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Verfahren zum Herstellen von Fasern aus zähflüssigen Massen und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Fasern aus zähflüssigen Massen organischer oder mineralischer Herkunft, die sich unter Wärmeeinwirkung schmelzen lassen und aus Spinndüsen in flüssigem Zustand als feine Schmelze-Strahlen austreten.
Zur Herstellung von nichttextilen Mineralfasern wurden schon die verschiedensten Verfahren und Vorrichtungen in der einschlägigen Technik vorgeschlagen und benutzt. Dabei kann man in grossen Zügen drei grundlegende Verfahrensformen unterscheiden, wobei als Ziehmittel einmal mechanische Kräfte, zum andem Zentrifugalkräfte und schliesslich die Kräfte strömender Gase verwendet werden. Über diese grundlegenden Verfahren hinaus gibt es noch eine ganze Reihe von kombinierten Verfahren.
Nach bekannten Verfahren wird so vorgegangen, dass dünnflüssige Silikatschmelze einer schnellrotierenden, perforierten Trommel zugeführt wird, aus der unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft Primärfasern austreten, die sodann unter der Einwirkung grosser Mengen an Brennergasen von hoher Strömunggeschwindigkeit nochmals unter Erweichung verzogen werden. Dieses Verfahren besitzt jedoch erhebliche Nachteile. Der Aufwand an Energie ist sehr hoch. Die Unterhaltskosten der Anlage sind teuer, da die Schleudertrommel nur eine begrenzte Lebensdauer besitzt. Weiterhin können nur Gläser mit einem flachen Verlauf der Viskositätskurve verarbeitet werden. Es ist nach diesem Verfahren z. B. auch nicht mög- lich, Gesteinsfasern herzustellen.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, zunächst aus Düsen pneumatisch, mittels laminarer Blasströme, oder mit mechanischen Hilfsmitteln, Fäden in einer Stärke von 100 bis 400 jut im wesentlichen endlos zu ziehen und dieselben in einer zweitenStufe mitHilfe von Brennkammergasen zu Fasern zu verziehen. Dabei sollen die aus je einer Düsen ausgetretenen flüssigen Schmelze-Strahlen durch Bläser, aus welchen Luft geringen Druckes austritt, verfeinert werden, ihre Konsistenz als dünne Fäden oder Stäbe aber beibehalten. Diese mehr oder minder erstarrten Glasstäbe bzw. Fäden werden durch den Luftstrom aus den Bläsern nach unten transportiert und gelangen vor die Öffnung einer Brennkammer, wobei die dort austretenden heissen Brenngase dazu dienen, die Glasstäbe bzw.
Glasfäden aufzuschmelzen und infolge des hohen Druckes, mit dem die Brenngase auftreffen, zu zerfasern. Dieses sogenannte Stapelfaser-Blasverfahren verwendet in der ersten Blasstufe im wesentlichen laminare Blasströme (geringer Blasmittelvordruck, niedrige Geschwindigkeit), die den Schmelze-Strahl ausziehen, aber nicht zerfasern. Das Stapelfaser-Blasverfahren liefert bei einer Spinndüse von 100 bis 200 Löchern etwa 20 - 160 kg Fasern pro'Arbeitstag, wobei die untere Grenze für enge Bohrungen, zähe Schmelze und dünne Fäden gilt und die Fasern einen Durchmesser von etwa 15 li aufweisen.
Beim Düsenblasverfahren dagegen wird mit Blasmittel hohen Druckes und bei erhöhter Temperatur gearbeitet. Die Blasströme sind stark turbulent. Die Fasern sind wesentlich kürzer und feiner. Ihre Durchmesser schwanken stark und reichen von etwa 1 oder 2 f. l bis 30 f. l und mehr. Der Primärstrahl der Schmelze bleibt in seiner Struktur nicht erhalten, sondern wird über Schlingen- und Schlaufenbildung infolge der turbulenten Blasströme in zahlreiche Einzelfasern aufgelöst, etwa in einer Art von Kaskade. Dement-
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sprechend ist der Ausstoss an Fasern beim Düsenblasverfahren um ein Vielfaches grösser.
Bei diesem Verfahren ist es seit langer Zeit aus einer grossen Zahl von Messungen, Berechnungen und Auswertungen von Zeitlupenaufnahmen bekannt, dass die gebildeten Fasern innerhalb von 10-4 sec soweit erstarren, dass sie nicht mehr weiter verzogen werden können. Üblicherweise werden für die Blasmittel Geschwindigkeiten von etwa 300 m/sec verwendet, so dass also die Faserbildung innerhalb von 3 cm abgeschlossen ist.
Das entspricht aber im wesentlichen der Höhe der seit Jahrzehnten verwendeten Blasdüsen, und es herrscht daher allgemein die Ansicht, dass nach dem Verlassen der Blasdüse die Fasern fertig sind und nicht weiter verfeinert werden können und man hat den oft sehr hohen Anteil an spiessigen, dicken Fasern und Schmelzperlen, trotz der dadurch unbefriedigenden Qualität des Fasergutes, als unabänderliche Gegebenheit auf Grund des Verfahrens hingenommen, weil das Düsenblasverfahren sonst zahlreiche Vorteile bietet.
