DE1052647B - Verfahren zur Behandlung von Fasern aus Glas oder anderen anorganischen, glasartigen Stoffen sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Verfahren zur Behandlung von Fasern aus Glas oder anderen anorganischen, glasartigen Stoffen sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens

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DE1052647B
DE1052647B DEO4515A DEO0004515A DE1052647B DE 1052647 B DE1052647 B DE 1052647B DE O4515 A DEO4515 A DE O4515A DE O0004515 A DEO0004515 A DE O0004515A DE 1052647 B DE1052647 B DE 1052647B
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Description

Ld. Art.
MS
JL PS
P rs
ps
—
Nr.
//052. 64
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
kl. 32 a 25 foff
INTERNAT. KL. C 03 D
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT 1052 64
O 4515 IVc/32 a
ANMELDETAG: 17. OKTOBER 1955
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 1 2. M AR Z 1 9 5 9
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Behandlung von Fasern aus Glas oder anderen anorganischen, glasä?tigen !Stoffen sowie auf eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Vorrichtung.
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, bei dem ein Strom des Schmelzgutes in eine Vielzahl von einzelnen Strömen aufgebrochen wird, die in Fasern in Form einer nach unten vorrückenden Säule aus schraubenlinienförmig verlaufenden Fasern ausgezogen werden, wobei auf die Fasern ein Behandlungsmaterial aufgebracht wird.
Die sich schraubenlinienförmig nach unten bewegenden Fasern der erzeugten Faserhohlsäule führen zu einer Matte, die nicht die gewünschten homogenen, gleichmäßigen Eigenschaften aufweist.
Ziel der Erfindung ist die Verbesserung dieses Verfahrens derart, daß die Fasern gleichmäßig über die Breite der sie aufnehmenden Unterlage verteilt werden, ohne daß es durch die schraubenlinienförmige Verwindung zu einer unnötigen Verfestigung kommt. Solche Matten werden hauptsächlich als Jsoliermatten verwendet, bei denen es sehr wichtig ist, daß sich die Matte überall gleichmäßig unter Einschluß erheblicher Mengen Luft zusammensetzt.
Das durch die Erfindung angestrebte Ziel wird dadurch erreicht, daß das Behandlungsmaterial auf die vorrückende Faserhohlsäule in Form mehrerer, sich mit der vorrückenden Faserhohlsäule überschneidender, entgegen der Drehrichtung der schraubenlinienförmig verlaufenden Fasern gerichteter Strahlen unter Druck aufgebracht und innig mit den derart aus ihrer Echraubenlinienförmigen Bahn in eine geradlinige Bahn umgelenkte Fasern vor dem Ablegen derselben in Form einer willkürlich angeordneten Fasermatte gemischt wird.
Bei dem Behandlungsmaterial kann es sich um ein an sich bekanntes Bindemittel handeln, wie es häufig zur^besseren Bindung solcher Fasermatten verwendet wird. Vorzugsweise verwendet man dazu ein Harz, welches die Fasern beim Sammeln bindet.
Das erfindungsgemäße Verfahren soll im folgenden an Hand von beispielsweisen Vorrichtungen zu seiner Durchführung näher erläutert werden.
Die Zeichnungen zeigen in
Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine dritte Ausführungsform und
Fig. 5 eine perspektivische Ansicht einer Sprühvorrichtung.
Verfahren zur Behandlung von Fasern
aus Glas oder anderen anorganischen,
glasartigen Stoffen sowie Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens ·
Anmelder:
Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. R. H. Bahr und Dipl.-Phys. E. Betzier,
Patentanwälte, Herne (Westf.), Freiligrathstr. 19
Beanspruchte Priorität^
V. Stv. Ameiika vom 26 Oktober 1954
David M. Long, Toledo, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
Die Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält zunächst in bekannter
Weise eine Zulieferung für geschmolzenes Glas oder ein anderes anorganisches, glasähnliches Material, einen den Strom aus geschmolzenem Glas od. dgl. aufnehmenden Rotor oder Spinnkopf, der infolge der Zentrifugalwirkung an seinem Rand viskose Glasfäden
abgibt, eine Vorrichtung zur Änderung der Temperatur dieser ersten Glasfäden auf die zu ihrem Ausziehen notwendige Temperatur, Vorrichtungen, um den Rotor in Umlauf zu versetzen, Vorrichtungen zur Änderung der Richtung der Fasern und gleichzeitig"
zur Aufbringung einer Kraft, durch die diese ersten Fasern in außerordentlich feine Fasern ausgezogen werden, und schließlich in erfindungsgemäßer Anordnung ein Mittel zur Aufbringung eines Bindemittels oder einer Behandlungszusammensetzung auf die Fa-
sern im Zuge ihrer Bildung. Jede der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen verwendet in bekannter Weise die Zentrifugalkraft zur Herstellung von Primärfasern, die dann durch Gasstrahlen in Fasern wesentlich geringeren Durchmessers
ausgezogen werden. Die durch die Erfindung angestrebten Ziele werden dadurch erreicht, daß man auf den in bekannter Weise hergestellten Zylinder aus Fasern, der nach unten vom Formteil aus verläuft, einen Sprühstrahl aus flüssigem Bindemittel oder
809 76W138
einen in Luft dispergierten Strahl aus Bindemittelpulver aufbringt, wobei der Drehung dieses aus Fasern bestehenden Zylinders, die sich bei Abwärtsgang des Zylinders vom Rotor aus langsam einzustellen beginnt, durch die Verwendung von entsprechend gerichteten Strahlen dispergierten Bindemittels entgegengewirkt wird.
