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Verfahren zur Herstellung eines Glasfaserfilzes Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren zur Herstellun- eines Glasfaserfilzes.
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Bei der bekannten Herstellung von Filzen aus Glasfasern oder ähnlichen
Materialien geht man bekannterweise so vor, daß aus einer geschlossenen Glasmasse
Primärfäden abgezogen werden, die nach ihrem Austritt aus dem Schmelzofen erstarren
und über eine Umlenkrolle geführt werden, an der eine Gasquelle angeordnet ist,
die heiße Gase mit hoher Geschwindigkeit auf die Umlenkrolle richtet, um an der
Umlenkrolle die Primärfäden zu erweichen. Durch die hohe Geschwindigkeit der aus
der Gasquelle ausströmenden Gase erfolgt eine Verringerung des Durchmessers der
Primärfäden, und es entstehen längere Glasfasern eines sehr geringen Durchmessers.
Diese Glasfasern werden von dem Strom der heißen Gase über einen Führungskanal auf
ein Transportband gegeben, auf dem die Glasfasern zu einer Matte gesammelt werden.
Um eine sichere Auflage der Fasern auf der Matte zu erzielen, ist auf der Rückseite
des luftdurchlässigen Förderbandes an der Auftreffstelle der Glasfasern eine Absaugevorrichtung
angeordnet. Um einen fest zusammenhaltenden Filz zu erzielen, wird eine ein in der
Wärme härtendes Bindemittel enthaltende Lösung entweder irn Bereich des Führungskanals
oder hinter diesem auf die Glasfasern aufgesprüht, wobei diese auf das zur Bildung
der Matte dienende Transportband auftreffen. Die das Bindemittel enthaltende Lösung
umhüllt die Glasfasern und soll nach dem Aufbringen der Glasfasern auf das der Mattenbildung
dienende Transportband aushärten, um einen fest zusammenhaftenden Filz zu bilden.
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Die Ausstoßraten dieser bekannten Einrichtungen zur Herstellung von
Glasfaserfilzen sind begrenzt auf Grund der Tatsache, daß bei einer Erhöhung der
Gaszufuhr zwecks Steigerung des Ausstoßes zwangläufig eine Aushärtung des Bindemittels
eintritt, bevor die Fasern auf dem der Mattenbildung dienenden Transportband zur
Auflage kommen. Beispielsweise wird bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von
12,2 kg Fasern pro Stunde eine dem Brenner zuzuführende Gasm#enge von 18,4
cbm benötigt. Wenn man die Ausstoßrate auf 20,4 kg Fasern pro Stunde steigern
will, ist bei den bekannten Verfahren eine Erhöhung der zugeführten Menge der heißen
Gase von 30,6 cbm erforderlich. Eine derartige Steigerung der Ausstoßrate
ist bei den bekannten Verfahren aber nicht möglich, da sich zufolge der erhöhten
Zufuhr der heißen Gase eine Vorhärtung des Bindemittels ergibt, so daß ein in sich
fest verbundener Glasfaserfilz nicht erreichbar ist. Hierin liegt ein wesentlicher
Nachteil der bekannten Verfahren, dessen überwindung sich der Erfinder zur Aufgabe
gemacht hat.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil des
heißen Gases, der nur kleine Mengen Fasern mit sich führt, von dem heißen Gasstrom
durch einen innerhalb des Gasstromes angeordneten Strömungsteiler getrennt und abgeführt
wird, während der überwiegende Teil der Fasern in dem Gasstrom verbleibt, und daß
ein Bindemittel, vorzugsweise ein warmhärtbarer Binder, in den Hauptgasstrom geleitet
wird.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß ungefähr 451%
des Gases abgeleitet und abgeführt werden.
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Weiter ist für die Erfindung wesentlich, daß ungefähr 9904
der Fasern nach Teilung des Gases vom Hauptstrom mitgeführt werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Fasern und
Gase durch ein Rohr hindurchbefördert werden, innerhalb dessen die Fasern so abgelenkt
werden, daß sie in der Nachbarschaft der einen Wand strömen, während die Gase an
der entgegengesetzten Wand abgezweigt werden.
