CZ278750B6 - Process for producing articles from glass fibers and apparatus for making the same - Google Patents

Description

Způsob výroby produktů ze skleněných vláken a zařízení k provádění tohoto způsobu

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu výroby produktů ze skleněných vláken, například roun, rohoží, přízí a přástů a zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

V technice výroby skleněných vláken a primárních skleněných fibrilek a jejich zpracování na plošné útvary, například na rouna, rohože, nebo na provazcová tělesa, jako jsou přásty a příze, se odtahují proudy roztavené skloviny, vycházející z trysek, jako skleněná vlákna, která se při tom současně dlouží na požadovanou tloušťku a poté se rozdělují na stříž nestejnoměrné délky.

Pro odtahování vlákna byly navrženy různé způsoby a zařízení, mezi jinými způsoby, využívající paprsky vzduchu a páry, dále ejektory, rozvlákňovací kotouče, ležící napříč ke směru vytékání vláken a pod. Jestliže záleží i na tom, aby se vlákna před rozdělením na stříž spolehlivě vytáhla s malou konstantní tloušťkou, ukázalo se, že je nejspolehlivější je odtahovat bubnem. Při tomto způsobu nabíhají vlákna, vytahovaná z trysek vaničky, obsahující roztavenou sklovinu, na odtahovací buben, který je unáší po určité části svého obvodu. Před dosažením jednoho celého ovinu se pak vlákna zdvihají z bubnu snímacím nožem, přičemž se rozřezávají na stříž. Podle přesného poměru průměru bubnu a otáček bubnu lze nastavit a udržovat obvodovou rychlost bubnu, která zajišťuje dodržení určité tloušťky vláken ve velice úzkých tolerancích. V praxi už desetiletí používají bubny s průměrem 1000 mm a délkou 1000 mm a odtahovací rychlostí 50 m/s. Když se odtahovaná vlákna snímají z bubnu před dokončením jednoho ovinu, při tom se rozřezávají na stříž a takto získaná stříž se přes vodicí ústrojí vede na dopravní pás působením cirkulačního proudění vzduchu, vyvolaného rotací bubnu, mluví se o tak zvaném suchém způsobu. Na rozdíl od něj existuje mokrý způsob, při kterém se stříž ze stejných, avšak poměrně kratších vlákének suspenduje ve vodě a naplavuje se na síťový pás, pak se z ní odebírá voda a tím vznikne rouno. Výhoda tohoto mokrého způsobu a důvod jeho neustále širšího použití spočívá ve vysoké produktivitě oproti suchému způsobu. To je mezi jiným vyvoláno tím, že při způsobu je možné vyrábět na různých místech velký počet pramenců ze skleněných vláken, například navíjením na odtahovací bubny, odebírat navinuté vrstvy jako rouno, rozřezat je na stříž a potom vsypat do kádí naplněných vodou, jak to popisuje americký pat. spis č. 3 766 003. Trh však vyžaduje i rouna s větší délkou stříže, která nepotřebují tak silnou vazbu pomocí kapalných chemických pojiv, což zase vede k měkčím a pružnějším rounům. Taková rouna mají následkem menšího chemického propojení vláken příslušně vyšší pórovitost, která zajišťuje snadnou a rychlou impregnaci a prosycení. Právě z tohoto důvodu jsou taková rouna ceněna v průmyslu, zpracovávajícím hmoty, vyztužené skleněnými vlákny.

