DE1510373A1 - Verfahren zur Herstellung eines Faserkoerpers - Google Patents

Description

Owens-Corning überglas Corporation, Toledo, Ohio (U.S.A.) Verfahren zur Herstellung eines Faserkörpers

Die Erfindung bezieht sich auf Faserkörper, bestehend aus kontinuierlichen Fäden, von denen einige oder alle in Form von Bündeln oder Strängen vorliegen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Grlasfaserkörper mit Strängen von unterschiedlichen Mengen an Fasern. Schließlich umfaßt die vorliegende Erfindung auch die Verfahren zur Herstellung solcher Faserkörper.

Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ihre Durchführung vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, eng mit einer Vorrichtung zur Herstellung und zum Ausziehen kontinuierlicher Glasfasern, zur Sammlung dieser Fäden zu Strängen und zur Ablage der Stränge in einer kontinuierlichen Matte auf einem Bandförderer verbunden ist. · ■

Die derart hergestellten Faserkörper oder Matten eignen sich in erster Linie als Verstärkungsmittel in geformten Kunstharzkörpern,

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wie sie in Flugzeugen, Raketen, Automobilen, Booten, Tanks, Wochenenderholungsausrüstungsgegenständen, elektrischen Vorrichtungen und sonstigen Gerätschaften Verwendung finden. Man kann die erfindungsgemäß hergestellten Körper oder Matten jedoch auch sehr wirkungsvoll für Filter-, Schalldäram- und Wärme isolier zwecke, Dachplatten und nicht verwebte tuchartige Substanzen verwenden.

Fasermatten zur Verstärkung von Kunststoffgegenständen führen zu einer Verbesserung der Zugfestigkeit, der Schlagbeständigkeit, der Dimensionsstabilität und der Temperaturwiderstandsfähigkeit und darüber hinaus auch zu einer solchen der elektrischen Eigenschaften, der chemischen Indifferenz, der Wetterfestigkeit und der Fabrikationserleichterung.

Die obenangeführten Vorteile, die sich durch den Einbau_j/on__Glasr fasern in Kunststoffkörper erzielen lassen, sind allgemein bekannt. Es ergeben sich jedoch Probleme bei der vollständigen und raschen Benetzung des Fasereinsatzes durch den geschmolzenen Kunststoff und bei der Sicherstellung einer hochfein bearbeiteten Oberfläche auf dem geformten Produkt ohne unzumutbare Arbeitsleistung.

Es gibt auch Schwierigkeiten bei der Herstellung der Faserstrangkörper oder/-matten. Wegen der vergleichsweise grösseren Menge üblicher Glasfaserstränge^ sind sie nicht imstande, zur Bildung-

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einer zusammengefaßten Masse sich miteinander ohne Schwierigkeiten zu verschlingen. Außerdem kann man sie nicht so anordnen, daß sie in flacher Formation zu liegen kommen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Herstellung solcher Matten wegen öer Forderung nach Spezialausrüstung teuer und darüber hinaus langsam ist.

Ferner sind Fasermatten üblicher Ausführungsform wenig zusammenhaftend, weisen eine unregelmäßige oder ungenügende Zugfestigkeit auf, "besitzen Fehler in der Porosität und darüber hinaus Mangel bezüglich einer gleichmäßigen Dicke. Um die immer mehr steigenden Anforderungen nach höherer Zugfestigkeit erfüllen zu können, kommt man zwangsläufig auch zu der Forderung nach,einer "Verbesserung der Wirksamkeit der FaserverStärkung.

Demzufolge ist es Hauptziel der vorliegenden Erfindung, Faserkörper zu schaffen, die bessere physikalische Eigenschaften im endgültigen zusammengesetzten Formprodukt aufweisen, um das Herstellungsverfahren zu erleichtern und Faserkörper zu präparieren, die sich zur Herstellung einer glatteren, besser aussehenden endbearbeiteten Oberfläche eignen..

Weiter richtet sich die Erfindung auf ein Verfahren zur gleichzeitigen Erzeugung von Strängen mit unterschiedlichen Mengen kontinuierlicher Fäden auf einer Auf nähmeoberfläche.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung von Faserkörpern

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mit Oberflächenschichten aus Strängen von leichterem G-ewicht und geringerer Fadenmenge als bei den Strängen in (Leu inneren Teilen der Körper.

Die Erfindung richtet sich ferner auf ein Verfahren, "bei dem man mit schwereren Strängen arbeitet, ebenso wie mit Strängen oder Fadengruppen, die zu leicht wären,. um gesteuert ausgezogen werden zu können.

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Die Erfindung will ferner eine zusammengefaßte Matte oder einen Körper aus gebundenen Strängen schaffen, bei denen die Stränge in besonderer und vorangeordneter Weise zur Erzielung einer hohen Zugfestigkeit und Porosität aneinander zugeordnet'sind.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Matte aus ' faserigen Strängen auf einer durchlässigen Oberfläche eines Förderers durch Auftreffenlassen der Stränge auf dem Förderer ohne daß die Fäden oder Stränge sich in der durchlässigen Oberfläche • verstricken.

