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Die Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von Glasfasen-naterial,
insbesondere auf einen als »Formrohr« bezeichneten Träger zum Aufwickeln frisch
gesponnener Glasfaser oder -fäden.
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Beim Spinnen von Glasfasern zur Verarbeitung in Textilmaterial, beispielsweise
Garne od. dgL, wird geschmolzenes Glas durch kleine Perforationen einer als Spinndüse
bezeichneten Platte in Form fortlaufender Fäden gezogen, die bei Berührung mit der
Luft erstarren. Diese kontinuierlich gezogenen Fäden werden auf einen rohrförmigen
Träger in Form einer flexiblen zylindrischen Hülse aufgewickelt, die als »Formrohr«
bezeichnet wird. Beim Glasfaser-Spinnvorgang befindet sich das Formrohr auf eine
Spindel aufgeschoben, die mit hoher Drehzahl, häufig bei etwa 8000 bis
10 000 U/min und mehr, rotiert. Die aus der Spinndüse kommenden Glasfäden
werden deshalb auf das Rohr mit relativ großer Lineare geschwindigkeit aufgewickelt,
etwa bei 3000 bis 3700 m/min. Die Formrohre werden nicht nur für diesen
Aufwickelvorgang, sondern auch für nachfolgende Auf- und Abspulvorgänge benutzt.
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Wegen der hohen Drehzahl und rauhen Bedingungen im Betrieb dieser
Formrohre müssen sie erhebliche Widerstandsfestigkeit besitzen und sollten in ihrem
Aufbau und vom verwendeten Material her relativ billig sein, sich andrerseits jedoch
zur längeren bzw. mehrmaligen Benutzung eignen. Ferner müssen die Formrohre an ihrer
Außenseite besondere Eigenschaften aufweisen, die auf ihre Anwendung zum Auf- und
Abwickeln von Glasfasermaterial abgestimmt sind. Allgemein kann gesagt werden, daß
solche Rohre eine relativ glatte Außenfläche besitzen sollten, damit sich die Glasfasern
leicht abwickeln lassen; gleichzeitig sollte die Außenfläche jedoch eine ausreichende
Rauhigkeit besitzen, damit sich die Glasfasern ohne besondere Schwierigkeiten aufwikkeln
lassen. Zusätzlich sollten die Rohre ein leichtes Gewicht aufweisen, um Verformungen
auf Grund von Zentrifugalkräften zu vermeiden, die bei den genannten Drehzahlen
erhebliche Werte erreichen. Ferner sollten die Fonnrohre eine hohe Widerstandsfestigkeit
gegen Druckkräfte besitzen, die durch die fest aufgewickelten Fasern entstehen,
damit der Rohrquerschnitt in seiner Form auch nach dein Abziehen von der Spindel
erhalten bleibt. Andererseits ist eine ausreichende Flexibilität und Elastizität
erforderlich, damit die Rohre für weitere Verwendung leicht aus dem aufgewickelten
Glasfaserknäuel herausgezogen werden können.
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Zwei zur Herstellung solcher Forinrohre üblicherweise verwendete Materialien
sind einfaches Papier oder Karton sowie Kunststoff, z. B. Polyäthylen, die jedoch
beide zum Teil unbefriedigende Eigenschaften besitzen. Obwohl ein allein aus gewöhnlichem
Karton bestehendes Forinrohr im allgemeinen zufriedenstellend bei seinem ersten
Einsatz verwendbar ist, sind mangelnde Festigkeit und mangelnde Flexibilität die
Ursachen dafür, daß bei Weiterverwendung ein schneller Verfall einsetzt. Dieser
schnelle Verfall von Formrohren aus Pappe oder Papier dürfte in erster Linie darauf
zurückzuführen sein, daß die Zellstofffasem auf Grund der Biege- und Knickvorgänge
brechen. Formrohre aus Fasermaterial, wie Pappe und Papier, müssen deshalb nach
kurzer oder einmaliger Benutzung ausgewechselt werden, was zu besonderen Kosten
bzw. zur Verteuerung der Herstellung von Glasfasern führt, selbst wenn man die niedrigen
Herstellungskosten solcher Papierrohre berücksichtigt. Formrohre aus Kunststoff
sind zwar ebenfalls mit gewissem Erfolg zur Anwendung gekommen; die starken Beanspruchungen
führen jedoch häufig zu einem Aufplatzen der Formrohre als Folge der Zentrifugalkraft,
wodurch nicht nur eine Gefahrenquelle. sondern auch eine erhebliche Verteuerung
auf Grund der großen Herstellungskosten von Kunststoffrohren entsteht.