Při suchém způsobu výroby vznikají mimo jiné problémy s tím, že přesná rotace bubnu vyžaduje přesné uložení bubnu a že povrch

-1CZ 278750 B6 bubnu musí být úzkostlivě udržován čistý a hladký. Největší problém představuje ale stírací nůž, a to zejména proto, že i přes nejrůznější problémy se neustále považuje za nejlepší a nejspolehlivější prostředek pro odebírání vláken a dává se mu proto přednost před jinými zařízeními, jako jsou plechy, trysky a pod. Stírací nůž má za úkol nejen zdvihnout spolehlivě vlákno z povrchu bubnu, nýbrž musí i odloupnout cirkulační proud vzduchu, vznikající rotací bubnu a dopravující vzniklá vlákna, od pláště bubnu. V německém patentovém spisu č. 1 205 114 jsou popsány problémy, související s použitím stíracího nože. Odklon od dříve používaných silných škrabáků a použití velice tenkých, stíracích nožů, popsané v citovaném pat. spisu, představovalo svého času velký pokrok. Problémy, související s použitím stíracího nože, souvisejí s problémy odtahovacího nebo zvlákňovacího bubnu a oboje dohromady souvisí s problémy tzv. zhuštění vlákna. Zhuštění vlákna se během posledního desetiletí zvětšilo, přičemž je neustále těžší přizpůsobit odtahování tomuto enormnímu zvýšení. Zatímco se původně vycházelo ze 100 až 150 vláken, vyráběných odtavením konců tyček, stojících v jedné řadě, která byla odtahována bubnem o šířce 1000 mm a pak byla z něho nadzdvihována, došlo v současné době k tavícím vaničkám, které mají 1500 i více trysek. To znamená, že vlákna, která mají tloušťku několik μιη, leží na bubnu stejné šířky mnohem blíže u sebe, totiž méně než 1 mm oproti dřívějšímu jednomu cm. Přitom musí být vedení vláken na plášti bubnu přesnější, to znamená, že se nesmějí během dílčího ovíjení bubnu posouvat do stran. Stírací nůž musí pak současně spolehlivě zdvihat a vést dál větší počet vláken a plášť bubnu musí být po celé ploše naprosto hladký, protože škrábance a drážky jsou v tomto případě mnohem škodlivější než při menším počtu vláken. To ovšem znamená, že stírací nože se musí vyměňovat v kratších intervalech a i bubny se musí častěji čistit a vyměňovat než dříve. I když jsou stírací nože přitisknuty na plášť bubnu nepatrným tlakem nebo nastaveny bez tlaku, vznikne teplo vyvolané třením, které je velmi značné, namáhá ostří stíracího nože a vyvolává proto nutnost časté výměny a broušení nože.

Zvýšená hustota vláken tedy vyvolává značné problémy: hospodárná výroba skleněných roun je omezena zejména z mechanického hlediska i tím, že zařízení musí být pohyblivé odkládací ústrojí, pokud pracuje suchým způsobem, který se velice osvědčil, a je popsán v německých pat. spisech č. 976 682 a č. 1 270 456. Z tohoto důvodu se neustále víc prosazuje tzv. mokrý způsob, který je podobný způsobu, který se používá v papírenském průmyslu.

Z brit. patentového spisu č. 785 935 je známý způsob, při kterém se jednotlivá vlákna přivádějí na obvod kotouče s prstencovým vybráním, který je sdružuje v pramenec, přičemž předtím byla vlákna postříkána v tzv. vláknovém vějíři pojivém. Vlákna přicházejí přibližně kolmo shora do výřezu v plášti kotouče a opouštějí jej vodorovně jako pramenec, takže probíhají přibližně po středovém úhlu 90° kotouče. Od tohoto kotouče je pramenec veden několika za sebou ležícími ejektory, které mají jednotlivá vlákna v pramenci i přes nastříkané pojivo prodloužit na požadovanou tloušťku. Mezi dvěma ejektory je uspořádáno rozřezávací zařízení, které řeže pramenec na štěpky, a poslední ejektor je potom odhazuje na sítovou stěnu. Podle amerického pat. spisu č. 3 318 746 je známé sdružovat vlákna z jedné pícky do pramenců pomocí více válečků se zářezy, které jsou uspořádány ve vzájemném

-2CZ 278750 B6 odstupu, přičemž válečky jsou těsně před průchodem prvních přibližně šesti vláken, vytvářejících provazce, opatřeny pojivém. Po průchodu provazců druhým válečkem se provazce dostávají přes napínací váleček na odtahovací kotouč. Tento působí na provazce již jen odtahovacím účinkem, avšak již nepůsobí dloužícím účinkem na jednotlivá vlákna, což znamená, že je již nedlouží na požadovanou tloušťku. Od tohoto odtahovacího válce jsou provazce zdvihány jako celek za účelem smyčkového odhazování na dopravní pás, ležící pod tímto válcem, tak, že uvnitř válce je uspořádáno paprskové kolo, které zabírá svými paprsky do otvorů v ploše pláště.