Allgemein gesehen richtet sich die Erfindung auf ein kontinuierliches wirksames Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung von Körpern aus Glasfasern.

Insbesondere ist Ziel der Erfindung die Schaffung eines Verfahrens gum Ausziehen kontinuierlicher Glasfaden, unterschiedlicher Sammlung der Fäden zu einer Vielzahl von Strängen und Ausrichtung

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dieser Stränge parallel amd eben nach vorne und rückwärts über einen Förderer zur Bildung einer Matte aus diesen Strängen.

Diese und andere Ziele und Vorteile werden wenigstens teilweise durch die Verwendung und besondere Anordnung einer Vielzahl von Produktionsanlagen erzielt, die im folgenden näher erläutert werden sollen und bei denen Zugräder zum Ausziehen kontinuierlicher Glasfaden vorgesehen sind. Außerdem sind gerillte Sammel- und Führungsschuhe zur Unterteilung der Glasfaden in eine Vielzahl von Strängen unterschiedlicher Größe vorhanden, Vorrichtungen mit denen die Stränge in enger Ausfluchtung in einer hin- und hergehenden Bahn über einen laufenden Förderer geric-htet werden, und schließlich Vorrichtungen zur Sammlung der Stränge als zusammengefaßte Matte auf dem Förderer.

Ein besseres Verständnis der Prinzipien der Erfindung ergibt sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Die Zeichnungen zeigen in

Fig. 1 eine» Seitenansicht eines Teiles einer Produktionsanlage mit einer Einrichtung zur Durchführung der Erfindung}

Fig. 2 einen etwas vergrösserten senkrechten Schnitt durch die Produktionsanlage nach Fig. 1 zur Wiedergabe der beiden Zugscheiben und der dazugehörigen Apparatur zur Sammlung der Fäden in Stränge und zur Weiterlieferung der Stränge auf einen Förderer j

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Pig. 3 eine weitere vergrösserte Seitenansicht einer der Scheiben

nach Pig. 2 bei der Aufnahme von Strängen von einem Sammelschuh;

Pig. 4 eine im Maßstab der Darstellung nach Pig. 3 entsprechenden Vorderansicht der Ausziehscheibe;

j Pig. 5 und 6 vergrösserte Ansichten des Sammelschuhs und des dazugehörigen Schlichteapplikators unter Wiedergabe von zwei verschiedenen Padensammeleinrichtungen;

Pig. 7 eine etwas schematische Darstellung einer Gruppe von Strängen, wie sie auf den Förderer gelangen;

Pig. 8 einen einzelnen Strang mit den sich bei ihm bildenden Schlingen und Schlaufen nach vorne und rückwärts beim Ablegen in einer Bahn, die den Förderer winkelig kreuzt;

des
Pig. 9 eine schematische leildarstellung/Niederschlagsmusters eines Bandes von sieben Strängen, die kreuzweise auf dem Förderer abgelegt werden;

Fig. 10 und 11 Schnitte durch zwei verschiedene Faserkörper, wie sie sich gemäß der Erfindung herstellen lassen; und in

Fig. 12 eine schematische Darstellung des Musters, das beim Ab-

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legen einer Gruppe von zehn Strängen entsteht, von denen vier größer als die restlichen sechs Stränge sind.

Die Fasermattenhersteilungsanlage nach Pig. 1 enthält einen Teil aus einer Reihe von das geschmolzene Glas zuführenden Büchsen 21, die von üblichen Glasschmelzbehältern herabhängen, welche nicht dargestellt sind.

Aus den kleinen Öffnungen der Büchsen 21 werden fortlaufende Fäden 23 ausgezogen. Als Beispiel sei erwähnt, daß in jeder Büchse 405 Öffnungen vorgesehen sind und die daraus gezogenen Fäden einen durchschnittlichen Durchmesser von 25 χ 10~5 - 50 χ 10"^ aufweisen.

Auf die Fäden wird beim Durchgang über die Bänder 24 eines üb-

liehen Schlichteapplikators 25 eine Schlichte oder ein Bindemittel aufgebracht.-Die Schlichte kann lediglich Wasser sein, um die Reibung zwischen den Fäden beim anschließenden Zusammenfassen zu einem Strang zu vermindern. Im allgemeinen ist jedoch eine komplexere Schlichte erforderlich, um das Haften der Fäden zu begünstigen, sobald sie zum Strang zusammengefaßt werden. Außerdem soll das Haften der Stränge aus den Fäden auf den Oberflächen der Ausziehräder verbessert werden. Wenn die hergestellte Matte+ schließlich mit einem Kunstharz vereinigt werden soll, dann ist es auch wünschenswert, in der Schlichte ein Kopplungsmittel vorzusehen, welches das Benetzen der Stränge durch das Harz erleichtert.