Nach Fig. 1 strömt das im Vorherd 12 geschmol-^ zene Glas 11 durch eine Zuführungsvorrichtung als
schmolzene Glas auf die Schleuderplatte 33 auftriffv dann wird es durch die Zentrifugalkraft nach außen-j geschleudert und bildet einen dünnen Film an der Innenseite des senkrechten Bandes 34. Das viskose Glas fließt durch die kleinen öffnungen 16 in Form von Primärfasern. Der Ringbrenner 27 wird daraufhin entzündet, und die in ihm erzeugten Verbrennmngsgase strömen durch den Auslaß 29 um den Außenrand Rotors 15 in Form eines ringförmigen heißen h D
Brennstoff. Der Brenner ist mit einem Wasserkühlmantel 24 mit einem Wassereinlaß 25 On
einem
laß 28 und einem ringförmigen Auslaß 29 für die Ver-<£ brennungsprodukte angeordnet. Der Ringbrenner 27 besteht "aus einer mit einem Stahlmantel versehenen,
Strom 32 nach unten in die Faserherstellungsvorrich- io iilasstrahles. Den viskosen Primärfasern wird gleichtung. Die Zentrifugalvorrichtung 14 enthält einen Ro zeitig mit dem Umbiegen um etwa 90° zusätzliche tor 15 mit einer Vielzahl von kleinen .Öffnungen 16 ^ Wärme zugeführt, und sie gelangen von dem umlau- und ist auf einer Welle 17 montiert, welche durch auf: / /fendefrttötor 15 nach unten. Dabei werden sie in Fa-Riemenscheiben 19 laufende Riemen 18 angetrieben ^ern sehr kleinen Durchmessers durch die Wirkung wird. Die Welle 17 ist in einem Lager 21 gelagert. 15 der aus dem Ringbrenner 27 austretenden Verbren-Innerhalb der Welle 17 befindet sich ein Brenner 22'.' iMngsgase ausgezogen.
mit einem Einlaß für ein Gemisch aus Luft undί - ,/Es bewegt sich also ein aus feinen Fasern bestehender Zylinder vom Rotor 15 nach unten. Da die aus dem Ringbrenner austretenden Blasstrahlen und die Wasserauslaß 26 versehen. UnTHen Rotor 15 ist ein 20 Um den Faserzylinder befindliche Luft den Umlauf Ringbrenner 27 mit einem Brennstoffluftgemischein- des Zylinders beim Ablauf des Faserzylinders zu
Jii/temsen versuchen, wird dieser Zylinder in Schraubenform verdreht. Da der Rotor bei der Abwärtsbewegung des Faserzylinders kontinuierlich umläuft, hitzebeständig ausgekleideten Vorrichtung zur Ver- 25 bekommen die Fasern im Zylinder die Form von brennung des Brennstoffluftgemisches und Ausstoßung^ Wendeln.