Základní úlohou vynálezu je využít i u suchého způsobu pokrok tak zvaného zhušťování vláken a tím odstranit nebo alespoň zredukovat problémy, které jsou spojeny s použitím stíracích nožů a zejména pak zlepšit životnost těchto nožů a odtahovacích ploch zvlákňovacích bubnů.

Podstata vynálezu

Předmětem vynálezu je způsob výroby produktů ze skleněných vláken, například roun, rohoží, přízí a přástů, při kterém se množství vláken z proudů skloviny sdružuje po skupinách v prameny, které se jednotlivě odtahují rotujícími plochami, ležícími s mezerami vzájemně rovnoběžně a přiřazenými každá jednomu pramenu, před dokončením jednoho ovinu se z nich snímají a odkládají na pohybující se plochu, jehož podstata spočívá v tom, že se vlákna sdružují volně bez pojivá a dlouží se rotujícími plochami na požadovanou tloušťku, při snímání z rotujících ploch se alespoň částečně rozdělí na střížová vlákna, jejich směr pohybu se obrátí a odkládají se cirkulačním prouděním, vyvolaným rotací odtahovací plochy, na pohybující se sběrnou plochu.

Odtahovací plochy rotují vzájemně odlišnými rychlostmi a do pramenů se sdružuje různý počet vláken.

Předmětem vynálezu je i zařízení pro provádění způsobu, které má ústrojí k současnému vytváření množství skleněných vláken z tenkých proudů roztavené skloviny, dále ústrojí pro sdružování skupin vláken v prameny, z nichž každému je přiřazen rotačně uložený hladký odtahovací kotouč se snímacím nožem, za nimiž je uspořádána pohyblivá sběrná plocha, jehož podstata spočívá v tom, že odtahovací kotouče se snímacími noži jsou uspořádány v jedné řadě, mezi odtahovacími kotouči a sběrnou plochou je uspořádáno vodicí ústrojí a sběrná plocha sestává ze sítového bubnu, rozděleného na sací pásmo a přetlakové pásmo a společného pro všechny odtahovací kotouče.

Na konec vodícího ústrojí navazuje rozfukovací ústrojí k rozdělení vláken, nerozdělených snímacím nožem na stříž.

Ke každému odtahovacímu kotouči je přiřazena trubice, která ústí svým druhým koncem do společného ukládacího nátrubku, pohyblivého nebo kyvného po šířce ukládací plochy.

Před odtahovacími kotouči jsou ke sdružování vláken uspořádány vodicí válečky s prstencovým zářezem nebo prstencovou drážkou v plášti.

-3CZ 278750 B6

Vynález zlepšuje dosavadní suchý způsob výroby produktů ze skleněných vláken. Při tomto způsobu podle vynálezu se volná vlákna, sdružená po skupinách bez pojivá v pramence, nejen odtahují z trysek nádoby, obsahující roztavenou sklovinu, nýbrž se i dlouží pomocí rotující odtahovací plochy na požadovanou tloušťku a potom se rozřezávají na střížová vlákna, která se odkládají působením cirkulačního proudění, vyvolávaného rotující plochou, jako pavučinka, a tvoří rouno, nebo se sdružují v přízi nebo přást.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález je vysvětlen v souvislosti s příklady provedení zařízení, které jsou znázorněny na výkresech, kde představují:

obr. zmenšeném obr. obr. korysu, obr. obr. bo příze obr.