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Weiterhin ist noch wesentlich, daß Kühlgase in den Gasstrom geleitet
werdeni Zufolge der erfindungsgemäßen Maßnahme, einen Teil des heißen Gases von
dem. die Fasern tragenden Gasstrom abzutrennen und diesen abgetrennten Teil
abzuführen,
steht für das Faservolumen weniger Wärme zur Verfügung, so daß auch beim Aufsprühen
des Bindemittels auf den Faserstrom weniger Wärme vorhanden ist, wodurch die nachteilige
Verhärtung des Bindemittels verhindert wird. Da der abgetrennte Gasstrom nicht auf
das zur Mattenbildung dienende Förderband gegeben wird, kann auch die hinter dem
Förderband befindliche Absaugvorrichtung in ihrer Kapazität klein gehalten werden,
da sie nur einen Teil des Gasstromes zu bewältigen braucht. Wenn erfindungsgemäß
45% des Gasstromes abgeteilt und abgeführt werden und damit auch die zur Verfügung
stehende Wärmemenge entsprechend verringert wird, ohne daß der von dem Gas getragene
Faserstrom unterbrochen wird, während er zu dem Förderband wandert, kommen lediglich
5501o der ursprünglichen Wärme oder im Vergleich zu dem vorerwähnten Beispiel
17,9 cbm des Gases bei einer Erhöhung des Ausstoßes von 20,4 kg Fasern
pro Stunde zur Härtung des Bindemittels zur Wirkung.
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Somit ist die Wärme, die vor dem Aufbringen der Fasern auf das Transportband
zu einer Verhärtung führen könnte, niedriger als diejenige, die bei einer Ausstoßrate
von 12,2 kg Fasern pro Stunde bei den bekannten Verfahren zur Auswirkung
kommt. Es ist somit möglich, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Ausstoßrate
wesentlich zu erhöhen, ohne das die Gefahr einer vorzeitigen Aushärtung des Bindemittels
besteht.
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Um die vorzeitige Aushärtung des Bindemittels noch weiter zu beschränken,
kann der die Fasern tragende Gasstrom durch Anwendung von Kühlmitteln einer zusätzlichen
Kühlung unterzogen werden.
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Die Zeichnungen zeigen Beispiele der der Durchführung des Verfahrens
dienenden Einrichtung, und es bedeutet F i g. 1 eine schematische Darstellung
in teilweisem Schnitt einer derartigen Ausführungsform, F i g. 2 eine Darstellung
einer abgewandelten Ausführungsform, F i g. 3 eine Darstellung einer weiteren
Abwandlung, F i g. 4 eine Darstellung noch einer anderen Ab-
wandlung,
F i g. 5 einen Schnitt durch die Siebtrommel gemäß F i g. 4, F i g.
6 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform, F i g. 7 eine schematische
Darstellung bei Anwendung mehrerer auf ein gemeinsames Förderrohr wirkender Brenner,
F i g. 8 eine Darstellung von mehreren, je ein ge-
trenntes
Förderrohr aufweisenden Brennern, F i g. 9 einen Längsschnitt durch ein mit
einem Strömungsteiler ausgestattetes Förderrohr in Teildarstellung, F i
10 ein teilweiser Querschnitt gemäß F i g. 9,
F i g. 11 und
12 einen Längsschnitt durch weitere Abwandlungen von Strömungsteilern.
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Die F i g. 1 zeigt eine Glassehmelzkammer 10, die durch
Verbrennungsgase beheizt wird, um geschmolzenes Glas zu erzeugen, aus dem die Primärfäden
12 abgezogen werden, die als Ausgangsmaterial für die durch den Brenner 14 erzeugten
feinen Glasfasern 15 dienen. Die Schmelzkammer 10 ist unter Bildung
eines ringförmigen Abstandes 24 von einem Gehäuse 16 umschlossen, das mit
einem Außenmantel 18 umgeben ist. In der Seitenwand des Ofengehäuses
16 ist eine Öffnung 20 angeordnet, in die eine Gasleitung 26 einmündet,
um den Ofen 10 zu beheizen. Die Verbrennungsluft wird über die obere Öffnung
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des Ofengehäuses abgeführt. In der Grundplatte 22 des Gehäuses
16 ist eine Öffnung 29 vorgesehen, deren Durchmesser etwas geringer
ist, als derjenige der Grundplatte der Schmelzkammer 10. Die Glasfäden 12
treten aus den kleinen öffnungen der Grundplatte 22 aus und werden nach unten abgezogen.