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Eine bevorzugte Ausführungsform des Bindemittels ist eine solche, die ausreichende Haftfähigkeiten nach dem Aushärten beibehält, um die Bindung der Stränge in der Matte, zu der sie auf dem Förderer oder dergl. gesammelt werden, zu unterstützen. Ein solches Bindemittel hat den zweifachen Zweck des Zusammenhaltena der Fäden im Strang und der Bindung der Stränge in einem fertigen vereinigten Körper.

Wird das flüssige Bindemittel durch einen Bandapplikator aufgebracht, dann kann es auf den absteigenden strangbildenden Fäden gleichmäßig und genau bemessen verteilt werden. Gute Ergebnisse erzielt man mit einem flüssigen Bindemittel mit 5 Gew.?i eines Harzes oder eines anderen Bindemittelgrundbestandteiles in Dispersion in einem wässrigen Träger, der praktisch die gesamten anderen 95 Gew.$ der Zusammensetzung ausmacht mit Ausnahme einer vergleichsweisen geringen Menge von Kupplungs- und Schmiermittelbestandteilen. Als Grundbestandteil des Bindemittels haben sich Polyesterharze,-Phenolharze, Azetatharze und Acrylharze bewährt.

Man kann auch andere Überzugsmittel zum Aufbringen des Bindemittel.· auf die Fäden verwenden. Andere Verfahren verwenden Sprühvorrichtungen, Tauchbehälter und stationäre Filzapplikatoren. Man kann auch trockene Bindemittelteilchen in die Matte schütten.

Es ist jedoch wichtig, daß der Bindemittelüberzug oder -film gleichmäßig, kontinuierlich und nicht übermäßig stark ist. Die

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verschiedenen Schmier-, Kopplungs- und Bindefunktionen des Bindemittels sind somit gleichmäßig über die Länge der kontinuierlichen Fäden und Stränge wirksam, mit denen das Bindemittel kombiniert. Ein Riemenapplikator hat sich als "besonders praktisch zur Sicherung der gewünschten kontinuierlichen und gleichmäßigen Merkmale des Bindemittelüberzuges erwiesen.

Palis die Bindung der Stränge allein von dem flüssigen Bindemittelüberzug auf den Strängen abhängt, dann sollte der Anteil der festen Harzkomponentes, der auf den Strängen verbleibt, ca. 3 Gew.$ der Stranganordnung selbst für Bindemittelmaterial höchster Wirksamkeit betragen. Für andere weniger wirksame Materialien kann der Anteil 5 oder mehr Prozent betragen.

die Matten unmittelbar unterhalb der Glasfadenher Stellungsstationen erzeugt werden, kann man eine allgemein verwendete Schmiermittelkomponente der Schlichte weglassen. Der Einbau eines solchen Schmiermittels hat sich als erforderlich erwiesen zur Verbesserung der Terarbeitbarkeit der Stränge, wenn die Stränge anschließend weiterverarbeitet, beispielsweise verlegt oder verdrillt werden sollen, ist jedoch in anderen Fällen nicht erforderlich und stört manchmal sogar eine wirksame Benetzung der Stränge durch das Kunstharz.

Die Fäden jeder Ausziehbüchse werden nach dem Aufbringen des Bindemittels zur Herstellung einer Anzahl von Strängen gruppiert, die einzeln voneinander getrennt werden, wenn sie in den Rillen über

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die entsprechenden Sammelschuhe 27b, 27 und 27a laufen. Die erste Unterteilung der Fäden in Stranggruppen erfolgt von Hand bei Beginn der Produktion.

Bei dem in Pig. 1 wiedergegebenen Verfahren werden die Fäden \oa den letzten drei Büchsen 21 - auf der rechten Seite des Betrachters - in zehn Gruppen gesammelt, die als Stränge in getrennten Rillen der Sammelschuhe 27b zusammengefaßt werden. Bei einer gleichmäßigen Unterteilung der von den 405 Öffnungen jeder Büchse kommenden Fäden enthält jeder der zehn Stränge ca. 40 oder 41 Fäden.

Die Fäden von den nächsten beiden Büchsen werden in sechs Gruppen auf Saiamelschuhen 27 gesammelt und jeder fertige Strang ist starker und enthält annähernd 67 Fäden.

Von der letzten Büchse der wiedergegebenen Anordnung werden alle Fäden auf dem Schuh 27a zu einem einzigen Strang vereinigt. Ein solcher Strang weist nach der diesjährigen Praxis die übliche Größe auf, hat jedoch ein maximales Gewicht bei den bevorzugten Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung.

