Anlage zur Herstellung von entschichtungsbeständigen, nichtgewebten Faserflächengebilden aus ein- oder mehrschichtigen Lagen gekreuzten, fadenförmigen Materials in flacher Bahn oder Schlauchform Anlagen zur Herstellung von entschichtungsbeständi- gen, nichtgewebten Faserflächengebilden aus ein- oder mehrschichtigen Lagen gekreuzten, fadenförmigen Mate rials in flacher Bahn oder Schlauchform sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt geworden, um dem Bedürfnis der Technik nach aus derartigen Ver bundstoffen bestehenden Formkörpern Rechnung zu tragen.
Aus diesem Grunde hat man sich bereits darum bemüht, derartigen Verbundstoffen und den aus ihnen hergestellten Formkörpern nicht nur in den Schichten, in denen das aus ein- oder mehrschichtigen Lagen gekreuz te, fadenförmige Material flach auftritt, eine ausreichen de Stoss- und Zugfestigkeit zu geben, sondern auch in der Richtung, in der diese Schichten aufeinander folgen, d.h., in einer Richtung senkrecht zu einer Breitfläche des fadenförmigen Materials, im nachfolgenden kurz Quer richtung bezeichnet.
Nach einem ersten Vorschlag dieser Art hat man Luft- oder Gasgebläse angeordnet, um mittels des Press- gases oder der Pressluft eine Dralldüse zu speisen, in die gleichzeitig das langgestreckte, strangförmige Faserstoff gut eingeführt wird, so dass beispielsweise mineralische, animalische oder synthetische Faserstoffe, die als derarti ges strangförmiges Gut zur Benutzung kommen, eine Schraubengang-, Spiral- oder Lockenform annehmen, womit Wirrlagen entstehen, von denen man annimmt. dass die Faserstoffe, aus denen diese Wirrlagen bestehen, sich mit der Nachbarschicht oder den Nachbarschichten so verheddern oder verhaken, dass der gewünschte Zusammenhang in der Querrichtung entsteht.
Die erziel ten Ergebnisse sind jedoch deshalb nicht befriedigend, weil ausreichende Festigkeiten lediglich in jeweils der Schicht auftreten, die auf diese Weise hergestellt wird. Die e rzeugten Schraubengang- oder spiralförmigen Formgebungen oder die Locken legen sich zwar an die Nachbarschicht oder -schichten mehr oder weniger lok- ker an, aber es treten keine Kräfte auf, die dazu führen könnten, dass sich die schraubengangförmig oder spiralig gewundenen Faserstücke in das Fasermaterial der Nach barschicht oder -schichten nach Art eines Bohrers ein wühlen oder eine klettenartige Verhakung eintritt, da die Widerhaken fehlen, die für Verbindungen erforderlich sind,
wie man sie in der Textiltechnik als Reissverschlüs- se wirksam gemacht hat.
Bei einer anderen Einrichtung werden hochporöse, elastische, watte- oder filzartige Stoffe aufeinander ge schichtet, um durch Regellosigkeit der Lagerung der florartig dünnen, mit Klebstoff versehenen Fasergewirre den gewollten Zusammenhang zu erreichen. Aber auch hier kommt es lediglich zu einer oberflächlichen Berüh rung der verschiedenen Schichten ohne einen durch die Festigkeitsverhältnisse der Faser selbst erzeugten Zusam menhang in Querrichtung, womit praktisch eine Verbin dung lediglich aufgrund der Eigenschaften des Klebstof fes entsteht.
Trotz der Verwendung kolloidaler, vorzugs weise wasserlöslicher, organischer, anorganischer, hy draulischer oder bituminöser Bindemittel ist die Querfe stigkeit nach wie vor völlig unzureichend, so dass auf diese Weise das Problem nicht zu lösen war.
Aus diesen Gründen hat man bereits in Anlagen zur Herstellung mineralischer oder synthetischer Faserstoffe den erstrebten Zusammenhang in der dritten Dimension dadurch verwirklicht, dass beispielsweise Glasöfen ober halb einer Spinntrommel hin- und herbewegt werden, die während jeder Hin- oder Herbewegung des Ofens mehr fach umläuft, so dass durch Anlieferung einer Mehrzahl von Fäden vom Ofen aus auf die Oberfläche der rotierenden Trommel dort eine verdichtete Fadenmatte während aufeinanderfolgender Bewegungen des Ofens hergestellt wird. Da man bei der Zahl der Arbeitsgänge unbeschränkt ist, kommt es zur Bildung von Matten oder sonstigen Formkörpern mit gewünschter Dicke auf der Trommel.