Bekanntlich entstehen beim Düsenblasverfahren Fasern mit allen möglichen Durchmessern nebeneinander, gewöhnlich im Bereich von etwa 1 bis 30 p. Trägt man die Häufigkeit jeder Faserstärke über dem zugehörigen Durchmesser auf, so ergibt sich bei den besten der bekannten Blasdüsen, eine arithmetisch gemittelte Faserstärke von etwas unter 10 Il. Da man für viele Verwendungszwecke biegsamere, dünnere Fasern wünscht, sind bereits die grössten Anstrengungen gemacht worden. um den mittleren Faserdurchmesser zu senken, indem man die Ausströmgeschwindigkeit und/oder die Turbulenz des Blasmittelstromes erhöht, etwa durch Steigerung des Blasmitteldruckes oder seiner Temperatur oder durch Erhitzung der Fasern im Ausziehbereich, etwa durch Hochfrequenz und vieles andere.
Die Abhilfemassnahmen sind jedoch im Vergleich zu den dadurch eintretenden geringfügigen Verbesserungen wenig wirtschaftlich, denn der Aufwand liegt meist weit über dem Nutzen.
In den bekannten Blasdüsen wird der Energieinhalt des Blasmittels praktisch restlos in Geschwindigkeitsenergie umgesetzt, indem die Austrittsgeschwindigkeit bis auf Schall- oder sogar Überschallge- schwindigkeit gesteigert wird. Mit den üblichen Blasmitteln, etwa überhitztem Wasserdampf, ist mehr nicht erreichbar. Man kann zwar, wie vielfach vorgeschlagen, durch Zufuhr von Wärmeenergie, etwa mit Brennern u. dgl., eine weitere Geschwindigkeitserhöhung erreichen, doch ist dieser Weg sehr teuer, abgesehen davon, dass das Fasergut am Ausgang der Blasdüse etwa die Geschwindigkeit des Blasstromes angenommen hat und zwischen beiden eine wesentliche Relativgeschwindigkeit fehlt, die allein noch ein weiteres Ausziehen der Fasern, soweit sie nicht bereits erstarrt sind, bewirken kann.
Die oben genannten Nachteile sind bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass die aus der Spinndüse austretenden flüssigen Schmelze-Strahlen nach dem Düsen blasverfahren mittels turbulenter Blasmittelströme, in mindestens zwei hintereinander zur Einwirkung gebrachten Blasstufen, in eine grope Zahl von Fasern von sehr ungleichmässiger Dicke aufgelöst werden wobei der Abstand zwischen der ersten und zweiten Blasstufe so klein gehalten wird, dass der zweite Blasstrom während oder unmittelbar nach ihrer Bildung auf die Fasern der ersten Blasstufe richtungsändernd auftrifft und dabei im wesentlichen diejenigen Teile der Fasern, deren Dicke oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, weiter auszieht.
Das erfindungsgemässe Verfahren nutzt die Tatsache aus, dass der Durchmesser einer Faser als Potenz in ihre Abkühlungsgeschwindigkeit eingeht und somit die dickeren Fasern, die z. B. stärker als ein Mittel-
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noch bis zu einem gewissen Abstand von der Blasdüse beibehalten. Der besondere Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass die Fasern, deren Durchmesser einen bestimmten Mittelwert überschreitet, nachträglich in einer zweiten Blasstufe nochmals weiter ausgezogen werden, so dass das endgültig gebildete Fasergut diesen mittleren Durchmesser nicht überschreitet und somit die gewünschten verbesserten Eigenschaften aufweist.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens besteht darin, dass die Fasern, soweit sie nicht erstarrt sind, durch die scharfe Ablenkung zufolge der zweiten Blasstufe sich weiter ausziehen lassen, auch wenn die Geschwindigkeit in der neuen Richtung die in der alten Richtung nicht wesentlich übersteiot.
Das erfindungsgemässe Verfahren liefert mit einer 50-Loch-Spinndüse pro Stunde etwa 250 kg Glasfasern und ist somit trotz geringeren Aufwandes wesentlich ergiebiger als die bekannten Verfahren, wobei auch statt eines heissen Blasmittels, z. B. Brenngase, mit relativ kaltem Blasmedium eine wesentliche Verbesserung der Fasern erzielt wird, weil die Fasern der ersten Stufe im"status nascendi"von dem Blasstrom der zweiten Stufe erfasst und weiter ausgezogen werden. Es ist daher im Gegensatz zu bekannten Verfahren nach dem erfindungsgemässen Vorschlag ein Aufschmelzen des die erste Blasstufe verlassenden Fasergutes nicht notwendig.
Bei der praktischen Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es günstig, wenn der erste Blasstrahl unter einem sehr spitzen Winkel auf die aus der Düse austretenden feinen Schmelze-Strahlen
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auftrifft, worauf auf das so erhaltene Fasergut ein zweiter Blasstrahl in einem Winkel zwischen etwa
70-1200, vorzugsweise 90 , das Fasergut weiter zerfasernd, einwirkt.
Nach einem weiteren erfindungsgemässen Vorschlag wird so verfahren, dass als Blasmittel in beiden
Blasstufen, in an sich bekannter Weise, Dämpfe, insbesondere überhitzter Wasserdampf, Gase oder Brenn- gase verwendet werden und Druck, Strömungsgeschwindigkeit sowie Temperatur der Blasmittel. so gewählt werden, dass die schmelzflüssigen Anteile des Fasergutes erst nach Erreichendes endgültigen Faserdurch- messers, also unterhalb der gewünschten mittleren Faserdicke, vollständig erstarren. Überdies können
Richtung, Geschwindigkeit, Temperatur und Auftreffpunkt des Blasstromes der zweiten Stufe so verändert werden, dass eine scharfe Ablenkung des Fasergutes erfolgt, wobei die Regelung in Abhängigkeit von
Druck und/oder der Temperatur des Blasmittels selbsttätig erfolgt bzw. erfolgen kann.