Diese Glasfäden 12 erstarren nach ihrem Austritt und werden zwischen den Rollen
30 zusammengefaßt und nach unten gezogen. Durch entsprechende Drehzahl werden
die Primärfäden 12 auf einen gewünschten Durchmesser gebracht. Anschließend werden
die Primärfäden um ein blockfönniges Umlenkorgan 32 geführt, das auf seiner
den Glasfäden zugekehrten Seite Führungsrillen für diese besitzt, so daß die einzelnen
Fäden in bestimmtem Abstand gehalten werden. An der Umlenkstelle ist ein Brenner
14 angeordnet, der einen sehr heißen Gasstrahl 34 mit hoher Geschwindigkeit erzeugt.
Durch die Hitze dieses Gasstrahles 34 erfolgt eine Erwärmung der Primärfäden 12
an der Umlenkstelle 32, wobei durch die hohe Geschwindigkeit des Gasstrahles
34 die Fäden 12 ausgezogen und in ihrem Durchmesser verringert und zu Glasfasern
hoher Zugfestigkeit und relativ großer Länge geformt werden. Die einzelnen Fasern
sind wellenförmig ausgebildet und daher zur Verwendung eines Glasfilzes vorzüglich
geeignet.
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Die Fasern 15 werden von dem Gasstrom 36 durch das kanalförmige
Förderrohr 35 zu einem durchlässigen Förderband 38 getragen, wo sie
zu einer Matte 40 gesammelt werden. Eine Absaugeinrichtung 41 liegt hinter dem Trum
37 und unterstützt das Sammeln der Fasern 15 auf dem Transportband
38. Das Transportband 38 ist als endloses, über die Rollen 42 angetriebenes
Band ausgebildet, das mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit in der Richtung des
Pfeiles 44 umläuft.
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In der Nähe der Sammelzone der Fasern 15 ist eine, Sprühdüse
46 angeordnet, die einen Strahl 48 aus flüssigem Bindemittel auf die Fasern
15 richtet, um sie mit dem Bindemittel zu umhüllen und dadurch der Matte
die erforderliche Festigkeit zu geben.
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Die auftreffenden Fasern 15 werden auf dem Sammeltrum
37 allmählich zu einer Matte 40 geformt. Die Matte 40 wird über den Abhebetrum
39 geführt und in einen Ofen 52 geleitet, in dem das Bindemittel
48 aushärtet, um der Matte 40 eine feste Struktur zu 'geben.
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Der Ofen 52 wird durch an sich beliebige Brenner beheizt, um
die für die Aushärtung erforderliche Temperatur zu erzeugen. In dem Ofen
52 ist eine endlose, auf Antriebsrollen 56 gelagerte Förderkette 54
angeordnet, die die Matte 40 durch den Ofen 52
fördert. Es ist selbstverständlich,
daß die Geschwindigkeit des Förderbandes 39 und der Förderkette 54 einander
gleich sein müssen. Wenn die Matte 40 den Ofen 52 verlassen hat, wird sie
zu einer Rolle 60 aufgewickelt und weiteren Verarbeitungsstellen zugeführt.
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Das Förderrohr 35 gemäß F i g. 1, das für das erfindungsgemäße
Verfahren von wesentlicher Bedeutung ist, besitzt einen mit dem Brenner 14 koaxial
liegenden Abschnitt 62. Anschließend ist das Förderrohr 35 nach unten
abgebogen und bildet einen Ab-
schnitt 64, in dem die Fasern 15 zunächst
mit der
oberen Wand 66 des Förderrohrs in Berührung treten
und anschließend an die Bodenwand64 des Förderrohres anschwenken. Das Förderrohr
35 endet in einem aufwärts gebogenen Abschnitt70, in dem ein Strömungsteiler72
angeordnet ist, der eine Austrittsdüse74 für den Faserstrom und eine Auslaßdüse76
für den abgetrennten Teil des Gasstromes bildet. Die Fasern schmiegen sich an die
Bodenwand 64 an und treten durch die Düse 74 aus, um auf das Förderband
38 zu gelangen, während ein beträchtlicher Teil des nur wenig Fasern enthaltenden
Gasstromes 36 über die Düse 76 in eine Sammelkammer 78 geleitet
wird, aus der die heißen Gase anderen Stellen, beispielsweise zu Beheizungszwecken
oder zur Zuführung von Heißluft zum Ofen 52 abgeleitet werden können. Um
das Entstehen von Reibungen zwischen dem Faserstrom 36 und den Wandungen
des Förderrohres 35 weitgehend zu vermeiden, wird das Förderrohr zweckmäßigerweise
aus einem hochglanzpolierten Metall gebildet.
