DE1181610B

DE1181610B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bahnen, Platten oder Formstuecken aus Fasern aus Glas oder aehnlichen mineralischen Stoffen

Info

Publication number: DE1181610B
Application number: DES60445A
Authority: DE
Inventors: Marcel Levecque; Paul Piot
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1957-11-07
Filing date: 1958-10-30
Publication date: 1964-11-12
Also published as: BE572706A; GB869673A; CH350080A; FR1185851A; NL111183C

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bahnen, Platten oder Formstücken aus Fasern aus Glas oder ähnlichen mineralischen Stoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Bahnen, Platten oder Formstücken aus Fasern aus Glas oder ähnlichen mineralischen Stoffen, wobei die Fasern durch Zuführung von Wärme miteinander verschweißt werden.
Bei einem bekannten Verfahren wird außer Wärme gegebenenfalls Druck angewendet. Die Zuführung der Wärme erfolgt bei diesem bekannten Verfahren dadurch, daß das zu schweißende Material einem hochfrequenten Feld ausgesetzt wird. Auch ist eine zusätzliche Erwärmung durch Zuführung von Wärme von außen vorgesehen. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die mit dem Schweißvorgang verbundene Dickenminderung weitgehend unkontrolliert verläuft und daß eine unerwünschte Schrumpfung in der Materiallängsrichtung und auch quer dazu stattfindet.
Andererseits ist es vielfach wünschenswert, eine stärkere Dickenminderung zu bewirken, um verhältnismäßig dichte Erzeugnisse zu erhalten. Bei einer stärkeren Dickenminderung ist es aber um so unangenehmer, wenn diese unkontrolliert verläuft und mit stärkerem Schrumpfungen in dem Längs- und Querrichtung verbunden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren so zu leiten bzw. die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so auszubilden, daß auch bei einer stärkeren Dickenminderung die Nachteile des beschriebenen bekannten Verfahrens vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Oberflächen einer Ausgangsfasermatte aus mindestens zwei Arten von Fasern mit verschiedenen thermoplastischen Eigenschaften einer schroffen Erhitzung unterworfen werden, so daß ein starkes Zusammensacken der Matte in der Dickenrichtung erfolgt, und daß gleichzeitig auf die Matte ein solcher Zug ausgeübt wird, daß praktisch keine Schrumpfung in der Längsrichtung stattfindet.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt die Schrumpfung in der Dickenrichtung, ohne daß es notwendig ist, irgendeinen Druck auf die Matte auszuüben.
Durch Versuche wurde festgestellt, daß die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten dichten Erzeugnisse besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich ihrer mechanischen Festigkeit, ihrer Porosität und ihrer Fähigkeit, Schall und Wärme zu absorbieren, haben.
Es lassen sich beispielsweise durch das Verfahren gemäß der Erfindung aus Glasfasermatten, die eine Dichte von 5 kg/ms haben, Bahnen herstellen, die im wesentlichen die gleiche Länge wie die Ausgangsmatten haben, die aber eine Dichte von etwa 120 kg/ ms aufweisen. Dem entspricht eine erhebliche Dickenminderung, ohne daß praktisch eine Schrumpfung in der Längsrichtung stattfindet.
Da von einer Matte ausgegangen wird, die aus mindestens zwei verschiedenen Arten von Fasern besteht, deren Masse zweckmäßig die gleiche Zusammensetzung, aber verschiedene thermoplastische Eigenschaften hat, d. h. bei der die einen Fasern einen Erweichungspunkt haben, der wesentlich niedriger ist als der der anderen Fasern, sind zusätzliche Vorteile gegeben. Es ist nämlich durch Versuche festgestellt worden, daß bei einer derartig zusammengesetzten Matte das Zusammensacken in der Dickenrichtung infolge der schroffen Erhitzung sehr genau kontrolliert erfolgt.
Zweckmäßig werden in der Ausgangsmatte Fasern benutzt, die verschiedene Durchmesser und Längen haben oder in der Matte nach bestimmten Richtungen orientiert sind.
Die schroffe Erhitzung der beiden Oberflächen der Matte läßt sich vorteilhaft durch Strahlung erzielen. Obschon angenommen werden konnte, daß im Hinblick auf die isolierenden Eigenschaften des Fasermaterials die Wärmeübertragung auf das Innere der Masse schlecht sein würde, hat sich bei dem Verfahren gemäß der Erfindung gezeigt, daß das Eindringen der Wärme in das Innere der Masse gut ist. überdies kann der von den behandelten Oberflächen aufgenommene Wärmefluß sehr hoch sein und läßt das Auftreten von Wärmestößen zu, die ein erhebliches Temperaturgefälle zum Inneren der Masse hin und damit eine in gewissen Fällen wünschenswerte Verzögerung der Erhitzung des inneren Teiles gestatten. Das allmähliche und schnelle Zusammensacken der Bahn verbunden mit dieser Art der Wärmeübertragung gestattet es dennoch, im mittleren Teil der Bahn die für die Agglomerierung der Fasern nötige Temperatur zu erreichen. Durch die allmähliche Wärmeübertragung in Richtung der Dicke der Matte läßt sich die Schrumpfung der Matte in der Breitenrichtung in wünschenswerter Weise begrenzen.