Gemäss der Erfindung wird ferner vorteilhaft so vorgegangen, dass die Vorgänge der zweiten Blasstufe in einem Führungskanal vor sich gehen und die fertigen Fasern auf ein Tragorgan aufgebracht werden, wo sie in einer Schicht abgelagert und ausgetragen werden. Dabei können den in den Führungskanal ein- tretenden Blasstrahlen chemisch aktive Stoffe zugesetzt werden oder die Blasstrahlen selbst aus chemisch aktiven Gasen oder Dämpfen bestehen.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens besteht darin, dass unterhalb der Öffnung (en) eines Schmelzgutbehälters mindestens eine Blasdüse mit etwa parallel zu den austretenden Schmelze-Strahlen gerichteter Düsenöffnung angeordnet ist und in der Richtung der
Schmelze-Strahlen hinter dieser ersten Blasdüse mindestens eine etwa im rechten Winkel zur Achse der ersten Blasdüse stehende weitere Blasdüse vorgesehen ist, die vorzugsweise in ihrer Lage allseitig ver- schiebbar bzw. verschwenkbar ist.
Eine andere Ausführungsform nach der Erfindung sieht vor, dass die verstellbare Blasdüse während des Betriebes selbsttätig verschiebbar bzw. verschwenkbar ist, z. B. in Abhängigkeit von der Temperatur und/oder vom Druck des Blasmittels.
Man kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung die Mündungen der Blasdüsenhälften der ersten Blasstufe der Höhe nach gegeneinander versetzen. Dadurch erreicht man, dass das die erste Stufe verlassende Fasergut, welches einen vorbehandelten Faserstrom darstellt, gegen die ursprüngliche Fliessrichtung der ersten Blasstufe abgelenkt wird, wodurch eine erwünschte Vliesbildung gefördert wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein Führungskanal vorgesehen ist, in den der Blasstrahl- der zweiten Blas, stufe einmündet, wobei in dem Führungskanal oder einer anschliessenden Kammer ein Transportband in einem ansteigenden Winkel gegen die Blasstrahlrichtung geneigt angeordnet ist. Durch diese erfindungsgemässe Vorrichtung werden die durch die Blasstrahlen gegen das Transportband mit hohen Geschwindigkeiten geschossenen Fasern in einer ziemlich gleichmässigen Schicht übereinandergehäuft, wobei auch in starkem Masse die Fasern gleichgerichtet werden.
Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, dass die kombinierten Blasdüsen in Form von Düsenköpfen vorgesehen sind, bei denen die beiden Blasstufen zu einer Einheit verbunden sind. Ferner ist es günstig, wenn die Blasdüse der zweiten Stufe als etwa waagrecht liegender feiner Schlitz vorgesehen ist, def entweder durch zwei parallele waagrechte Wände gebildet ist, oder die Form einer Venturidüse hat bzw. sich gegen den Austritt hin erweitert. Andere Ausführungsformen sehen vor, dass die Austrittsöffnung der Blasdüse der zweiten Blasstufe gegenüber der Kante des Blaskanals der ersten Blasstufe zurückgesetzt ist, oder die Unterkante in den Blaskanal der ersten Blasstufe hineinragt. Schliesslich kann die Wandung des Blaskanals der ersten Blasstufe in einer Schräge zu der zurückgesetzten Austrittsöffnung der Blasdüse der zweiten Stufe verlaufen.
Man kann beim Düsenblasverfahren nicht nur heissen, gegebenenfalls überhitzten Dampf oder heisse Luft verwenden, sondern es können ebenso Brennkammergase oder die heissen Abgase einer Verbrennung zu diesem Zweck herangezogen werden. Dabei kann man die Blasdüsen der ersten Stufe und/oder der zweiten bzw. weiterer Stufen, mit vorgeschalteten Vergasern, Brennkammern, Abgasleitungen und/oder dgl. verbinden. Je nach den Erfordernissen wird man brennbare Gase zuleiten und erst in der Düse oder an deren Ausmündung zur Entzündung bringen, man wird in andern Fällen ein Gemisch aus Abgasen und noch unverbrannten Gasen zu den Blasdüsen bringen, gegebenenfalls Luft oder Sauerstoff (mit normaler Temperatur oder überhitzt) beifügen, Brennkammergase oder Gasgemische verwenden und in andern Fällen eine Kombination der verschiedenen hier aufgezeigten Möglichkeiten.
Auch ein Hochtemperaturbrenner, wie er an sich z. B. zum Flammspritzen bekannt ist, kann gegebenenfalls in einer der Blasstufen, vorteilhaft in der zweiten Blasstufe, verwendet werden. Ferner ist das Zusammenführen von sauerstoffhaltigen Mitteln mit einem Brenngas, wobei diese Mischung dann entzündet wird, zu verwenden ; dabei ist auch das Einspritzen von flüssigen oder festen Brennstoffen in diese Mittel möglich. Im übrigen
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kann man mit konstantem oder pulsierendem Druck bei der Verbrennung arbeiten. was mit an sich bekannten Einrichtungen durchführbar ist. Man kann dabei auch so variieren, dass nur einer oder mehreren Blasstufen solche Gase zugeführt werden. Gegebenenfalls lassen sich dadurch auch noch chemische Beeinflussungen der Schmelzeströme erreichen.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäss der Erfindung sind für alle Werkstoffe anwendbar, die in flüssigem Zustand durch Einwirken von Blasstrahlen zu Fasern od. dgl. verarbeitbar sind, wobei Fasern
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teilung ein enges. Verteilungsbild mit einem ausgeprägten Maximum ergibt und der Anteil der Schmelzperlen weitestgehend eliminiert wird.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen.