Die gebildeten Ringzylinder können aufge schnitten und ausgestreckt werden, so dass Bahnen aus entspanntem Glasfasermaterial entstehen, die dann in Einzelstücke vorbestimmter Abmessungen aufgeteilt wer den können. Das Verfahren führt zwar zu dem ge wünschten Zusammenhange in der Querrichtung, da die einzelnen Glasfäden an- oder verschmolzen werden, womit der gewünschte, stoffliche Zusammenhang durch die Faser selbst entsteht. Aber zugleich nehmen Elastizi tät und das besonders erwünschte Bausehvermögen so ab, dass das Erzeugnis für die Zwecke, bei denen beide Eigenschaften vorhanden sein müssen, nicht mehr ver wendbar ist. Dazu kommt die Beschränkung auf minera lische Fasern.
Zwar wird sich das Verfahren auch auf die Herstellung synthetischer Fasern übertragen lassen, wenn die Spinndüsen im Verhältnis zu einer Trommel so bewegt werden, wie das für Glasfasern vorgeschlagen worden ist. Aber es ist unverkennbar, dass infolge des Umlaufes der Trommel praktisch nur in einer Richtung verlaufende Parallellagen der einzelnen Glasfäden entste hen. so dass gerade die Kreuzung der Faserstoffe in den Schichten selbst fehlt, womit die Adhäsionsfestigkeit an die Stelle der auf dem vollen Faserquerschnitt beruhen den Zugfestigkeit tritt. Das gilt auch für den Zusammen hang in Querrichtung, so dass es mit der bekannten Einrichtung nicht möglich ist, den dargestellten Erforder nissen zu entsprechen.
In der Einrichtung nach der deutschen Patentschrift 1 120 420 werden netzartige, mit Kurzfasern beflockte Nowovens dadurch hergestellt, dass verkreuzte Faden scharen gleichzeitig an den Verkreuzungsstellen mitein ander verklebt und beflockt werden, bei der Einrichtung nach der deutschen Patentschrift<B>1099</B> 493 wird ein schlauchförmiges, aus Lagen gekreuzter Fadenscharen bestehendes Flächengebilde plattgedrückt, mit einem Bindemittel imprägniert und gegebenenfalls beflockt. Das USA-Patent 2 368 706 bezieht sich auf Einrich tungen zur Herstellung vielfarbiger Flockdrucke auf Geweben, wobei in Durchführung des elektrostatischen Beflockens Flockfasern unterschiedlicher Länge benutzt werden und so vorgegangen wird, dass Flockfasern durch Faserzwischenräume des Gewebes durchtreten können.
Die Querrichtungsfestigkeit beruht daher auch bei be kanntgewordenen Vorschlägen dieser Art im wesentli chen nur auf dem Widerstandsvermögen von Kleb- oder Imprägnierungsmitteln oder vereinzelt auftretender Fa serstoffbrücken gegen auf sie entfallende Zug- oder Schubkräfte, das zur Bildung von Formkörpern und zur Aufnahme deren betrieblicher Beanspruchungen offenbar nicht ausreichen dürfte.
Zur Lösung der so gekennzeichneten Aufgabenstel lung soll vorliegende Erfindung führen.
Bei der Lösung wird von der Erkenntnis ausgegan gen, dass es nur durch Auftreten von strangförmigem Gut in der Querrichtung selbst möglich ist, die Festigkeit in dieser Richtung zu erzeugen, die auf der Beanspru chung der Summe aller Querschnitte des beanspruchten Gutes beruht. Die Verwirklichung dieser Erkenntnis führt zu der erfindungsgemäss vorgeschlagenen Anlage, die bei der Herstellung flacher Faserflächengebilde eine Einrichtung zum Einschiessen von Flockfasern quer zu der Oberflächenebene der Faserflächengebilde und bei Anlagen zur Herstellung schlauchförmiger Faserflächen gebilde eine Einrichtung zum senkrechten Einschiessen von Flockfasern in das Faserflächengebilde aufweist, die radial auf deren Oberflächenebene ausgerichtet ist.
