vor allem erreicht, dass der Faserstrom stets in gleichmässiger Bewegung und Beschaffenheit bei 30 den vertikalen Zweig des deckblechs 14 der Changierhaube verlässt und als solcher kontinuierlich und gleichmässig auf dem Transportband abge- legt wird.
Der Antrieb der Changierhaube 13 und des beweglichen Abschnittes 29 des Faserleitkanals kann an und für sich beliebig gewählt werden, wenn dafür gesorgt wird, dass der bewegliche Abschnitt mit einer gewissen Verzögerung gegenüber der Changierhaube bewegt wird.
In den Fig. 5-7 ist schematisch eine Möglichkeit des Antriebes zur Anschauung gebracht. Ebenso . wie bei demAusführungsbeispiel nach Fig. 2 treibt ein Elektromotor über ein Ritzel 31 einen Kettentrieb
32, an dem ein umlaufender Mitnehmerstab 24 befestigt ist. Dieser ist auch hier in einer Schlitzfüh- rung 22 gehalten, welche mit der Haube 13 fest verbunden ist. Mit der Haube ist ausserdem eine umlau- fende Kette 33 verbunden, die wieder über den Radsatz 34,35 einen Kettentrieb 36 treibt, der mit dem beweglichen Abschnitt 29 des Faserleitkanals verbunden ist. Dadurch erfährt dieser Abschnitt gegenüber der Changierhaube eine verzögerte Hin- und Herbewegung.
Durch die Aufteilung des Faserleitkanals in einen stationären und einen beweglichen Abschnitt, die zusammen mit der Changierhaube bei der Changierbewegung teleskopartig ineinander geschoben und auseinander gezogen werden, kann der Abstand L zwischen Förderbandanfang und Trommelmitte prak- tisch auf die Länge der Changierhaube reduziert werden, was als beachtlicher Vorteil anzusehen ist.
Fig. 5 veranschaulicht hiezu die ganz auseinandergezogene Gesamteinrichtung 13-29-28, bei der die
Changierhaube in ihrem einen Umkehrpunkt steht, Fig. 6 eine Mittelstellung und Fig. 7 die vollständig zusammengeschobene Einrichtung, bei der die Changierhaube im andern Umkehrpunkt steht.
Da also der Faser-Luftstrom durch die besondere Ausbildung der düsenartigen Faserleitkanäle im- mer durch eine schräg von unten kommende Luftströmung beeinflusst wird, werden die Fasern sicher an denDeckwänden entlang geführt, so dass sie auch in der sich an den Faserleitkanal anschliessenden Chan- gierhaube eng an derenDeckwand entlangstreichen und dadurch ohne Veränderung ihrer Lage zueinander genau geführt werden. Dies gewährleistet eine gleichmässige Faserablage, weil die Fasern fortlaufend dort abgelegt werden, wo gerade das vordere Ende 30 der Haube sich befindet. Nachdem sie die Haube verlassen haben und auf dem unter Unterdruck stehenden Transportband 5 abgelegt sind, erfahren sie sogar eine gewisse Beschleunigung, was die sichere und gleichmässige Ablage derselben fördert.
Da bei einer Anlage zur Herstellung eines dünnen einschichtigen Vlieses beliebig viele erfindungs- gemässe Vorrichtungen hintereinander angeordnet sein können, sind nach einem weiteren Merkmal der
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Erfindung die Bahnen der Haubenkanten 30 über dem Transportband 5 durch Trennwände 37 voneinander abgeteilt, so dass unter Umständen entstehende Luftwirbel, wie sie gelegentlich insbesondere an den Umkehrpunkten der Haube auftreten können, abgeschirmt bleiben.
Bei sehr grossen Arbeitsbreiten oder falls aus irgendeinem andern Grund der von der Trommel 2 erzeugte Umlaufwind für den Transport der Fasern nicht ausreicht, kann gemäss Fig. 5inan sich bekannter Weise zusätzlich Luft mittels eines nicht dargestellten Gebläses durch einen Stutzen 38 inden Weg des Faser-Luftstromes eingeblasen werden.
Um die Intensität der faserführenden Luft, die dem Ablageband zugeführt wird, in Einklang mit der jeweiligen Stellung der Changierhaube zu bringen, d. h. um bei ganz zurückgezogener Haube (Fig. 7) keine zu hohe Faser-Luft-Beaufschlagung vorzusehen, die nur zu einer starken Verwirbelung der Fasern führen würde, ist zweckmässig im Stutzen 38 eine Drosselklappe 39 vorgesehen, die durch die Changierbewegung der Haube 13 oder des beweglichen Abschnittes 29 des Faserleitkanals so gesteuert wird, dass sie sich mit fortlaufendem Auseinanderfahren der teleskopartigen Einrichtung 13-29-28 zunehmend öffnet und beim Ineinanderschieben derselben wieder schliesst.
Die Erzeugung von Fasern braucht nicht unter Verwendung einer schnell laufenden Trommel zu erfolgen. Sie kann beliebig erfolgen, wobei als Ersatz des von der Trommel abgeschälten faserführenden Windes Gebläse- oder Ventilatorwind verwendet wird, der der Changierhaube über deren Querschnitt zugeführt wird.
In Fig. 3 ist 40 ein Trockenofen, in dem das Vlies auf eine Temperatur zwischen 100 und 1500 gebracht wird, um das überschüssige Lösungsmittel des Binders zu beseitigen. Anschliessend kann die Vliesbahn direkt aufgewunden oder durch eine Härte-Kammer 41 geführt werden, in der sie auf eine höhere Temperatur zwischen 180 und 2200 erhitzt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Erzeugung einer dünnen Vliesbahn aus Glasstapelfasern mit einer die zur Bildung der Bahn dienenden Fasern erzeugenden stationären Schmelzeinrichtung und einer die Fasern in einem Luftstrom aufnehmenden stationären Leiteinrichtung, an die sich ein beweglich angeordneter, aus einem horizontalen und vertikalen Abschnitt mit bogenförmiger Verbindung bestehender, über die Breite eines Transportbandes hin- und hergehender Verteilerkopf (Changierhaube) anschliesst, der die Fasern auf dem Transportband ablegt, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiteinrichtung ein über einen wesentlichen Teil ihrer Länge seitlich geschlossener, t : us Deck- (7), Boden- (8) und Seitenwänden
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Faseraustritt schräg aufwärts verläuft.