Es zeigen, in schematischen Skizze, Fig. 1 einen Schnitt im Aufriss durch eine erfindungsgemässe Ziehvorrichtung, Fig. 2 einen ebensolchen Schnitt in verkleinerter Darstellung der Aufnahme-Kammer für das zerfaserte Gut, Fig. 3 einen Schnitt durch einen Führungskanal mit an seinem Ende angeordneten senkrecht stehendem Transportband, Fig. 4 einen Schnitt durch einen ähnlichen Führungskanal mit an
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nung wie in Fig. 5, jedoch mit der Massgabe, dass die Ausblasöffnung der zweiten Stufe nahe ihrer Unterkante vorgesehen ist, Fig. 7 eine ähnliche Anordnung wie in Fig. 6,. wobei gegenüber der zweiten Stufe ein Kopfteil vorgesehen ist, der eine in Fallrichtung angeordnete Ausblasöffnung besitzt, Fig.
8 kombinierte Blasdüsen, bei denen die erste Stufe aus zwei gleichgearteten Elementen besteht und die zweite Stufe aus einem Bauteil, wie in Fig. 5, Fig. 9 eine Ausführungsform, bei der die Düsen der ersten Stufe mit gekrümmten Ausblaseöffnungen versehen sind, wobei die zweite Stufe in der Art, wie in Fig. 5 dargestellt, ausgebildet ist, Fig. 10 eine Anordnung für die erste Blasstufe, die sich aus einer Kombination der Ausbildungen gemäss Fig. 9 und 5 ergibt, Fig.
H eine Bauform gemäss der Fig. 7, wobei jedoch die erste Stufe aus mehreren Düsen zusammengesetzt ist, Fig. 12 eine Bauform, bei der die der Düsenöffnung der zweiten Stufe gegenüberliegende Kante abgerundet wurde, Fig. 13 eine ähnliche Ausführungsform, wie in Fig. 12, bei der jedoch die Austrittsöffnung der Blasdüse der zweiten Stufe in den Blaskanal der ersten Stufe hineinragt, Fig. 14 eine ähnliche Ausführungsform wie in den Fig. 12 und 13, mit dem Unterschied, dass die Austrittsöffnung der Blasdüse derzweiten Stufe gegenüber der Kante des Blaskanals der ersten Stufe zurückgesetzt ist, Fig. 15 eine Ausführungsform, bei der die Blasdüse der zweiten Stufe einen Austrittsschlitz in Form einer Venturidüse besitzt, und die Fig. 16 und 17 Ausbildungsformen ähnlich den Fig.
13 und 14, wobei die Blasdüse der zweiten Stufe als etwa waagrecht liegender, sich gegen den Austritt erweiternder Schlitz ausgebildet ist.
In Fig. 1 ist der Schnitt durch eine Düse 1 dargestellt, die die Schmelze 2 im flüssigen oder zähflüssigen Zustand enthält. Der Schmelzofen mit Vorherd ist der Einfachheit halber nicht dargestellt.
Unterhalb der Düse 1 ist eine den austretenden Schmelze-Strahl 2'umschliessende Blasdüse 3,4 vorgesehen, die die erste Blasstufe bildet. Die Blasdüse 3,4 kann rund, oval, mehreckig, ein-oder mehrteilig sein. Sie kann auch, wie in Fig. 1 dargestellt, aus zwei sich gegenüberliegenden Teilen 3 und 4 bestehen, in Form einer Spaltdüse. Den beiden Blasdüsen 3-und 4 wird durch Rohrleitungen 5 das Blasmedium, also z. B. Luft, unter Druck zugeführt. Das zugeführte Medium tritt durch die Spalte 6 aus und expandiert in den den Schmelze-Strahl 2'umgebenden Raum 7, wobei es gleichzeitig den Schmelze-Strahl 2'zerfasert. Dièses Fasergut'8 enthalt Verdickungen der Fasern, gegebenenfalls auch Schmelzperlen 9, die nach Möglichkeit im weiteren Verlauf des Herstellungsverfahrens zerfasert werden sollen.
Unterhalb des Raumes 7 ist eine die zweite Blasstufe bildende Blasdüse 10 angeordnet, der das Medium durch die Leitung 11 zugeführt wird. Die Düse 10 kann so eingerichtet sein, dass sie der Höhe nach als auch der Seite nach verschiebbar bzw. verschwenkbar ist. Dies ist in der Zeichnung durch Anordnung der Düse an einer Gewindespindel 12 bzw. durch die Pfeile 13 angedeutet.
Der durch die Öffnung 14 aus der Düse 10 austretende Blasstrahl trifft, wie in Fig. l dargestellt, etwa senkrecht auf das Fasergut 8 und wird die vorhandenen Fasern scharf ablenken und dadurch weiter verziehen bzw. den grössten Teil der Verdickungen und der noch vorhandenen Schmelzperlen zerfasern.
In der gezeichneten Stellung, wo der Blasstrahl in der zweiten Blasstufe etwa senkrecht das Fasergut 8 trifft, ist die grösste Wirkung zu erwarten, weil damit den Teilchen die grösste Beschleunigung erteilt wird.
Selbstverständlich kann je nach dem durch das Verfahren zu behandelnden Werkstoff der Winkel zwischen dem Blasstrahl dieser Blasstufe und dem Fasergut variiert werden, insbesondere, wenn damit ein
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Separierungsvorgang für gröbere Teilchen erreicht werden soll. Der Raum zwischen der Düse 1 und der bzw. den Blasdüsen 3,4 kann entweder, wie dargestellt, offen sein, er kann aber auch einseitig oder beidseitig abgeschirmt bzw. verschlossen werden.