der Verbrennungsprodukte in Form eines ringförmi-O«//JDa sich der aus Fasern bestehende Zylinder nach gen Blasstrahles. Der Brenner ist mit einem Stahl-fp1 'unten an der Bindemitteldüse 35 vorbeibewegt, wird mantel 30 und einer Abdeckhabe 31 versehen. " ^'eine bestimmte Menge feinverteilten Bindemittels auf
Der von der Zuführungsvorrichtung 13 kommende 30 die Fasern aufgebracht, und die Mischung"aü~s Fasern Glasstrom 32 läuft nach unten durch die Hohlwelle YlW' /^nA BindemfFtei-bewegt sich nach unten auf das Förauf den Rotor 15, wo er auf einer Schleuderplatte 33 derband 37 und bildet dort eine Matte 45. Gegfebenenauftrifft. Dieser Rotor läuft um, und das auf die falls kann die Formhaube 43 zur weiteren Kontrolle Schleuderplatte 33 auftreffende geschmolzene Glas,, und Steuerung des Niederschlages aus Fasern und wird nach außen_gegen ein senkrechtes Band 34 aus- ^5 Bindemittel auf dem Förderband 37 vorgesehen wergetragen, in dem kleine Öffnungen 16 vorgesehen den. Da die Matte 42 zwischTn Druckwalzen 39 hinsind. Das Glas läuft über das vertikale Band hinweg durchläuft, wird ihre Dichte vergrößertTund das Pro- und trifft aus den kleinen Öffnungen 16 in Form einer dukt wird dann durch einen nicht gezeichneten Här-Vielzahl von viskosen Primärfasern aus. Manchmal -f·'-' 4ungs- oder Trockenofen geschickt, falls es erfordermuß das geschmolzene Glas" noch mit zusätzlicher 40 Hch sein sollte. Wenn beispielsweise Phenolformal-Wärme versorgt werden, damit sich die Primärfasern dehvd als Bindemittel verwendet wird, dann schließt in feinste Fasern ausziehen lassen. Dies erfolgt da-Vt?fändie Faserherstellungsvorrichtung ein Härtungsdurchrdaß man einen heißen Gasstrahl aus dem R'mg-~}yij finder Trockenofen an, in den die Matte nach dem Verbrenner 27 gegen die viskosen Primärfasern richtet.Hj lassen der Druckwalzen 39 einläuft. Die Fasern hän-
Die aus dem Ringbrenner 27 austretenden
nungsprodukte strömen nach unten um den Rand des1 Rotors 15 und erwärmen dadurch die aus dem Rotor austretenden Primärfäden und ändern gleichzeitig deren Richtung. Ferner befördern sie die ausgezogenen Fasern nach unten.
Beim Anlaufenlassen der Vorrichtung und bei niedrigen Produktionsgeschwindigkeiten muß innerhalb des Rotors durch Betrieb des Brenners 22 zusätzliche Wärme zugeführt werden.
nicht über den Bindemitteleinlaß, sondern bewegen sich vielmehr um diesen herum in Form eines Zylinders, der, wie oben erläutert, mit dem Bindemittel behandelt wird. Die Druckwalzen sind nicht unbedingt erforderlich und finden nur dort Verwendung, wo es erwünscht oder zweckmäßig ist.
Beim Aufbringen des Bindemittels entweder in Form einer Flüssigkeitsdisrjersion oder als in Luft oder in einem anderen geeigneten Gas dispergiertem Pulver, in den nach der Vorrichtung nach Fig. 1 der
Unterhalb des Rotors 15 befindet sich in eigentlich 55 Zeichnungen hergestellten Faserzylinder erfolgt eine erfindungsgemäßer Anordnung eine BindemitteldüseCi7i* Einige Mischung von Fasern und Bindemittel. Diese 35, die an einer Bindemitteleinlaßleitung 36 sitzt. Die"- Mischung bewegt sich nach unten und wird auf dem Einlaßleitung weist Stromlinienform auf, wie es in^ - Förderband 37 in Form einer Matte gesammelt. Die Fig. 2 bei 20 angedeutet ist. Unterhalb der Faserher-! Fasermatte wirkt als Filter und filtert die Bindemitstellungsvorrichtung befindet sich ein Förderer 37 mif^w^lteilchen aus, so daß sie überall mit einer ausreieinem Saugkasten 38 und einem Paar von Druckwal-3 'thenden Menge von Bindemittel durchtränkt wird und
damit die gewünschten Eigenschaften im Endprodukt 'entstehen. Der Bindemittelgehalt läßt sich in weitem Umfange ändern. Es genügt mitunter, das Binde-Einführung einer Flamme durch Zündöffnungen 41 65 mittel nur leicht in flüssiger oder Pulverform auf die im Rotor in Betrieb genommen, wobei sich das aus Matte zu versprühen. Man kann die Matte aber auch
vollständig mit Bindemittel sättigen.
Um der Umlaufbewegung des Faserzylinders entgegenzuwirken, findet erfindungsgemäß eine Düse
zen 39.