schéma výroby vláken podle vynálezu v nárysu a ve měřítku, bokorys schématu z obr. 1, zařízení k výrobě vlákenného rouna nebo rohože v bo- zařízení z obr. 3 v nárysu, bokorys zařízení podle vynálezu pro výrobu přástu nea půdorys tohoto zřízení.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 a 2 je zakresleno tryskové těleso 1 jako prototyp nejrůznějších možných zařízení pro výrobu skleněných vláken. Z trysek, uspořádaných ve dnu tryskového tělesa 1, se současně odtahují skleněná vlákna 2 ve velkém počtu. Skleněná vlákna 2 se sdružují do skupin 3 pomocí tvořičů pramenců, například vodícími válečky 4 se zářezem, do pramenců 5, které nabíhají na zadní stranu odtahovacího kotouče 6, 6 ¹ , 6^{1 1} . Odtahovací kotouče 6, 6¹, 6¹¹ s hladkým povrchem leží ve znázorněném zařízení všechny na společné ose 7, což však není nezbytně nutné, jak vyplyne z dalšího popisu. Před dokončením jednoho celého ovinu jsou pramence 5 zdvihány z obvodů odtahovacích kotoučů 6, 6 ¹ , 6¹¹. Snímacími noži 8 a přiváděny přes vodicí ústrojí 9 na sítový buben 10. Jako tvořiče pramenců 5 mohou sloužit drážkované válce, očka, vidlice a pod.

Protože skleněná vlákna 2, sdružená ve skupinách 3, leží i v praméncích 5 pouze volně a bez pojivá vedle sebe, dají se nejenom dloužit odtahovacím kotoučem 6, 6 ¹ , 6^{1 1} snadněji na požadovanou tloušťku, nýbrž se všechna nebo alespoň z největší části mohou rozřezat při odebírání pomocí snímacího nože 8 na jednotlivá vlákna různé délky. Rozfukovací ústrojí 12, umístěné do proudu 11 vláken krátce před jejich dopadem na sítový buben 10., může sloužit k rozdělení zbývajících, dosud nerozřezaných vláken na stříž 13. Rozfukovací ústrojí 12., například ejektor, může také zesilovat proud vzduchu, který je vyvoláván rotací odtahovacích kotoučů 6, 6', 6¹¹ a dopravuje vlákna a stříž do vodicích ústrojí 9. Současně s rozfukováním lze přivádět na vlákna pracovní prostředek, například pojivo a/nebo antistatikum. Sítový buben 10 je rozdělen na sací, pásmo - a přetlakové pásmo +. Zatímco sací pásmo - podporuje usazování vláken a tedy tvorbu rouna, podporuje přetlakové pásmo + jého odebírání. Pro přehlednost je na obr. 1 za

-4CZ 278750 B6 kreslena pouze součást, snímací nůž 8. Ostatní části jsou s ohledem na lepší přehlednost vynechány.

Rozdělením skleněných vláken 2 na skupiny £, jejich volným sdružením do pramenců 5 a odtahováním každého prstence 5 příslušným odtahovacím kotoučem 6, 6 ¹ , 6¹¹ se dá zpracovat velký počet, například 1500 i více, současně tažených vláken. Snímací nože 8, které jsou kratší, se dají mnohem snadněji ovládat než dlouhé nože, to znamená přitisknout po celé ploše k odtahovacímu kotouči 6, 6 ¹ > 6¹ ' nebo stejnoměrně nastavit po celé jeho šířce. Mimoto se menší odtahovací plochy snadněji udržují čisté a v případě velkého opotřebení se pro svou malou hmotnost dají mnohem snadněji vzájemně nezávisle vyměňovat, takže i z tohoto hlediska nevznikají problémy, vyvolané velkým počtem vláken.