In den Blasdüsen als auch in dem Raum unterhalb der Düse 1 können Wirbelkörper der verschiedensten Art eingebaut werden, um damit der von aussen eintretenden Luft bzw. den Blasstrahlen eine Turbulenz zu verleihen.
Eine schematische Darstellung einer möglichen Anordnung der auf die Blasstufen folgenden Kammer zeigt Fig. 2.
Unterhalb der ersten Blasstufe, also der Blasdüse 3,4, schliesst sich eine Kammer 15 an. Auch die Blasdüse 10 der zweiten Blasstufe ist in diese Kammer gerichtet. Die in der zweiten Blasstufe abgelenkten Fasern 16 werden in die Kammer hineingeblasen und von einem Transportband 17 aufgenommen. Dieses Transportband kann als perforiertes Band ausgeführt werden und kann gegebenenfalls unter Vakuum stehen. Auf diesem Transportband werden auch, je nach der Geschwindigkeit seines Umlaufes, die Fasern geschichtet. An das Transportband schliessen sich weitere Verarbeitungseinrichtungen an.
Damit die gegebenenfalls noch vorhandenen Schmeizperlen oder gröberen Anteile ebenfalls einer Verwertung zugeführt werden. können, ist im Bereich ihres Ausfalles in die Kammer ein weiteres Transportband 18 angeordnet, das entgegengesetzt der Flugrichtung der Faserprodukte diese Teile austrägt.
Durch irgendwelche Vorrichtungen, wie z. B. eine Einsprühdüse 19, kann man auf die fertigen Fasern 16 ein Bindemittel, ein Schmelzmittel od. dgl. aufbringen.
In Fig. 3 ist eine Bauform mit einem Führungskanal 20 dargestellt, an den sich eine Kammer 21 anschliesst, die das Transportband 22 aufnimmt. Die durch eine nicht dargestellte Blasdüse durch den Führungskanal geschossenen Fasern 23 treffen in der Kammer 21 auf das Transportband 22 auf, welches im Bereich des Führungskanals 20 senkrecht zu diesem angeordnet ist. Das Transportband 22, welches in Richtung des Pfeiles 24 läuft, ist aus einem durchlässigen Werkstoff oder mit entsprechenden Öffnungen versehen, so dass ein hinter dem Band angeordnetes Sauggebläse 25 seine Wirkung auf die sich auf dem Transportband 22 ablagernden Fasern 23 ausüben kann. Die Fasern setzen sich dann auf dem Transportband 22, wie in Fig. 3 angedeutet, in Form einer Matte 26 ab.
In den Führungskanal 20 können Düsen 27,28, 29 einmünden, durch die entweder ein Pressmedium zum Steuern oder Tragen des Stromes der Fasern 23 eingeblasen werden kann, oder aber auch ein chemisch aktiver Stoff, ein chemisch aktives Gas u. dgl. mehr. Selbstverständlich können beide Funktionen gleichzeitig ausgeübt werden.
Das Winkelverhältnis zwischen dem Transportband und der auf dasselbe auftreffenden Faser 23 kann innerhalb gewisser Grenzen verändert werden. Wichtig ist, dass der dem Führungskanal gegenüberliegende Teil des Transportbandes schräg gegen den Verlauf des Führungskanals, damit also gegen die Schussrichtung der Fasern gerichtet ist. Eine solche Ausführungsform, bei der das Transportband von der Senkrechten um einen gewissen Winkel nach links geneigt ist, zeigt Fig. 4 ; es könnte ebensogut eineNeigung, von der Senkrechten nach rechts abweichend, Verwendung finden. An das Ende eines Führungkanals 30 schliesst eine Kammer 31'an, in der ein Transportband 32 in Richtung des Pfeiles 34 läuft.
Hinter dem durchlässigen Transportband 32 ist im Bereich des Auftreffens der durch den Führungskanal 30 geschossenen Fasern 33 eine Saugeinrichtung 35 angeordnet, die das Bilden einer Matte 36 fördert. Die Anordnung von Düsen 37, die in den Führungskanal 30 einmünden, ist ebenfalls angedeutet.
Die beiden in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur für den Fall der Verwendung einer Saugeinrichtung skizziert worden. In der gleichen Art und Weise können hinter dem Band Druckeinrichtungen eingerichtet werden. Ebenso können mehrere solcher Einrichtungen hintereinander folgen oder einander abwechseln, wie bereits im einzelnen beschrieben.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform gezeigt, bei der eine trogförmige Blasdüsenbacke 38 vorgesehen ist, auf die oben eine Deckplatte 39 aufgesetzt wurde. Die Deckplatte 39 kann mittels Schrauben 40 gehaltert sein, so dass sie leicht auswechselbar ist. Zwischen einer Nase 41 der Backe 38 und dem nach unten gezogenen Randteil der Deckplatte 39 der eine Nase 42 ergibt, wird der Blasschlitz 43 gebildet. Fur die Zuleitung des Blasmittels in den Hohiraum 44 des Düsenkopfes ist eine Bohrung 45 vorgesehen, an die ein Stutzen 46 angeschlossen ist.