Bei der Beheizungsart gemäß der Erfindung kann eine durchgehende Tragfläche für die Matte nicht verwendet werden. Es ist daher notwendig, die Matte durch Stützstellen zu tragen, die in ihren Abmessungen so klein wie möglich sind und möglichst große Abstände voneinander haben, so daß der von den Strahlungsflächen kommende Wärmefluß sowenig wie möglich unterbrochen wird.
Der zur Vermeidung der Schrumpfung der Matte in Längsrichtung erforderliche Zug wird zweckmäßig von den gleichen Mitteln ausgeübt, die dem Kalandrieren der Bahn am Ende der Wärmebehandlung dienen. Hierzu genügt es, den Kalanderwalzen eine Umfangsgeschwindigkeit zu erteilen, die um ein geringes höher als die Zuführungsgeschwindigkeit der Ausgangsmatte und gegebenenfalls der Stützrollen ist, welche die Matte während der Behandlung tragen.
An den Seitenflächen der Bahn findet gemäß der Erfindung eine schwächere Beheizung statt. Die schwache Beheizung ist derart, daß auch an den Kanten der Bahn eine gewisse Agglomerierung und damit der nötige Zusammenhang geschaffen wird, während andererseits die Schrumpfung in der Breitenrichtung der Bahn vermindert bzw. vermieden wird.
Die Erfindung sieht weiter vor, am Ausgang der Kalanderwalzen ein scharfes Abkühlen des Erzeugnisses vorzunehmen. Diese vorzugsweise durch Strahlung bewirkte Abkühlung gestattet es, das Erzeugnis augenblicklich in seiner endgültigen Form zu fixieren. Die Abkühlung kann beispielsweise durch zwei von einem Kühlmittel durchflossene Kästen vorgenommen werden, die ausgangs der Kalanderwalzen ober- und unterhalb der beiden Hauptflächen des Erzeugnisses angeordnet sind.
Nachstehend ist ein Beispiel einer zur Ausübung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung beschrieben, die in der Zeichnung in einem senkrechten Längsschnitt dargestellt ist.
Die Vorrichtung besteht aus einem Tunnelofen 1, der auf seinem Gewölbe und auf seiner Sohle mit elektrischen Heizwiderständen 2, 2a versehen ist. Der Ofen besitzt einen Rollengang 3, auf welchem die zu behandelnde Fasermatte 4 den Ofen durchläuft. Die Geschwindigkeit der angetriebenen Stützrollen 3 ist etwas kleiner als die Fortbewegungsgeschwindigkeit der aus der Matte gebildeten Bahn. Die Rollen sind gekühlt. Sie haben einen kleinen Durchmesser von z. B. 20 bis 30 mm bei einer Länge von 1,20 m.
Bei ihrem Eintritt in den Ofen besitzt die Matte 4 eine große Dicke. Sobald ihre beiden Oberflächen der Wärmestrahlung der elektrischen Heizwiderstände ausgesetzt werden, unterliegt die Matte einem Zusammensacken, welches zwar allmählich, aber sehr rasch vor sich geht.
In der Nähe des Ofeneinganges sind gekühlte Kalanderwalzen 5, 5a vorgesehen, deren Druck auf die aus der Matte gebildete Bahn durch eine geeignete Stellvorrichtung besonders geregelt werden kann. Diese Walzen bestimmen die Fortbewegungsgeschwindigkeit der erzeugten Bahn, und zwar ist sie so gewählt, daß die Matte während des Durchlaufens des Ofens praktisch keiner Schrumpfung unterliegt.
Im Anschluß an die Kalanderwalzen 5, 5 a sind auf beiden Seiten der Bahn Kühlkästen 7, 7a angeordnet. Diese Kästen werden von einem Kühlmittel durchflossen und bewirken durch Strahlung ein energisches Abkühlen des Erzeugnisses. Hinter den Kühlkästen sind angetriebene Walzen 8, 8 a angeordnet, die die Bahn abführen und deren Umfangsgeschwindigkeit ein wenig höher als die Geschwindigkeit der Bahn ist. Auch diese Walzen sind mit einer Vorrichtung 9 zur Regelung des von ihnen ausgeübten Druckes versehen.
Der Abstand der Stützrollen 3 voneinander ist unterschiedlich, und zwar nimmt der Abstand vom Ofeneintritt zum Ofenaustritt zu. Diese Abnahme der Unterstützungspunkte zum Ofenaustritt hin ist möglich, weil die Bahn sich während der fortschreitenden Wärmebehandlung entsprechend verfestigt. Infolge dieser Anordnung der Stützrollen wird die Beheizung der Bahn erleichtert, weil in dem Strahlungsweg entsprechend weniger Hindernisse vorhanden sind. Es ist jedoch zweckmäßig, in der Nähe des Ofenausgangs vor den Kalanderwalzen einige zusätzliche Stützrollen 3a vorzusehen, um die Bahn vor dem Eintritt und während des Hindurchtritts durch die Kalanderwalzen besser abzustützen.
Mit der beschriebenen Vorrichtung wurden Glasfaserbahnen von hoher Güte unter den folgenden Bedingungen erzielt: Gewicht der Matte bei einer Dicke von 6 bis 15 cm am Ofeneingang ...... 400 bis 700 g/m2 Geschwindigkeit der Matte 2,5 bis 4 m/Min. Durchlaufzeit der Matte durch den Ofen ...... 20 bis 40 Sekunden Energieaufwand im ersten Drittel des Ofens . . . . . . . . . . 34000 kg Cal - h./m2 im zweiten Drittel des Ofens ... . ...... 42 000 kg Cal - h/m2 im dritten Drittel des Ofens . . . . . . . . . . 30 000 kg Cal # h/m2