Man kann verschiedene zusätzliche Büchsen und verschiedene Fadengruppierungen aus diesen Büchsen in dem nicht gezeichneten Teil der Büchsenreihe nach Fig. 1 vorsehen. Eine mögliche Anordnung enthält beispielsweise sechs Büchsen, wobei die Fäden in der gleichen Unterteilung gesammelt werden, wie sie im Zusammenhang

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mit den sechs beschriebenen Büchsen erläutert wurde, jedoch die Gruppenunterteilungen in umgekehrter Reihenfolge verlaufen.

Die Stränge 28 aus den letzten drei Büchsen der Reihe in Richtung auf die rechte Seite der Pig. 1 laufen nach unten über gerillte Führungsechuhe und Leerlaufräder, bevor sie über die Zugscheiben 35 ausgezogen und von dort nach unten gerichtet werden.

In ähnlicher Weise erreichen die Stränge 29 und der Einzelstrang 30 aus den verbleibenden Büchsen der Anordnung nach Fig. 1 die Zugscheiben 36 und 37 und werden von dort nach unten gerichtet. Die Zugscheiben oder Walzen werden durch paarweise zwischen benachbarten Zugscheiben in Längsrichtung der Anlage angeordneten Motore: angetrieben.

Das Zusammenwirken von Strang und Oberfläche einer Zugscheibe liefert die Zugkraft zum Ausziehen der Glasfäden aus den kleinen Schmelzglasströmen, welche aus den Öffnungen in der Ofenbüchse austreten. Dieses Haften der Stränge an der Zugscheibe geht offenbar auf die Klebekraft des von den Strängen mitgenommenen Bindemittels aus, wozu noch Anziehungskräfte aus der Luft und der Oberfläche hinzukommen.

Die von den Zugwalzen weitergeleiteten Stränge werden auf dem Kettenförderer 61 zu einer kontinuierlichen Hatte 60 abgelegt. Diese Matte wird durch einen Ofen 65 auf dem Förderer 67 zum Aushärten der Bindemittelkomponente geführt, die von den Applikatoren

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25 geliefert wird. Die Bindemittelkomponente kann auch ein pulverförmiges Bindemittel sein, das in die Matte eingeführt worden ist. oder eine Kombination von aus zwei Quellen stammenden Bindemitteln.

Die Matte 60 wird aus dem Ofen durch Zugwalzen 69 ausgezogen und nach dem Beschneiden der Kanten durch ein Paar von Schneidscheiben 71 und dazugehörigen Rillenscheiben 73 über einen Beobachtungstisch 75 geführt und zu einer Rolle 76 auf einer Aufwickelvorrichtung 77 aufgewickelt.

Einzelheiten der Zugscheiben oder -walzen, der Ausrichtungsschuhe und der Leerlaufräder oder Scheiben und bezüglich des Antriebes der Stränge nach unten durch die Zugscheiben zur Sammlung auf dem Förderer sollen im folgenden anhand der vergrösserten Darstellungen nach den Fig. 2, 3 und 4 näher beschrieben werden.

In dem senkrechten Schnitt nach Pig. 2 erkennt man das mittlere Paar der Büchsen 21 nach Fig. 1 und die dazugehörige Vorrichtung mit jeweils einem Paar von Zugscheiben 35 und 36 zum Ablegen der Stränge auf dem Förderer. Die Zugscheibe 36 mit den damit zusammen-' wirkenden Elementen der Anlage ist vergrössert in den Figuren 3 und 4 wiedergegeben. Da die beiden Scheiben und die dazugehörige Apparatur vollständig im Aufbau und in der Funktion identisch sind, bezieht sich die Beschreibung der Scheibe 36 allgemein auch auf die die Scheibe 35 enthaltende Vorrichtung.

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Vom Führungsschuh 31, welcher ähnlich dem Samuelschuh 27 gerillt ist, um die Stränge im Abstand zu halten, laufen die Stränge 29 über die nicht angetriebene Scheibe 33 und über und um eine Zugscheibe 36. Die Stränge werden von der Zugscheibe an einem sich bewegenden Punkt gelöst, der sich über einen Bogen auf dem Umfang der Scheibe hin- und herbewegt. Dieses Lösen erfolgt durch aufeinanderfolgendes Vorspringen von Fingern 83 des hin- und herschwingenden Speichenrades 39» das innerhalb der Scheibe sitzt und die Pinger durch die Schlitze 41 in der Zylinderoberfläche der Scheibe austreten läßt. Die Stränge werden so kinetisch nach unten tangential von der Scheibe gerichtet und zwar in einer Bahn, die sich über den Förderer 61 vor- und zurückbewegt.