An die zweite Hälfte des Düsenkopfes, in der Zeichnung auf der rechten Seite, ist die Düse für die zweite Blasstufe angeschlossen, zu welchem Zweck in der Unterseite der Düsenbacke 38'im dargestellten Beispiel eine schwalbenschwanzförmige Nute eingearbeitet ist, in die ein entsprechendes Zwischenstück 47 eingeschoben
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werden 1 : ann, in welches mit Gewinde versehene Bohrungen eingearbeitet silld, so dass die Düsenbacke 48 der zweiten Blasstufe mittels Schrauben 49 befestigt werden kann. In den so gebildeten Hohlraum 50 führt eine Bohrung 51, ein Stutzen 52 dient als Anschluss für das Blasmedium. Zwischen der Unter- kante des Einschubteiles 47. und der vorderen Oberkante der Düsenbacke 48 ist ein etwa waagrecht liegender feiner Schlitz 53 vorgesehen.
Durch die erfindungsgemässe Anordnung der einzelnen Teile ist es möglich, sowohl die Düsenbacken als auch die Deckplatten bzw. die Zwischenstücke zum Verbinden der zweiten Stufe mit der ersten Stufe rasch und leicht gegen andere auszuwechseln.
Etwa die gleiche Ausführungsform ist in Fig. 6 wiedergegeben, nur mit dem Unterschied, dass eine Düsenbacke 48'vorgesehen ist, die an ihrer Oberseite das Befestigungsmittel, im vorliegenden Fall
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schlitz 55 ergibt.
Eine Ausführungsform in der Art, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, zeigt die Fig. 7, wobei an der linken Hälfte der Blasdüse der ersten Stufe ein Düsenkopf angesetzt ist, durch den ein Blasmedium etwa in Fallrichtung austreten kann, um so auf die von der zweiten Blasstufe kommenden Fasern verdichtend und befördern einzuwirken. Eine Düsenbacke 56, mit einem abnehmbaren Boden 57 wird mittels Schrauben 58 mit denTeilen der erstenBlasstufe verbunden, wobei vorteilhafterweise die Schraube 58 bis zum Deckel 39 durchgeführt werden kann, so dass damit sämtliche Teile der Blasdüsen einer Seite vereinigt sind.
Der Boden 57 belässt seitlich, gegenüber der Seitenwand 59 der Düsenbacke einen schmalen Spalt 60 als etwa senkrecht nach unten gerichteten Austrittsschlitz, wobei zu bemerken ist, dass dieser Austrittsschlitz auch ebenso in einem beliebigen Winkel zur Senkrechten angeordnet werden kann. Das Blasmedium wird in den Innenraum 61 durch eine Bohrung 62 geleitet, wobei auch hier wieder ein Stutzen 46 für den Anschluss der Leitung vorgesehen werden kann.
Eine Kombination von zwei Blasdüsen der ersten Stufe mit einer Blasdüse der zweiten Stufe, ähnlich Fig. 5, zeigt die Fig. 8. Das obere Element der ersten Stufe entspricht den bisher dargestellten Ausführungsformen für die Blasdüse der ersten Stufe, wobei ein andersgeartetes Verbindungsstück 47'in die schwalbenschwanzförmige Nute der Düsenbacke 38'eingeschoben ist. Dieser Teil 47'ist an der Seite des Blaskanals mit einer Nase 42'versehen, die wieder zur Bildung des Austrittsschlitzes 43 für das Blasmedium dient. Die Düsenbacke 38 ist auch hier wieder mittels Schrauben 40 mit dem Verbindungsteil 47'verbunden.
Auf der rechten Seite ist dieses zweite Element mit einer Düsenbacke 38"ausgestattet, die sich oben an den Zwischenteil 47'entsprechend anschliesst und an seiner Unterseite wieder die Aufnahme-Möglichkeit für den Verbindungsteil 47 schafft. Die Blasdüse der zweiten Stufe ist die gleiche, wie in Fig. 5 dargestellt und beschrieben. Es zeigt sich also, dass die Düsenköpfe aus einer Anzahl von Grundelemente bestehen können, die wechselweise, je nach der Notwendigkeit des Gebrauches, miteinander verbunden werden können, um auf diese Art jeweils andere Kombinationen für die beiden Blasstufen zu ermöglichen.
In den Fig. 9-11 sind Ausführungsformen der Düsenköpfe für die erste Blasstufe gezeichnet, bei denen der Austrittsschlitz durch gekrümmte Flächen gebildet wird, was den Vorteil mit sich bringt, dass das Blasmedium, nach dem Coanda-Effekt, sich den gekrümmten Führungsflächen anschmiegt. Dies geht vorzugsweise im schallnahen Geschwindigkeitsbereich eines expandierenden Gasstromes vor sich, so dass also besonders dort, wo stark überhitzte Blasmittel verwendet werden, in dem Ziehkanal ein besonders günstiger Geschwindigkeitsverlauf erreicht wird.
Durch die sich an die krummlinigen Führungsflächen anschmiegenden Blasmittelstrahlen wird ein sich stetig verengender Einlauf mit einem Luftpolster geschaffen, so dass der Schmelze-Strahl nicht mehr an den Wänden der Düsenbacken anschlagen kann und gleichzeitig mittig gefasst bis in die engste Stellung geführt wird, wo dann die Zerfaserung erfolgt. Eine Blasdüsenbacke 63 hat an ihrer dem Ziehkanal zugewendeten Innenseite eine gekrümmte Oberfläche 64 und die die Düsenbacke 63 abschliessende Platte 65 übergreift mit Abstand diese gekrümmte Fläche, so dass ein von gekrümmten Flächen umschlossener Ausblaseschlitz 66 entsteht, der mit dem Inneren 67 des Düsenkopfes in Verbindung ist. Das Blasmittel wird durch eine Bohrung 68 zugeleitet, vor die wieder ein Stutzen 46 für den Anschluss der Blasmittel-Leitung gesetzt wurde.