Das kann zunächst dadurch geschehen, dass die Anlage eine Einrichtung zum Einschiessen von Flockfa- sern mittels eines Pressgasstromes in das Faserflächenge bilde in Form einer Pressgasdüse aufweist. Es besteht die weitere Möglichkeit, dass die Anlage eine Einrichtung zum Einschiessen von Flockfasern auf elektrostatischem Wege in das Faserflächengebilde in Form von Elektroden besitzt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung seien anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt, die zeichnerisch veranschaulicht sind. In der Zeichnung gibt Fig. 1 in stark schematisierter Darstellung eine Ma schine wieder, mittels derer Strangstücke senkrecht zur Oberfläche eines aus gekreuzten Strängen bestehenden Flachgebildes eingetragen werden, um in der dadurch gegebenen Querrichtung die Festigkeit des Strangkörpers wesentlich erhöhen zu können.
Fig. 2 stellt die Maschinenanlage für den Fall dar, dass die Eintragung der Strangstücke in Querrichtung auf elektrostatischem Wege verwirklicht werden soll.
Wie Fig. 1 erkennen lässt, weist die Maschine ein Maschinengestell 1 mit der feststehenden Querwand 2 auf. Die Querwand 2 dient zunächst zur Befestigung der Sockel 3 und 4 der Pressgasgebläse 5, 6, die im allgemei nen als Pressluftgebläse ausgebildet sind. Das Pressluft- gebläse 5 dient zur Erzeugung eines Strangstücke tragen den Pressluftstromes, der so geführt ist, dass in einen aus gekreuzten Strängen bestehenden Schlauch die Strang stücke etwa senkrecht zum Oberflächenverlauf des Schlauches in letzteren eingetragen werden. Zu diesem Zwecke mündet in das Gehäuse des Gebläses 5 an geeigneter Stelle der Stutzen 7 ein, in dem eine Dosie rungsvorrichtung zur Zuführung der Strangstücke vorge sehen ist.
Die Dosierungseinrichtung besteht aus einer über die Welle 8 angetriebenen Bürstenwalze 9, der der Behälter 10 vorgeordnet ist, in welchem sich der benötig te Vorrat an Strangstücken 11 befindet. An das Gehäuse des Gebläses 5 mit dem Gebläselaufrad 12 schliesst sich der Auslaufkanal 13 an, der bei 14 in eine Leitfläche ausmündet, die in Verbindung mit dem Kopfstück 15 des Schlauchkernstückes 16 zur Bildung einer radialgerichte ten Ringdüse 17 führt, so dass der Strangstückträger- pressgasstrom in der angegebenen Pfeilrichtung radial austritt und dazu führt, dass die Strangstücke 11 in Richtung senkrecht zur Oberfläche des Schlauches 18 aus gekreuzten Strängen eingetragen werden.
Um die Kräfte, mit denen die Strangstücke 11 eingetragen werden, zu verstärken, ist die Pressgasdüse 32 vorgesehen, die als Mundstück des Austrittstutzens 33 des Pressluftgebläses 6 ausgebildet ist. Dadurch erhalten die Strangstücke 11 nochmals eine kräftige Beschleunigung, so dass es zur Durchsetzung selbst äusserst feinmaschiger Schläuche kommt.
Zur Bildung des Schlauches 18 sind folgende Ein richtungen vorgesehen. Die Querwand 2 des Maschinen gestelles trägt zunächst Trommeln, Spulen oder Haspeln 19, auf denen sich strangförmiges Gut befindet, wobei zur Herstellung der Stränge vorzugsweise organische und anorganische Faserstoffe in Form von Pflanzen- und tierischen Fasern, Basaltwolle, Schlackenwolle, Glasfa sern, Asbest und Metallwollen in Betracht kommen, ausserdem synthetische Faserstoffe, etwa aus Polystyrol, Polyvinylalkohol, Polyvinylchlorid sowie Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid sowie Polyacrylnitril, Polyvinyliden- Chlorid, Polyäthylenterephthalat, Polyhexamethylendi- aminadipat, Poly-e-aminocaprolactam, Polyurethan usw.