Die Rückseite jeder Zugscheibe ist mit einer unabhängig montierten, hin- und herschwingenden Rückplatte 42 (Fig. 3-) abgedeckt, auf der das zugeordnete Speichenrad sitzt. Die Rückplatte 42 der die Zugscheibe 36 enthaltenden Anordnung wird bogenförmig durch einen nach rückwärts vorspringenden Finger 43 hin- und herbewegt, letzterer wird angetrieben mit Hilfe eines Druckmittelzylinders oder einer anderen nicht gezeichneten Vorrichtung, welcher über den Dreiecklenker 45 wirkt, der auf einer Schiene 47 auf dem Grundrahmen 49 schwenkbar gelagert ist, wie man aus Fig. 2 erkennt. Die Kolbenstange eines Zylinders oder eine ähnliche Vorrichtung ist an den Dreiecklenker 45 durch die Lenkerstange 46 angeschlossen. Der Träger 49 sitzt auf der Plattform 50, welche auch die andere Zugscheibe 35, den Motor 38 und weitere Einrichtungen aufnimmt. Die Plattform 50 ruht auf dem Zwischenboden 52.

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Über die Verbindungsanordnung 55 mit dem Spannschloß 56 wird dz.e Querbewegung des Dreiecklenkers 45 auf eine Stange 43 übertragen, um die Rückplatte und das Speichenrad 39 innerhalb der Zugscheibe 35 bogenförmig hin- und herzuschwingen. Diese Schwingbewegung erfolgt vorzugsweise auf einem Boden von annähernd 57°. Wegen der einfachen, die Schwingbewegung beider Speichenräder hervorrufenden Mittel läßt sich ihre Zusammenarbeit sehr genau synchronisieren.

Die Gruppe von Strängen 58, weiche durch die Zugscheiben nach unten gezogen werden und die Stränge von irgendv/elchen anderen Zugscheiben vor oder hinter diesem Paar werden in einer Matte 60 auf einem laufenden Förderer 61 gesammelt, der vorzugsweise eine Kohlenstoff stahlkettenkonstruktion ist. Die Seitenschilde 63 definieren die Kanten der Matte 60 und verhindern ein unerwünschtes seitliches Überlaufen der Stränge. Im allgemeinen genügt eine Höhe von ca. 60 cm für diese Schilde.

Die Breite des von der Matte abgedeckten Förderers beträgt in diesem Falle ca. 135 cm, kann jedoch über einen weiten Bereich geändert werden, indem man die Schwingbogenlänge der Speichenräder und den Abstand der Zugscheiben oberhalb des Förderers ändert. Die Seitenschilde 63 sind einstellbar montiert, so daß ihr Abstand j geändert werden kann, um ihn der Breite des abgelegten Materials anzupassen. Gewöhnlich liegt die angewandte Breite zwischen Exstrer;. grenzen von 60 cm und 270 cm.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform haben die Zugscheiben einen •Durchmesser von ca. 12 cm und eine Reihe von Umfangsquerschlitzen 41 mit einer Länge von annähernd 28,5 mm, einer Breite von ca. 4,7 mm und einen Abstand von ca. 8 mm. Für eine große Anzahl von Strängen oder zur Aufnahme eines Fächers aus Fäden im Zusammenhang mit Strängen, können die Zugscheiben beträchtlich breiter und die Schlitze entsprechend langer sein. Um den Verschleiß herabzusetzen, erhält die Strangaufnahmeoberfläche der Zugscheiben einen harten Überzug, beispielsweise einen elektrolytischen Niederschlag von •Aluminiumoxyd oder einen Überzug aus Nickelphosphat.

Der Hauptteil des Speichenrades 30 weist in diesem Fall einen Durchmesser von ca. 95 mm auf, wobei sich dieses Rad in radialer Richtung etwas mehr als 20,6 mm vom Rande des Hauptteiles erstreckt. Die äußeren Teile der Finger sind allgemein rechteckige Scheiben j mit einer Breite von 25 mm und einer Dicke von 0,6 mm. Ca. 3,2 mm des äußeren Endes der Finger erstrecken sich aus den Zugscheibenschlitzen an der Stelle ihres größten Vorsprunges.

Die Bewegung der Finger 83 in die Schlitze 81 und ihr vorübergehendes Vorstehen durch die Schlitze zum Lösen der Stränge wird durch eine entsprechende Antriebsverbindung zwischen Zugscheibe und Speichenrad synchronisiert. Diese Vorrichtung kann eine Zahnscheibe aufweisen, die auf der Nabe der Zugscheibe montiert ist, wobei ein Abstimmriemen zwischen diesen beiden Scheiben und einer Scheibe auf der Welle läuft, auf der das Speichenrad drehbar gelagert ist.

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Bei der hohen Umfangsgeschwindigkeit der Zugscheiben, die mit 2 000 Umdrehungen pro Minute angetrieben werden, werden die Stränge kraftvoll in geraden tangentialen Linien von dem schwingenden Ablösepunkt ausgeschleudert, der durch die Pinger des Speichenrades gegeben ist. Die kinetische Energie der Stränge läßt sie somit eine gerade Strecke bis zum Bereich der Fördereroberfläche durchlaufen. Hier legen sie sich selbst in Schlingen- oder Schlaufenform, wobei jeder Strang ein eigenes Muster einnimmt. wie man aus Pig. 8 erkennt. Die Stränge verschlingen und überlappe;! sich dabei mit den Strängen anderer Sätze, wie es aus Fig. 7 und auch schematisch aus Pig. 9 zu entnehmen ist.