I

Je třeba připomenout, že obr. 1 a 2 znázorňuje princip vynálezu pouze schematicky a že jen pro zjednodušení je znázorněno pouze pět skupin £ a pramenců 5 a tedy i pět odtahovacích kotoučů 6, 6 ¹ , 6¹¹ a snímacích nožů 8. Ve skutečnosti lze na osvědčené standardní šířce 1000 mm uspořádat mnohem větší počet odtahovacích kotoučů 6, 6 ¹ , 6'¹, například patnáct, to znamená sdružit například 1500 jednotlivých vláken do 15 skupin po 100 vláknech.

Podle obr. 3 a 4, které znázorňují schematicky výrobu rouna nebo rohože, přicházejí pramence 5 po odtažení odtahovacími kotouči 6, 6 ¹ , 6¹' a nadzdvižení snímacími noži 8 z největší části jako stříž přes vodicí ústrojí 9 do Venturiho trubic 14, ve kterých se vlákna, která nebyla ještě nastřihána, rozdělí na stříž. Všechny Venturiho trubice 14 ústí do společného ukládacího nátrubku 15. Nátrubek 15 se výkyvné nebo podélně posunuje po šířce sítového bubnu 10 a ukládá na něj vlákna 2. K sítovému bubnu 10 je připojen přírubami odváděči vzduchový kanál 16, který udržuje podtlakové pásmo - na vhodném podtlaku a přes odbočné potrubí 17 nastavuje přetlakové pásmo +, kde se tlak může regulovat pomocí škrticí klapky 18. Na přetlakovém pásmu + se nadzdvihuje ze sítového bubnu 10 vlákenná vrstva 19 ve tvaru rouna nebo rohože, odkládá se na dopravní pás 20 a v nanášecím ústrojí 21 se zpracovává pojivý. V dalším ústrojí 22 lze vrstvu 19 vláken 2 ještě povléknout nebo impregnovat. Na obr. 4 je vynecháno vodicí ústrojí 9. a snímací nůž 8 z obr. 3.

Obr. 5 a 6 znázorňují schematicky princip vynálezu pro výrobu přástu nebo příze. Vlákenná vrstva 19 na sítovém bubnu 10 se při tom vytváří stejným způsobem jako při výrobě rouna nebo rohože. Vlákenná vrstva 19 se však neodebírá na přetlakovém pásmu + sítového bubnu 10 plošně, nýbrž vbíhá spojena do zakrucovací trubky 24. V této zakrucovací trubce 24 se vlákna podle otáček a průměru uzavírají v přást nebo přízi, odkud se vedou známým způsobem přes vodicí váleček 25 a napínací váleček 26 do navíjecího ústrojí 27. Při výrobě příze a zejména při výrobě přástu lze sítový buben 10 vynechat a připojit zakrucovací trubku 24 přímo k nátrubku 15, který pak je nehybný.

Příklad výroby rouna nebo rohože podle obr. 3 a 4 a výroby příze podle obr. 5 a 6 ukazuje pouze jednu z možných forem provedení v rámci vynálezu. Podle obr. 1 a 2 lze například vynechat sdružování vyrobených vláken 2 v ukládacím nátrubku 15 a lze vést jednotlivá vlákna tvořící pramence 5, přes odtahovací kotouče £,

-5CZ 278750 B6

6¹ , 6^{1 1} a vodicí ústrojí 9 na odkládací plochu, například na sítový buben 10. Při tom vznikají na odkládací ploše za jednotlivými odtahovacími kotouči 6, 6 ¹ , 6^{1 1} pásové vlákenné útvary, které se vzájemně překrývají a tvoří tak rouno. V tomto případě mohou odtahovací kotouče 6, 6' , 6¹¹, které jsou normálně uloženy na společném hřídeli 23 a jsou tedy poháněny se stejnými otáčkami a se stejnou obvodovou rychlostí, rotovat různými otáčkami, takže vznikají vlákna různé tloušťky. Tak například mohou oba vnější odtahovací kotouče 6 ¹ , 6^{1 1} rotovat pomaleji než ostatní vnitřní kotouče 6, takže skleněná vlákna 2 těchto skupin 3., příslušných vnějším odtahovacím kotoučům 6 ¹ , 6^{1 1} , jsou silnější. Tím se zesílí okrajové partie vznikajícího rouna. Když leží odtahovací kotouče 6, 6' , 6^{1 1} na společné ose, neznamená to, že musí být všechny poháněny jedním hřídelem 23 stejnou rychlostí.