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Wenn nach dem erfindungsgemäßen Verfahren 45% des Gasstromes aus der
Düse 76 abgeleitet wird, hat sich gezeigt, daß dieser abgeleitete Gasstrom lediglich
0,5 0/a der Fasern enthält. Dieser geringe Faseranteil kann in der Vorrichtung
75 auszentrifugiert und auf das Förderband 38 zurückgegeben werden.
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Wenn die Fasern 15 vor der Behandlung mit dem Bindemittel 48
gekühlt werden sollen, kann am Eintrittsende des Förderrohres 35 eine Kühleinrichtung
angeordnet werden, die aus einem Kasten 11 besteht, durch den Wasser oder
ein anderes Kühlmittel über die Ventile 13 gesteuert im Kreislauf geführt
werden kann.
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Die F i g. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform des Förderrohres.
Dieses Förderrohr 35A ist zunächst koaxial mit dem Brenner 14 A abwärts
geneigt. In dem anschließenden Abschnitt 70 A ist das Rohr nach oben abgekrümmt,
derart, daß eine Austrittsdüse 74 A gebildet wird, durch die die Fasern in einem
praktisch waagerechten Strom 78 auf das Förderband 38 gegeben werden.
Bevor der Faserstrom in den Bereich der Düse 74 A gelangt, wird ein Teil
des Gasstromes 36 über einen durch das Rohr 76 A
gebildeten
Abzweigkanal abgeleitet und in die Atmosphäre entlassen. Die geringe, durch das
Rohr 76 A
strömende Fasermenge kann durch ein umlaufendes Siebband
80 ausgetrennt werden, dem ein Gebläse 82
zugeordnet ist, das die Fasern
von dem Band 80 in einen Behälter 83 übergibt.
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Gemäß F i g. 3 ist das Förderrohr 35 B
derart angeordnet, daß die Austrittsdüse 74B über der Ab-
zweigdüse
76 B liegt. Das Rohr 35 B verläuft koaxial mit dem Brenner 14 und
geht in einen abwärts gekrümmten Abschnitt 64B über. Die Austrittsdüse 74B ist von
dem Abschnitt 64B abgekrümmt und auf das Förderband 38B gerichtet. Die Düse
76B
führt abwärts gerichtet in eine Kammer 90, in der auch der geringe
Faseranteil des abgeteilten Gasstromes gesammelt wird. Der abgetrennte Teil des
Gasstromes kann durch ein Sauggebläse 92 aus d er Kammer
90 abgeführt werden.
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Die F i g. 4 zeigt eine weitere Abwandlung. In dem Rohr
35C ist eine durchlässige Trommel 100 angeordnet. Der abgeleitete
Gasstrom gelangt durch die durchlässige Trommel 100 und wird mittels eines
Sauggebläses 102 durch den kanalartigen Abschnitt 104 abgeführt, der durch einen
feststehenden Strömungsteiler 106 und die Gehäusewand 108 gebildet
wird. Sämtliche Fasern 1SA, die auf der Trommel
100 festgehalten werden,
werden bei deren Drehung in einen Kanal 110 gefördert, der zwischen dem Strömungsteiler
106 und der Gehäusewand 112 gebildet wird. In diesen Abschnitt wird durch
das Gebläse 114 kalte Luft zugeführt, durch die die Fasern 15A in
den Faserstrom 15 zurückgegeben werden und gleichzeitig eine Kühlung der
Fasern 15 erfolgt, bevor sie aus der Düse 44C austreten und mit Bindemittel
48 besprüht werden. Die F i g. 5 zeigt die Anordnung des Strömungsteilers
106 in der Trommel 100. Der Strömungsteiler 106 ist von einer
feststehenden, in Lagern 124 abgenommenen Welle 122 getragen. Die Trommel
100 ist auf der Welle 122 drehbar aufgenommen. Zu diesem Zweck besitzt sie
einen Bund 126, auf dem ein Zahnrad 116 angeordnet ist, das mit einem
Zahnrad 118 kämmt, das von der Welle 119 eines Motors 120 betätigt
wird.