In Betracht kommen aber auch Werkstoffe ohne Faser struktur, die beispielsweise durch Ausglühen von Pasten entstehen, die Kohlenstoff, Silicium usw. enthalten oder aus geeigneten Modifikationen dieser Elemente bestehen. Die von den Spulen 19 abgespulten Stränge 20 gelangen über Umlenkrollen 21, die in den Stator 22 gehaltert sind, in eine zueinander parallele Lage, wobei sie an einen gedachten Zylinder angrenzen. Weitere Spulen, Trom meln, Haspeln oder dgl. 23 sind in den Bügeln 24 gehaltert, die als Ansatzstücke des Rotors 25 ausgebildet sind. Der Rotor 25 ist über die Wälzkörper 26 auf dem Stator 22 abgestützt. In einen am äusseren Umfang des Rotors 25 angebrachten Zahnkranz 27 greift das An triebsritzel 28 ein, das über das Vorgelege 29 vom Motor 30 aus angetrieben ist.
Die abgespulten Stränge sind mit 31 bezeichnet. Die sich kreuzenden Stränge 20, 31 bilden den bereits erwähnten Schlauch 18, wobei es vom Verhältnis der Strangzuführungs- und der Abzugsge schwindigkeiten des Schlauches 18 abhängt, unter wel chem Winkel sich die Stränge 20, 31 kreuzen, wobei der Kreuzungswinkel bei sehr geringer Abzugsgeschwindig keit des Schlauches 18 den Wert 90 erreichen kann.
Zentral zum Auslassstutzen 13 ist das düsenartig ausgebildete Ende 32 des Auslassstutzens 33 des Gebläses 6 angeordnet. Der austretende Pressgas-, insbesondere Pressluftstrom beschleunigt die im Ringraum zwischen den Teilen 13, 32 auftretende Trägerströmung für die Strangstücke mehr oder weniger erheblich, so dass die Strangstücke mit verhältnismässig grosser Kraft in den Verband aus den endlosen Strängen 20, 31 eingeführt werden. Dort wird in Abhängigkeit von den vorgesehe nen Maschengrössen des Schlauches 18 eine mehr oder weniger grosse Reibung erzeugt, die dazu führt, dass wenigstens ein Teil der eingeblasenen Strangstücke abge bremst wird und in den Maschen hängen bleibt.
Durch Wiederholung der zur Schlauchbildung vorgesehenen Einrichtung unter Erzeugung eines aus mehreren Strang lagen bestehenden Schlauches oder durch Aufbringen von Wirrlagen können die im Schlauch 18 befindlichen Strangstücke dazu benutzt werden, diesen weiteren Lagen Halt und Festigkeit zu geben. Es besteht auch die andere Möglichkeit, zunächst einen mehrlagigen Schlauch oder eine aus mehreren Schichten bestehende Wirrlage, Vliess oder dgl. zu erzeugen und erst dann die Strangstücke in der vorgeschlagenen Weise einzublasen. Der bereits er wähnte Kernkörper 16 gibt dem Schlauch 18 seinerseits Halt und Führung. Gleichzeitig wird der Kernkörper 16 als Widerlager beim Aufstrahlen des Verfestigungsmittels benutzt, das über die Düsen 34 zugeführt wird, die auf den Schlauch 18 hin in radialer Richtung verlaufend strahlenförmig angeordnet sind.
Der Kernkörper 16 kann Kühlkanäle oder einen gekühlten Mantel aufweisen, so dass das Verfestigungsmittel schnell erhärtet und seine Wirkungen ausübt, bevor der Schlauch an das Schneid messer 35 herangeführt ist, der den Schlauch längs einer Mantellinie aufschneidet, so dass nach Ausbreitung des in Form einer endlosen Platte anfallenden Formstückes dessen Aufwicklung auf die Wickelwalze 36 erfolgt. Ein das Ganze abschliessendes Gehäuse 37 mit Durchtritts öffnung für den Schlauch 18 und den Kernkörper 16 sorgt dafür, dass das Verfestigungsmittel nicht in die Betriebsräume gelangt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 wird das aus sich kreuzenden Strängen ein- oder mehrschichtig bestehende Flachgebilde<B>38</B> einer zur Durchführung des Flachgebildes bestimmten Kanalanordnung 39 über die Führungswalzen 40 zugeführt. Der Durchtrittskanal 41 dieser Anordnung ist ausser von dem Flachgebilde 38 von dem oberen Trum 42 des endlosen Förderbandes 43 durchsetzt, mittels dessen die Strangstücke zugeführt werden, die sich in einem Behälter 44 befinden. Dessen Ende wird durch eine Dosier- und Rütteleinrichtung abgeschlossen. Die Dosiereinrichtung besteht aus den gegensinnig umlaufenden Bürstenwalzen 45, 46, so dass man es durch Einstellung der von einander abweichenden Umlaufzahlen dieser Bürstenwalzen in der Hand hat, die Menge der zu fördernden Strangstücke auf den jeweils gewünschten Wert einzustellen.