Die Deckplatte 65 wird mittels Schrauben 69 mit der Düsenbacke 63 verbunden. Die zweite Hälfte der ersten Blasstufe, in Fig. 9 rechts, dient an ihrer Unterseite wieder als Halterung für die zweite Blasstufe. Die Düsenbacke 63'ist wieder mit einer Schwalbenschwanz-Nut versehen, jedoch könnte auch jedes andere Befestigungsmittel im vorliegenden, wie auch in allen andern Fällen, benutzt werden. Ein
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entsprechend ausgebildetes Zwischenstück 70 dient dazu, die Befestigungsschrauben 49 für eine Düsenbacke 48 aufzunehmen, die im übrigen so, wie in Fig. 5 dargestellt, ausgebildet ist. Auch hier dient wieder ein etwa waagrechter Schlitz 53 für den Austritt des Blasmediums.
Eine Kombination, ähnlich wie in Fig. 8 dargestellt, zeigt die Fig. 10, wo die erste Blasstufe wieder aus zwei Elementen besteht. Die durch den Deckel 65 oben angeschlossene Düsenbacke 63'ist in ihrer Höhe möglichst schmal gehalten und die gekrümmte Fläche 64 endet mit einer Art Nase 71, die die Nase 73 einer zweiten Düsenbacke 72 übergreift und so den Austrittsschlitz 74 bei dieser Düsenbacke bildet. Die Düsenbacke 72 ist in ihrem Inneren mit einer Art Führungshülse 75 für die Befestigungsschrauben 76 versehen, die bis zur Deckplatte 65 durchgreifen und auf diese Art alle Elemente miteinander sicher vereinigen. Das Blasmittel wird wieder über Anschlussstutzen 46 durch Bohrungen 68 in das Innere 67 bzw. 77 der beiden Elemente geführt, von wo es durch die Schlitze 66 bzw. 73 in den Ziehkanal austreten kann.
Zur Aufnahme der Blasdüse für die zweite Stufe ist eine Düsenbacke 72' (rechte Seite in Fig. 9) an ihrer Unterseite mit einer Schwalbenschwanz-Nut ver- sehen, in die ein Verbindungsteil 78 eingeschoben ist, der die Gewinde für die Schrauben 49 zur Befestigung der Düsenbacke 48 in entsprechende Gewindebohrungen aufnimmt. Auch hier ist wieder zwischen dem Verbindungsteil 78 undderOberkantederBacke 48 der Austrittsschlitz 53 belassen.
Die Kombination einer grösseren Zahl von Düsenköpfen für die erste Stufe mit einer Blasdüse der zweiten Stufe und einer Düse zum Fördern bzw. Verdichten des Fasergutes, zeigt die Fig. 11. Hier sind an die Elemente der ersten Blasstufe, wie sie Fig. 10 zeigt, noch solche gemäss Figs angeschlossen, während die zweite Blasstufe (s. Fig. 11 rechte Seite) in der Art von Fig. 6 und dieBlasdüse zum Befördern der Fasern, ähnlich Fig. 7, ausgebildet worden ist. Die Düsenbacken 63'und 72'sind wieder mittels Schrauben'76, die in die Deckplatte 65 einschraubbar sind, mit dieser leicht lösbar verbunden.
Die Düsenbacke 72 hat an ihrer Unterseite wieder Aufnahmemittel, im vorliegenden Fall eine Schwalbenschwanz-Nut, fur einen Verbindungsteil 47', welches auf der Seite des Ziehkanals mit einer Nase 42' versehenist, ummitderdüsenbacke 3 'denauslassschlitz 43 zu bilden. Mittels Schrauben 40
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die Düsenbacke 38" mit dem Verbindungsteil 47'lösbar verbunden. In der gleichen Art undnach unten gerichteter Ausblaseschlitz 60 belassen. Die Anschlüsse zu den verschiedenen Innenräumen sind an sich die gleichen wie bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen.
Die zweite Hälfte der ersten Stufe der Blasdüse (Fig. 11 rechts) ist in der gleichen Art und Weise aus- gebildet, nuristanderletztendüsenbacke 38"einebacke 48'befestigt, dereninnenraum 50' durch einen Boden 54 verschlossen ist, der mit Hilfe einer Schraube 49'gehaltert wird. Zwischen dem Boden 54 und dem unteren Rand der Düsenbacke 48', an der Seite des Ziehkanals, ist ein feiner Ausblaseschlitz 55 vorgesehen, dem das Blasmittel für die zweite Stufe über den Innenraum 50' und die Eintrittsbohrung 51 zugeführt wird.
In den Fig. 9-11 sind nur einige wenige Möglichkeiten von Kombinationen angegeben und es zeigt sich ohne weiteres, dass die verschiedenen Elemente, je nach Bedarfsfall, miteinander kombiniert werden können.
In den Fig. 5-10 wurde der Ziehkanal stets als ein Schacht mit etwa parallelen senkrecht nach unten reichenden Wänden dargestellt. Es ist in gewissen Fällen vorteilhaft, den Ziehschacht, wie in Fig. 11 ge- zeigt, so auszubilden, dass sich seine Wände nach unten zu voneinander entfernen, d. h. also, dass er nach unten zu verbreitert wird, wodurch für die entstehenden Fasern während der Behandlung, also im status nascendi, mehr Bewegungsfreiheit gegeben ist und eine Rückstauwirkung vermindert wird.