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Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 ist das Förderrohr35D
ähnlich dem Förderrohr35 gemäß F i g. 1 ausgebildet, mit dem Unterschied,
daß ein besonderes Luftkissen vorgesehen ist, um die zwischen den Fasern
15 und der Wand 66 entstehende Reibung zu beseitigen. Aus der
Kammer 130 wird mittels des Gebläses 136 durch die öffnung
132 auf die Zone 134 des Faserstromes Luft zugeführt, so daß die Fasern mit
der Wand 66 nicht in Berührung kommen. Die Luft lenkt die Fasern
15 zur gegenüberliegenden Wand 68. Die zugeführte Luft dient außerdem
zur Kühlung der Fasern 15, um eine unerwünschte Vorhärtung des Bindesmittels
zu vermeiden, das durch die Düse 46 auf die aus dem Rohr 35D austretenden
Fasern 15 aufgesprüht wird. Hierbei besteht an sich keine Notwendigkeit,
einen Teil des Gasstromes abzuzweigen. Eine derartige Ab-
zweigung kann jedoch
ohne Schwierigkeiten dadurch erreicht werden, daß ein Strömungsteiler
72D am Austrittsende des Rohres 35D angeordnet wird, um einen Teil
des Luftstromes abzutrennen. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ergibt
sich daraus, daß die Zufuhr der zusätzlichen Luft in der Richtung des Gasstrahles
erfolgt, wodurch längere Fasern erzielt werden.
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Die F i g. 7 zeigt die Anordnung mehrerer Brenner 14, die auf
ein gemeinsames kanalartiges Förderrohr 35 arbeiten. Dieses Förderrohr
35 kann eine beliebige Ausführungsform entsprechend den F i g. 1 bis
4 und 6 haben.
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F i g. 8 zeigt mehrere Brenner 14, die jeweils auf ein getrenntes
Förderrobr 35 wirken, wobei sämtliche Förderrohre auf ein gemeinsames Sammelband
38
arbeiten können.
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Die F i g. 9 und 10 zeigen eine Lagerung eines verstellbaren
Strömungsteilers 72. Gemäß F i g. 9 besitzt der Strömungsteiler in
seinem dem Gasstrom zugewandten geschlossenen Ende 142 eine Nut 140, die das Auf-
und Abschwenken dieses Endes ermöglicht, wodurch das Volumen der abzutrennenden
Luft vergrößert oder verkleinert werden kann. Wenn die richtige Stellung erreicht
ist, kann das Ende 142 durch die Mutter 144 und den Bolzen 146 festgestellt werden.
Das entgegengesetzte Ende 148 des Strömungsteilers 72 besitzt ebenfalls eine
Nut 150, um eine gewünschte Winkellage des Teiles 148 einstellen zu können
durch die Mutter 152 und den Bolzen 154.
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Die F i g. 10 zeigt die Ausführung des Bolzens 154 und der
Mutter 152.
. Die F i g. 11 und 12 zeigen weitere
Ausführungsformen von Strömungsteilern. Wesentlich ist für jeden Strömungsteiler,
daß sein geschlossenes, dem Gasstrom zugekehrtes Ende frei von Kanten ist, an denen
sich Glasfasern ablagern könnten. Infolgedessen ist der geschlossene Abschnitt 142
gerundet ausgebildet. Bei der Ausführung gemäß F i g. 11 wird ein Anhaften
von Federn 15 an dem Strömungsteiler 72A zusätzlich dadurch verhindert,
daß aus der Kammer 160 und die öffnungen 162 Druckluft ausgeblasen
wird. Gemäß F i g. 12 besteht der Strömungsteiler 72 B aus einem drehbaren
Zylinder 164, der so gelagert sein kann, daß er frei drehbar ist und von dem Luftstrom
angetrieben wird. Der Zylinder 164 kann jedoch auch durch einen eigenen Antrieb
166, 168 in Drehung versetzt werden. Hierdurch werden Fasern, die auf dem
Strömungsteiler 72B haftenbleiben, durch Zentrifugalkraft abgeschleudert
und wieder in den Faserstrom zurückgegeben.
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Anstatt einem Strömungsteiler können erforderlichenfalls auch deren
mehrere innerhalb eines Förderrohres vorgesehen sein, um die Fasern aus dem bereits
einmal geteilten Strom weiter abzutrennen.