Der Abstand der Zugscheiben oberhalb des Förderers und die Umlaufgeschwindigkeit der Scheiben sind so bezüglich der besonderen Eigenheiten der abzulegenden Stränge gewählt, daß die Stränge mit ausreichender Kraft auftreffen, um sich als Band von den allgemeinen konstanter Form und in im wesentlichen regelmäßigen Bahnen auf der Oberfläche des Förderers oder einer anderen Sammelfläche abzulegen.

Jeder Stranggruppe wird auf diese Weise über dem Förderer in einem hin- und herlaufenden Streifen in einem sich konstant wiederholenden Muster und mit im wesentlichen stetigen Dimensionen abgelegt. Ein großer Bereich der wechselseitigen Beziehungen läßt sich zwischen den durch die verschiedenen Zugscheiben dieses Systems abgelegten Streifen erreichen, jedoch erhält man immer ein gleichmäßig

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reproduzierbares Produkt durch Verkettung des Systems in die dynamische Beziehung, die sich als diejenige herausgestellt hat, welche das besondere gewünschte Mattenmuster produziert.

Bei einem Ausgleich der verschiedenen Faktoren, die erforderlich sind, um die richtige kinetische Energie zum Austragen der Stränge in einem abhängigen regelmäßigen Muster auf die Fördereroberflache zu erzielen, hilft das Ablegen der Stränge in engen Bogen wesentlich, um eine richtige Bandbildung zu erzeugen. Offensichtlich nimmt jeder Strang während seines mit hoher Geschwindigkeit erfolgenden Abstieges Luft mit und diese Luft dient dazu, um die benachbarten Stränge auszuziehen oder zusammenzuhalten. Die Strang gruppe läuft ferner als einzelner Strang, bevor sie ihr Moment und ihre Richtungsregelmäßigkeit verlieren, da der Verzögerungseffekt der dünnen Luftwand, welche die Stränge trennt durch den vereinigten Zug der Stränge auf die Luft reduziert wird.

Der Gesamtwiderstana gegen die Gruppe ist somit wesentlich geringer als der Gesamtwiderstand, der bei der gleichen Anzahl von einzeln laufenden Strängen auftreten würde.

Wenn die Stränge die Nachbarschaft der PÖrdereroberfläche erreichen, haben sie ihre kinetische Energie fast vollständig durch den Luftzug und möglicherweise durch einen Bremseffekt verloren, welcher nach oben durch die unmittelbar vorherlaufenden abgelegten Strangteile übertragen wird. Da in Längsrichtung die Stränge wesentlich die Länge des Weges überschreiten, auf dem sie verlegt

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werden, müssen sie zwangsläufig eine Schlaufenform annehmen. Diese unregelmäßige Verschlaufung wird auf der Oberfläche des Förderers eingeleitet und ist durch unregelmäßig geformte acht-artige Figuren mit Schlaufen charakterisiert, die sich seitlich erstrecken, "beispielsweise ca. 25 μ und mehr von der vorhergehenden vergleichsweise geraden Bahn des Stranges. Die Schlaufen der benachbarten Stränge und möglicherweise aller Stränge eines Streifens sind vielfältig miteinander verflochten, so daß sich der niedergelegte Streifen ergibt,

Bei der Mattenherstellungsanlage nach Fig. 1 ist angenommen, daß die volle Reihe der Büchsen und Strangsammelvorrichtungen doppelt bezüglich der wiedergegebenen sechs Anordnungen ist, wobei jedoch die Aufeinanderfolge der Stränge in umgekehrter Reihe erfolgt.

Mit einer solchen Anordnung werden zuerst drei Bänder von jeweils zehn Strängen auf dem Förderer abgelegt. In jedem Strang befinden sich lediglich vierzig oder einundvierzig Fäden. Wenn die Fäden einen Durchmesser von ca. 0,012 mm aufweisen, dann besitzen die einzelnen Stränge grob gerechnet einen solchen von ca. O,125mrn. Es handelt sich dabei um vergleichsweise feine Stränge, die einen niedrigen Oberflächenteil für die Matte bilden, was zu einer glatteren Außenoberfläche eines Formproduktes beiträgt, in dem die Matte als Verstärkungselement Verwendung findet.

Da diese Stränge nur ein sehr geringes Gewicht aufweisen, laufen sie nicht mit großer Energie, wenn von den Zugscheiben kommen,

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ind werden deshalb nur mit geringer Kraft auf dem Förderer abgelegt. Auf diese Weise wird eine Verschiingung rait den Maschen des Förderers vermieden. Die üblicheren schwereren Stränge dringen in die Öffnungen des Förderers beim Auftreffen ein, was dazu führt, daß die Hatte beim Entfernen vom Förderer aufgebrochen wird.