Bei allen bisher dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen waren die unteren Kanten der
Düsenköpfe an der Seite des Ziehkanals mit einem geraden Rand versehen. Man kann hier aber auch, wie in Fig. 12 ein Beispiel zeigt, einen Blasdüsenkopf, etwa in der Art, wie in Fig. 5 dargestellt, mit ent- , sprechend abgerundeter Unterkante versehen. Hier eine gekrümmte Fläche 79 vorzusehen, wird sich besonders dann empfehlen, wenn eine möglichst scharfe Ablenkung des faserführenden Blasstrahles mit geringstmöglichem Aufwand des aus dem Schlitz 53 strömenden Blasmittels erreicht werden soll.
Eine weitere Ausführungsform, ähnlich den Fig. 5 und 12, zeigt die Fig. 13, bei der die dem Zieh- kanal zugewendete untere Kante nur mit einer leichten Abrundung 79'versehen ist. Für die Düsenbacke 80 der zweiten Blasstufe ist an der Unterseite der Düsenbacke 38'" (Fig. 13 rechte Seite) eine senkrecht zum Ziehkanal stehende Einschubnut 81 angebracht, in die ein Verbindungsteil 82 eingeschoben ist, welcher die Befestigungsschrauben 83 aufnimmt, mit denen die Düsenbacke 8. 0 für
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die zweire Blasstufe lösbar befestigt werden kann. In den inneren Raum 84 der Düsenbacke 80 gelangt das Blasmittel wieder durch eine Bohrung 51 an die ein Stutzen 52 für die Zuleitung angeschlossen ist.
Zwischen dem Verbindungsteil 82 und dem oberen Rand der Düsenbacke 80 ist ein Abstand für einen Austrittsschlitz 53'für das Blasmittel vorgesehen, wobei jedoch die obere Kante der Düsenbacke 80 in den Ziehkanal mit einem Vorsprung 85 hineinragt. Dadurch wird eine wesentlich schärfere Ablenkung der Schmelzfäden in der zweiten Blasstufe erreicht. Man kann aber auch dort, wie Fig. 14 zeigt, den Austrittsschlitz 53"bei der zweiten Blasstufe so anordnen, dass sein Ende gegenüber dem Querschnitt des Ziehkanals zurückgesetzt erscheint, d. h. also, dass die Unterkante der Düsenbacke 38'bzw. der Verbindungsteil 47 gegenüber der Ziehkanaiwand der Düsenbacke 48 vorragt (s. Fig. 14 rechte Seite).
Dadurch erreicht man, dass in der Unterkante des Teiles 47 Wirbel auftreten, die den faserführenden Blasstrom auf dieser Seite des Ziehkanals abbremsen und seine Umlenkung nach der andern Seite hin fördern.
Eine Ausbildung der Blasdüse der zweiten Stufe als etwa waagrecht liegender Schlitz in Form einer Venturidüse 86 zeigt in ihrer rechten Hälfte die Fig. 15. Die erste Blasstufe zeigt etwa die gleiche
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12,turidüse bildet. Im übrigen ist die Düsenbacke 88 wieder mittels Schrauben 49 mit dem Verbindungsteil 87 verbunden. Durch die Anordnung einer Venturidüse im Ausblasschlitz der-zweiten Blasstufe erreicht man, dass die Verwirbelung geringer wird.
Schliesslich sind in den Fig. 16 und 17 zwei weitere Ausbildungsmöglichkeiten für die Blasdüse-der zweiten Stufe dargestellt. Die erste Blasstufe ist wieder ausgebildet, wie vorstehend beschrieben, während der Verbindungsteil 87'einerseits und die Düsenbacke 88'derzweitenBlasstufe anderseits mit der- artigen Gegenflächen versehen sind, dass ein etwa waagrecht liegender sich gegen den Austritt erweiternder Schlitz 89 ergibt. Es ist dabei in Fig. 16 noch angedeutet, dass der Austritt des Schlitzes 89 der Blasdüse der zweiten Stufe gegenüber der Kante des Blaskanals der ersten Blasstufe zurückgesetzt ist, während in Fig. 17 die Unterkante 85'der Blasdüse der zweiten Blasstufe in den Blaskanal hineinragt.
Das Verbindungsstück 87" (Fig. 17 rechte Seite), hat wieder an der dem Blaskanal zugewendeten Seite den oberen Teil der Form der Blasdüse 89 und die Düsenbacke 88", die wieder mittels Schrauben 49 mit dem Verbindungsteil 87" verbindbar ist, an ihrer oberen Fläche die gegenüberliegende Form. Hier ist auch ein Beispiel gezeigt, bei dem die Düsenbacke 38', dort wo sie die Wandung des Blaskanals der ersten Blasstufe bildet, in ihrem unteren Teil in einer Schräge 90 zu der zurückgesetzten Öffnung des Austrittsschlitzes 89 der zweiten Stufe verläuft.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von Fasern aus zähflüssigen Massen organischer oder mineralischer Herkunft, die sich unter Wärmeeinwirkung schmelzen lassen und aus Spinndüsen in flüssigem Zustand als feine Schmelze-Strahlen austreten, dadurch gekennzeichnet, dass die aus der Spinndüse aus- tretenden flüssigen Schmelze- Strahlen nach dem Düsenblasverfahren mittels turbulenterBlasmittelströme, in mindestens zwei hintereinander zur Einwirkung gebrachten Blasstufen, in eine grosse Zahl von Fasern von sehr ungleichmässiger Dicke aufgelöst werden, wobei der Abstand zwischen der ersten und zweiten Blasstufe so klein gehalten wird, dass der zweite Blasstrom während oder unmittelbar nach ihrer Bildung
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der Fasern,
deren Dicke oberhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, weiter auszieht.