Bei der Inbetriebnahme der in Fig. 1 und 2 darge-u stellten Vorrichtungen wird der Brenner 22 durch
der Einlaßleitung 23 austretende Luftgemisch entzündet. Der aus der Zuführungsvorrichtung 13 kommende Schmelzgasstrom wird in den Rotor 15 eingelassen
und dieser zum Anlaufen gebracht. Wenn das ge- 70 Verwendung, die pulveriges Bindemittel in einer
Form auf den Faserzylinder richtet, die entgegengesetzt zur Drehrichtung der schraubenförmig nach unten verlaufenden Fasern gerichtet ist. Besonders geeignet für diesen Zweck ist jedoch ein Sprühstrahl \on in einem flüssigen Medium dispergiertem Binde-
Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der nur die vor- und nachgeschalteten Anlageteile von der in Fig. 1 geschilderten Ausführungsform abweichen, während der eigentlich erfinderische Anlageteil der Anordnung gemäß Fig. 1 entspricht. Bei dieser Vorrichtung werden zwei kojk Ä-i j~ zentrische Blasströme zum Ausziehen verwendet, von denen der äußere ein Luftstrom ist und der innere durch die Verbrennungsprodukte eines Brennstoffluftgemisches aus der Düse 65 gebildet wird. Das geschmolzene Glas fließt in Form eines Stromes 57 von der Zuführungsvorrichtung 58 in einem Vorherd 59 eines nicht gezeichneten Schmelzbehälters nach unten. Der Glasstrom strömt durch einen nicht umlaufenden Brenner 61 und trifft auf eine Schleuderplatte 62 auf, die am Boden des Rotors 63 montiert ist. Das ziemlich flüssige Glas wird infolge der auf es wirkenden Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert und tritt aus den kleinen öffnungen 64 im Rand des Rotors 63 aus. Oberhalb des Rotors 63 befinden sich zwei Ring- 1SIa l/l/ glieder, von denen das eine das Gebläse 65 für die Verbrennungsprodukte des Brennstoffluftgemisches und das andere das Luftgebläse 66 darstellt.
Nach dem Ausziehen werden die Fasern durch die aus der Düse 65 austretende Flamme und die Wirkung der aus dem Gebläse 66 kommenden Luft nach abgebogen. Der aus Fasern bestehende Zylinder Ijj - IJ^ läuft nach unten an den Bindemitteldüsen 68 vor-H* bei, und die Fasern werden erfindungsgemäß innig mit den Bindemittelteilchen vermischt. Das Gemisch aus Fasern und Bindemittel gelanigit weiter nach unten und sammelt sich schließlich auf dem Förderband 69. Der aus Fasern bestehende Zylinder 67 kann bei besonderen Verwendungszwecken durch Einblasen von Luftstrahlen 71 aufgebrochen werden. Die nach unten fallenden Fasern bilden eine Matte 72, die durch die Walzen 73 zusammengepreßt werden kann. Bei pulverförmigem Bindemittel lassen sich die Druckwalzen ohne Schwierigkeiten verwenden; sie können jedoch in Wegfall kommen, wenn das Endprodukt nicht mehr zusammengepreßt werden soll oder wenn ein nicht ausgehärtetes, klebriges Bindemittel Verwendung findet.
Gegebenenfalls sind mehrere Formteile über einem einzigen geneigten Förderband angeordnet, so daß eine geschichtete Fasermatte entsteht. Man kann mit den einzelnen Schichten aus Glasfasern abwechselnd geeignete Kunst- oder Naturharze aufbringen, so daß eine Schichtung aus Glas-Harz und Glas entsteht. Als Schichtungs- und als Bindemittel verwendet man beispielsweise Phenolformaldehyd, Harnstofformaldehyd, Stärke, Gelatine, Epoxyharze, Polyamide, Polyester, Methacrylate, Gummipolymerisate und Mischpolymerisate einschließlich Butadien-Styren und Butadienacrylnitril enthaltende Bindemittel oder Mischungen aus mehreren dieser Stoffe. Es kann ein Lösungsmittel oder ein wässeriges System für das Bindemittel Verwendung finden, wobei sich die Verwendung eines wässerigen Systems als besonders vorteilhaft herausgestellt hat.
In den Fig. 4 und 5 sind Bindemitteldüsen 84 dargestellt, die außen um den Faserzylinder 83 angeordnet sind. Die ausgezogenen Fasern bewegen sich vom Rotor 82 in Form eines Zylinders 83 nach unten durch einen Ring aus erfindungsgemäß angeordneten Bindemitteldüsen 84. Gegebenenfalls kann man Düsen 81 verwenden, um den Zylinder 83 aufzubrechen und einen Niederschlag einer gleichförmigen Fasermatte auf dem Förderband 85 hervorzurufen.