Stejný účinek je možné dosáhnot při použití odtahovacích kotoučů 6, 6 ¹ , 6^{1 1} různého průměru při stejných otáčkách. V tomto případě se nepoužije hřídel 23, který je společný pro všechny odtahovací kotouče 6, 6 ¹ , 6^{1 1} a tyto kotouče 6, 6 * , 6 * * se uloží tak, aby všechny tvořily společnou náběžnou rovinu pro pramence

5.

Další možnost spočívá v tom, že lze sdružit různý počet skleněných vláken 2 do skupiny 3, takže množství vláken od odtahovacího kotouče 6 je větší, než od jiného kotouče 6' , 6' ¹ . Například je možné k zesílení okrajových partií vlákenného rouna přivádět k oběma vnějším odtahovacím kotoučům 6 ¹ , 6¹¹ pramence 5', 5¹¹, které sestávají z většího počtu vláken 2 než ostatní pramence 5. Nepatrné rozdíly tloušťky ve vrstvě skleněných vláken 2 lze vyrovnat ve vzniklém rounu jeho průchodem mezi dvojicí válců.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob výroby produktů ze skleněných vláken, například roun a rohoží, při kterém se množství vláken z proudů skloviny po skupinách sdružuje v prameny, které se jednotlivě odtahují rotujícími plochami, ležícími s mezerami vzájemně rovnoběžně a přiřazenými každá jednomu pramenu, před dokončením jednoho ovinu se z nich snímají a odkládají na pohybující se plochu, vyznačený tím, že vlákna se sdružují volně bez pojivá a dlouží se rotujícími plochami na požadovanou tloušťku, při snímání z rotujících ploch se alespoň částečně rozdělí na střížová vlákna, jejich směr pohybu se obrátí a odkládají se cirkulačním prouděním, vyvolaným rotací odtahovací plochy, na pohybující se sběrnou plochu.
2. 2. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že odtahovací plochy rotují vzájemně odlišnými rychlostmi.
3. 3. Způsob podle nároku 1, vyznačený tím, že do pramenů se sdružuje různý počet vláken.
4. 4. Zařízení k provádění způsobu podle nároků 1 až 3, s ústrojím k současnému vytváření množství skleněných vláken z tenkých proudů roztavené skloviny, s ústrojím ke sdružování skupin vláken v prameny, z nichž každému je přiřazen rotačně uložený hladký odtahovací kotouč se snímacím nožem, za nimiž je uspořádána pohyblivá sběrná plocha, vyznačené tím, že odtahovací kotouče (6, 6', 6'') se snímacími noži (8) jsou uspořádány v jedné řadě, mezi odtahovacími kotouči (6, 6', 6'') a sběrnou plochou je uspořádáno vodicí ústrojí (9) a sběrná plocha sestává ze sítového bubnu (10), rozděleného na sací pásmo (-) a přetlakové pásmo (+) a společného pro všechny odtahovací kotouče (6, 6', 6'').
5. 5. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že na konec vodícího ústrojí (9) navazuje rozfukovací ústrojí (12) k rozdělení vláken, nerozdělených snímacím nožem (8) na stříž.
6. 6. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že každému odtahovacímu kotouči (6) je přiřazena trubice (14), která ústí svým druhým koncem do společného ukládacího nátrubku (15), pohyblivého nebo kyvného po šířce ukládací plochy.
7. 7. Zařízení podle nároku 4, vyznačené tím, že před odtahovacími kotouči (6, 6', 6'') jsou ke sdružování vláken uspořádány vodicí válečky (4) s prstencovým zářezem nebo prstencovou drážkou v plášti.