Nachdem die Strangstük- ke das Sieb 47 durchfallen haben, gelangen sie zu den gegenläufig bewegten Rüttelrosten 48, 49, wobei der Exzenterantrieb 50 des Rüttelrostes 49 veranschaulicht ist. Rüttelrost 48 weist einen gleichartigen, in der Mün dungsebene um 90 versetzten Antrieb auf. Die Rüttelro ste verhindern, dass es zu Zusammenballungen der abgegebenen Strangstücke kommt, so dass das obere Trum 42 des endlosen Bandes gleichmässig mit Strang stücken belegt wird.
Die einander gegenüberliegenden, oberen und unteren Begrenzungsflächen des Durchführungskanals 51 der Kanalordnung 39 sind Begrenzungsflächen der Elektro den 52, 53, wobei die Elektrode 53 gleichzeitig das untere Führungswiderlager für das obere Trum 42 des endlosen Förderbandes 43 bildet. Die Elektrode 53 ist bei 54 geerdet, während die Elektrode 52 unter dem Potential einer Hochspannungsgleichstromquelle 55 steht. Zwi schen den Elektroden 52, 53 herrscht somit ein Hoch spannungsfeld, unter dessen Einfluss die Erdpotential aufweisenden Strangstücke zur Hochspannungselektrode 52 hin beschleunigt werden. Dadurch werden die Strang stücke in das Flachgebilde 38 eingeschossen.
Durch das Flachgebilde 38 durchgeschossene Strangstücke nehmen das Potential an, so dass an der Elektrode 52 eine Abstossung erfolgt, die dazu führt, dass die Strangstücke erneut in das Flachgebilde eingeschossen werden. Auf diese Weise kommt es zu einer Verbindung der Schichten mehrschichtiger Flachgebilde durch Strangstücke, deren Richtung quer zur Breitfläche des Formkörpers verläuft, als das das Flachgebilde 38 in Erscheinung tritt. Wird im Anschluss an die Elektrodenanordnung 52, 53 ein Verfe stigungsmittel über die reihenweise vorgesehenen Düsen oder über eine Breitschlitzdüse 56 zugeführt, so kommt es zur Bildung des fertigen Werkstückes 57, das die erstrebte Querfestigkeit aufweist.
Das, was als einmaliger Vorgang dargestellt worden ist, kann sinngemäss wiederholt werden. Es ist also bedeutungslos, wenn das Flachgebilde in Form sich nur in einer Schicht kreuzender, endloser Stränge auftritt. Werden Wirrlagen, Vliese oder ähnliche Faseransamm lungen benutzt, so können diese in beliebiger Stärke auftreten und dem Verfahren unterworfen werden, womit die erstrebte Erhöhung der Festigkeit in Querrichtung zu erreichen ist, die dabei durch Eintragung von Verfesti- gungsmitteln auf beliebige, weitere Werte gebracht wer den kann. Ebenso müssen die Strangstücke nicht etwa als geradlinige Stücke eingeführt werden.
Die zur Herstel lung derartiger Stränge dienenden Fäden können bei spielsweise als Kräuselkreppfäden ausgebildet sein, so dass sie scharfe Richtungswechsel aufweisen, die zu einer Art Widerhakenbildung führen, wobei sich die Strang stücke bei der Einführung vorübergehend durch Strek- kung verformen, während nach der Einführung die Strangstücke wieder die gekräuselte Formgebung anneh- men. Diese Vorgänge können durch Nachbehandlungen, etwa durch Einführung des Formkörpers in eine feucht warme Atmosphäre, begünstigt werden.
Zu dem gleichen Zwecke kann der Formkörper durch Öfen durchgeführt oder etwa einer Infrarotbestrahlung unterworfen werden, so dass sich durch derartige Massnahmen die Kräuselung verstärkt oder auf eine vorübergehend erfolgte Streckung wieder der Rückgang in die ursprüngliche Form eintritt. Diese weiteren und zusätzlichen Massnahmen bedurften, als an sich bekannt, keiner zeichnerischen Darstellung. Die beschriebenen und weiteren Massnahmen können in dem Ausmasse und in dem Rahmen zur Verwirklichung kommen, wie ein Bedürfnis nach ihnen auftritt.