Die nächsten beiden Bänder aus Strängen sind schwerer, da sie annähernd 68 Fäden enthalten und einen Durchmesser von ca. 0,15 rn aufweisen. Diese Stränge liefern zusammen mit den zwei extra schweren einzeln austretenden Mittelsträngen 30 und den nachfolgenden beiden Bändern 29 mit 68 Fäden eine bessere Festigkeit und Formbarkeit für die Hatte und darüber hinaus eine offesnere Struktur zum leichteren Eindringen des verflüssigten Harzes bei der Formgebung. Die letzten Sätze leichterer Stränge 28 liefern die glattere Oberflächentextur für die Oberseite der Hatte.

In Fig. 6 ist ein Teilschnitt durch eine Matte 60b wiedergegeben, wie sie sich mit der Vorrichtung nach Fig. 1 herstellen läßt. Die Oberflächenschichten 80 enthalten die leichten Stränge 28, während sich der Mittelteil 82 aus den einzeln abgegebenen Strängen 30 zusammensetzt. Die Schichten 84 in der IJähe der Oberflächenschichten sind aus den Strängen 29 mit mittlerem Gewicht zusammen gesetzt.

Die Matte 60a nach Fig. 10 enthält nur Oberflächenschichten 80

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aus leichten Strängen und einen Mittelteil 82 aus schweren Strängen.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Basis eines großen und kontinuierlichen Volumens ist eine Produktionsanlage mit einer Reihe von zwanzig Büchsen möglich. Dabei kann man alle oder nur einen Teil der Büchsen je nach der Dicke und Natur der herzustellenden Matte in Betrieb nehmen. Die Menge * und Größe der Stränge, in die die von den Büchsen kommerdsn Fäden gesammelt werden, läßt sich ändern, um zu unterschiedlichen Kombinationen zu kommen. Breite Zugscheiben, Sammelschuhe und Ausrichtschuhe eignen sich zur Aufnahme eines oder einer Vielzahl von Strängen je nach Bedarf.

Ist eine Gruppe von leichten Strängen für eine Textuf entweder in den Oberflächenteilen oder über eine Mattenkonstruktion erforderlich, die kein ausreichendes Gewicht aufweist, um wirksam und ohne Ablenkung in einem besonderen Muster abgelegt zu werden, dann kann man eine Anzahl von schweren Strängen in die Bänder aus diesen Strängen einbauen. Die kinetische Energie solcher schweren Stränge führt die leichteren Stränge auf einem geraden Weg zum richtigen Ablegen der ganzen Gruppe oder des Bandes aus Strängen. Eine solche Anordnung in ziemlich verkleinertem und unähnlichem Maßstab erkennt man aus Fig. 6. Die dort wiedergegebenen zehn Stränge 28 enthalten vier Stränge mit sechs Fäden und sechs Stränge mit drei Fäden.

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Die Anordnung der Zugscheibe in einem Abstand oberhalb des Förderers und ihr Antrieb mit einer Geschwindigkeit zur gleichmäßigen Lieferung der schwereren Stränge auf die Fördereroberfläche treibt auch die dazwischenliegenden leichteren Stränge zusammen mit ihnen an. Eine schematische Darstellung eines Teiles eines abgelegten Streifens aus einem solchen Strangband erkennt man aus Fig. 12. In dieser theoretischen Wiedergabe ist die Ueigung der leichteren Stränge, sich enger und um die schwereren Stränge zu bewegen, nicht dargestellt.

Sehr feine Stränge und selbst locker gruppierte Fäden können so in ein ausgelegtes Band oder Bündel zum Ablegen auf eine Aufnahmeoberfläche eingebaut werden. Während sich Glasfasern wegen ihres Gewichtes für schwere Stränge bestens eignen, können die leichterer Fäden auch aus organischem oder anorganischem anderem "Material bestehen, beispielsweise Wolle, Baumwolle, Acrylfäden, Seidenfäden, Saranfäden, Nylon, Aluminiumsilikatfäden, Asbest, aber auch Glas.

Die Kombination von leichten und schweren Fäden von jeweils einer , Reihe von Zugscheiben hat den Vorteil gegenüber einer Reihe, in der die meisten Scheiben einzeln auf die Stränge bestimmter Größe beschränkt sind, daß ein Fehler oder Ausfall einer oder mehrerer Scheiben das Verhältnis zwischen leichten und schweren Strängen in der abgelegten Matte nicht ernsthaft beeinträchtigt. Sollte beispielsweise eine Scheibe ausfallen, die nur feine Stränge für eine Mattenoberfläche liefert, dann würden die schweren Stränge von der