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Bahnen, Platten oder Formstücken aus Fasern aus Glas oder ähnlichen mineralischen Stoffen, wobei die Fasern durch Zuführung von Wärme miteinander verschweißt werden, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die beiden Oberflächen einer Ausgangsfasermatte aus mindestens zwei Arten von Fasern mit verschiedenen thermoplastischen Eigenschaften einer schroffen Erhitzung unterworfen werden, so daß ein starkes Zusammensacken der Matte in der Dickenrichtung erfolgt, und daß gleichzeitig auf die Matte ein solcher Zug ausgeübt wird, daß praktisch keine Schrumpfung in der Längsrichtung stattfindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung oder Vermeidung eines Schrumpfens der Matte in der Breitenrichtung ihre Seitenflächen schwächer als die Oberflächen erhitzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsmatte aus Fasern verschiedenen Durchmessers und verschiedener Länge besteht.
4. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen von der zu behandelnden Matte zu durchlaufenden Tunnelofen (1), dessen Gewölbe und Sohle mit Heizmitteln, z. B. elektrischen Widerständen (2, 2a), versehen sind, der einen Rollengang (3) zur Stützung und Führung der Matte, ferner am Ofenaustritt auf das aus der Matte entstandene Erzeugnis wirkende Kalanderwalzen (5, 5 a) und anschließend Kühlorgane (7, 7a) zum Fixieren des Erzeugnisses aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützrollen (3) von kleinem Durchmesser gekühlt und in einem Abstand angeordnet sind, der vom Ofeneintritt zum -austritt zunimmt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalanderwalzen (5, 5a) mit solcher Geschwindigkeit angetrieben werden, daß sie auf das Erzeugnis den zur Vermeidung einer Schrumpfung in der Längsrichtung nötigen Zug ausüben.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüchen 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß hinter den Kühlorganen (7, 7a) Abführwalzen (8, 8 a) für das entstandene Erzeugnis vorgesehen sind. B. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlorgane (7, 7 a) aus ober- und unterhalb des entstandenen Erzeugnisses angeordneten gekühlten Kästen bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 878 582.