Innerhalb des Faserzylinders 83 befindet sich eine UnterdnjcJizone. Infolgedessen mischt sich das von^^^j^ den Bindemittel düsen 84 in den Zylinder eingesprühte Bindemittel vor dem Niederlegen der Fasern auf dem
ίο Förderer 85 innig mit den Fasern.
Die Bindemitteldüsen 84 sind so montiert, daß das aus ihnen austretende Bindemittel gegen den Faserzylinder gerichtet wird, so daß es dessen Schraubenbewegung entgegenwirkt.
Das Bindemittel kann gegebenenfalls gleichzeitig auf die Innen- und Außenseite des Faserzylinders aufgebracht werden. Der Faserzylinder läßt sich in seinem Durchmesser auch reduzieren und kann durch eine Luftbüchse oder eine Luftturbine geschickt werden, die die Fasern aufnehmen und zu einem geschlossenen Faserbündel verdrillen oder in anderer Weise verformen.
An den in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtungen lassen sich verschiedene Änderungen vornehmen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Bkidemi/tteildüsen so angeordnet werden, daß sie nach oben gegen den Strom der in der allgemeinen Form eines Zylinders herabwandernden Fasern sprühen, wobei jede Winkelstellung gegen die von oben kommenden Fasern möglich ist, soweit gleichzeitig dabei deren Drehrichtung entgegengewirkt wird. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß feinverteilte Bindemittel entweder in Luft oder in Flüssigkeit dispergiert im allgemeinen in der Bahn des Abstiegs der Fasern aufzubringen, um so eine geeignete Mischung von Fasern und Bindemittel hervorzurufen und die Abdeckung der einzelnen Fasern mit Bindemittel vollständig zu machen.

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    1. Verfahren zur Behandlung von Fräsern aus bei dem 7^^k
    1 V^iJ γ i_/v_i vj.v-.iii viii v_) Liv/iii vjivjo i^yiiiiiiviit-^u i\- j hl v^ihv '' Vielzahl von einzelnen Strömen aufgebrochen wird, 'J ' ' die in Fasern in Form einer nach unten vorrückenden Säule aus schraubenlinienförmig verlaufenden LfQJrVFasern ausgezogen werden und auf diese Fasern ο ,ein BehandTungsmaterial aufgebracht wird, da-50, durch" gekennzeichnet, daß 3äs Behandlungsmaterial auf die vorrückende Faserhohlsäule in ■\ /Form mehrerer, sich mit der vorrückenden Faserig i'fi-i/hohlsäule überschneidender, entgegen der Drehrichtung der schraubenlinienförmig verlaufenden Fasern gerichteter_Strahlen unter Druck aufge-V3(TA/bracht und innig mit den derart aus ihrer schraubenlinienförmigen Bahn in eine geradlinige Bahn LfSt. 1 j/ömge_lerikten Fasern vor dem Ablegen derselben j,% ,in Foirn einer willkürlich angeordneten Faser-00. ' matte gemischt wird.
    -•'V S 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-' ,,/zeichnet, daß das Behandlungsmaterial ein Bindemittel ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 6g , gekennzeichnet, daß das Behandlungsmaterial ein j <"<! ίί/Haj-z ist, welches die Fasern beim Sammeln ver-'·' - > bindet.
    %*<t'l/ ^" Vorrichtung zur Durchführung des Verfah- U<r 1 /rens nacn einem der vorhergehenden Ansprüche 7cT mit einem Behälter für das Schmelzgut, aus dem
    "&3Ί ,^/dieses in Form eines Stromes abläuft, mit einem den Strom des Schmelzgutes aufnehmenden Rotor, ^"/(ä'ti/der eine Vielzahl von kleineren Schmelzströmen 3^f ^/bildet, mit einer um den Rotor angeordneten Riijg- , /düse zum Ausziehen der Schmelzströme in Fasern, -/ Jn Form euer nach unten zum Rotor laufenden w Hohlsäule und mit Vorrichtungen zum Aufbringen eines Behandlungsgutes auf die Fasern in Form eines Bindemittelapplikators, der unterhalb des Rotors angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, Γ daß die Strahlrichtuing des Applikators der Rieh-
    tung der schraubenlinienförmig verlaufenden Fasern entgegengesetzt ist.
    5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelapplikator unterhalb des Rotors und auf dessen Drehachse angeordnet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschriften Nr. 749 925, 812 452, 804;
    USA.-Patentschrift Nr. 2 505 045.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    © 809 769/138 3. 59
DEO4515A 1954-10-26 1955-10-17 Verfahren zur Behandlung von Fasern aus Glas oder anderen anorganischen, glasartigen Stoffen sowie Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens Pending DE1052647B (de)

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