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nächsten Scheibe das Oberflächenmat.erial bilden. Wenn jedoch verschiedene aufeinanderfolgende Scheiben eine ähnliche Kombination von leichten und schweren Strängen liefern, dann hat die Unterbrechung der Wirkungsweise einer dieser Scheiben nur einen quantitativen, aber keinen qualitativen Effekt.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Anziehung w und Untermischung der leichten Stränge oder anderer fadenartigen Elemente um und mit den grösseren Strängen. Letztere sind somit wenigstens teilweise durch das leichtere Material umgeben. Wegen ihrer Fahrigkeit Zugfestigkeit und Formbarkeit zu verleihen, können dann die grösseren Stränge in Oberflächenteilen der Matte infolge ihrer Umhüllung durch die leichten Stränge verwendet werden Ein Extremfall eines solchen Zusammenwirkens ist ein einziger Strang mit einem schweren Strang als Kern und leichten Strängen oder anderen F"adenelementen, die kontinuierlich mit diesem Kern verflochten sind und einen äußeren wolligen Überzug bilden, so daß eine Art Wollgarn entsteht. Für die normalen Textilzwecke, insbesondere für gröbere Gewebe, beispielsweise Polstermaterial, Teppiche, läufer oder dergl. können Fadenelemente aus Wolle, Nylon oder anderen Fasern erwünscht sein, um eine attraktive und weiche Oberfläche zu liefern.

Zusammengefaßt läßt sich feststellen, daß durch die Erfindung zusammengesetzte Faserkörper mit bestimmten Schichten und nicht nur verschiedenen Größen oder Gewichten von Strängen oder anderen

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Faserelementen in verschiedenen Schichten, sondern auch in Kombination mit der gleichen Schicht geschaffen v/erden.

Man erkennt ferner, daß die Erfindung auch Verfahren zur Herstellung solcher Faserkörper umfaßt, einschließlich des Einbaues schräg geneigter leichter Fäden mit kraftvoll ausgestoßenen vergleichsweise schweren Strängen und der Verflechtung.solchen leichten Materials verschiedenartigster Zusammensetzung mit Kernsträngen.

Obwohl man Zugscheiben oder Walzen am zweckmäßigsten verwendet, um die mehrfädigen Stränge nach unten zu richten, können auch Luftdüsen dem gleichen Zweck, allerdings nur in begrenztem.Ausmaße, dienen. Eine solche Einrichtung bringt die Stränge und anderen Fadenelemente zu einer kompakteren Gruppierurig und eignet sich deshalb nicht in vollem Umfange zum Ablegen genau eingestellter Schichten, wie es bei Zugscheiben oder Zugwalzen der Fall ist, wenn letztere so angeordnet sind, daß sie ebene Strangbänder liefern.

Während es in wirtschaftlicher Hinsicht erwünscht ist, den die Stränge ablegenden Apparat in der Nähe der die Fäden liefernden Vorrichtung aufzustellen, können die Stränge oder anderen Fäden auch von Spulen oder anderen Verpackungsvorrichtungen geliefert werden.

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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die wiedergegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann in dem Fachmann naheliegender Weise beliebig geändert werden.

- Patentansprüche -

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Claims (14)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Faserkörpers, dadurch gekennz eichnet, daß ein erster Satz von Strängen aus kontinuierlichen Fäden in enger Anordnung auf einer Aufnahmeoberfläche abgelegt und dann ein zweiter Satz von Strängen aus kontinuierlichen Fäden in enpr Anordnung über den ersten Satz der Strange abgelegt wird, wobei sich die Stränge der entsprechenden Sätze allgemein im Gewicht bzw. in der Menge unterscheiden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Fäden in den Strängen wesentlich verschieden ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in unterschiedlichen Mengen zu Strängen gesammelt werden.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Anzahl der Stränge eine beträchtlich grössere Anzahl an Fäden als der Rest der Stränge aufweist.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche. dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden in Gruppen nebeneinander unterteilt werden.

BAD OFHGiNAL

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6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge in. einem im wesentlichen ebenen Band auf die Aufnahmeoberfläche auftreffen.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeicJl·' net, daß sich die Größe der Stränge quer über das Band ändert.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die schwereren Stränge an den Seitenkanten des Bandes befinden.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehr leichte Stränge als schwere Stränge vorhanden sind.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr leichte Stränge zwischen benachbarten schweren Strängen zu liegen kommen.

11. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmehrfadenstrang aus Glasfäden oder -fasern und die kleineren Paserkörper aus organischen Fäden oder Pasern bestehen.

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12. Nach einem oder mehreren der vorhergehenden Verfahren hergestellter Faserkörper, insbesondere gekennzeichne durch Außenschichten aus leichteren Fäden und wenigstens einer Hittelschicht aus schwereren Fäden.

13. Faserkörper nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden oder Stränge kontinuierlich von einer leichteren Sorte an der Außenseite zu schwereren Sorten an der Innenseite übergehen.

14. Faserkörper, gekennzeichnet durch einen vergleichsweise schweren Strangkern und leichten Faserkörpern, die diesen Strangkern umgeben.

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