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Ziel der Erfindung ist deshalb ein neuartiges Verfahren zur Herstellung
nicht starrer Formrohre, deren Oberfläche zur Anwendung beim Spulen oder Wikkeln
von Glasfäden oder -fasern besonders geeignet ist. Für ein solches nicht starres
Formrohr soll eine Kombination von zwei Fasermaterialarten benutzt werden, die dahingehend
zusammenwirkt, daß hohe Festigkeit und Flexibilität gewährleistet sind und das Formrohr
sich wiederholt bei minimaler Abnutzung verwenden läßt. Das Herstellungsmaterial
soll leicht erhältlich bzw. herstellbar und billig sein und sich auf einfache Weise
auf einer üblichen Wendelrohr-Rohrwickelmaschine herstellen lassen.
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Das Verfahren zum Wickeln des nicht steifen Formrohres als Träger
für aufzuwickelnde Glasfasern geht in einem schraubenförmigen Wickelvorgang von
wenigstens einem Streifen aus faserhaltit' Crem Material, beispielsweise Papier,
vor sich. Ein Streifen aus nichtgewebtem Textilmaterial, das mit einem geeigneten
Harz getränkt ist, wird anschließend schraubenförmig über das Papierrohr gewickelt,
und zwar noch während des Wickelvorgangs für dieses Papierrohr. Darüber wird noch
eine Lage aus glattem rutschigem, wieder abnehmbarem Material gewickelt, worauf
man das Harz zum Erhärten bringt. Das sich in der Lage aus nichtgewebtem Textilmaterial
befindliche Harz bewirkt eine Klebverbindung mit dem darunterliegenden Papierrohr.
Wenn das Harz abgebunden hat, wird die Lage des ablösbaren Materials abgewickelt
und weggeworfen. Das entstehende Formrohr umfaßt somit wenigstens eine innere schraubenförmig
gewickelte Papierlage sowie eine äußere Lage aus mit Harz getränktem nichtgewebtein
Textilmaterial mit einer harten, gleichmäßig glatten, geschichteten Oberfläche,
die von dem wieder abgewickelten Material aufgedrückt worden ist. Das so hergestellte
Forinrohr ist ausreichend flexibel, um in Längsrichtung so weit zusammengedrückt
werden zu können, daß es aus einem aufgewickelten Glasfaserknäuel herausgezogen
werden kann.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in seinem Aufbau und seiner Ausführung
nachfolgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine
schematische Darstellung einer Rohrwickelmaschine zur Herstellung des Formrohres
nach der Erfindung, F i g. 2 einen Schnitt längs der Schnittlinie 2-2 in
Fig. 1,
F i g. 3 in vergrößerter perspektivischer Darstel-.ung das
mit der Maschine nach F i g. 1 gewickelte Rohr, F i g. 4 einen vergrößerten
Querschnitt längs der Schnittlinie 4-4 in F i g. 3 in der durch die Pfeile
angegebenen Blickrichtung und F i g. 5 eine ähnliche Schnittzeichnung wie
F i g. 4 durch das Formrohr nach der Erfindung.
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F i g. 1 zeigt schematisch den wesentlichen Aufbau einer Wickelmaschine
12 für schraubenförmig gewikkelte Rohre. d. h. auch für die Herstellung des
Formrohres
nach der Erfindung. Ein solches Formrohr, das im Schnitt
nach F i g. 5 mit 11 bezeichnet ist. eignet sich vorteilhaft zum Aufwickeln
von frisch gesponnenen Glasfäden oder -fasern, die aus der Spinndüse eines Glasschmelztiegels
gezogen werden. Das Formrohr11 nach der Erfindung kann jedoch auch bei anderen Glasfaser-Verarbeitungsvorgängen
verwendet werden, z. B. beim Auf- und Abspulen USW.
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Mit der Wickelmaschine 12 wird ein Wickelvorgang durchgeführt, durch
den ein sich kontinuierlich in Richtung des Pfeiles I verlängerndes Rohr T entsteht.
Das Rohr T wird in gewünschte Längenabschnitte unterteilt, wobei die erfindungsgemäßen
Formrohre 11 in nachfolgend beschriebener Weise entstehen.
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Die Wickelmaschine 12 umfaßt einen Rahmen 13,
einen auf dem
Rahmen abgestützten feststehenden Dorn 14, einen endlosen Riemen 16, der
zwei Riemenscheiben 17 umschließt, von denen wenigstens eine zur Erzeugung
der Drehbewegung und des Vorschubes des Rohres T während seiner Herstellung angetrieben
ist, sowie eine Trennvorrichtung 18 zum Abschneiden des kontinuierlich gewickelten
Rohres 7-in gleichmäßige Abschnitte vorbestimmter Längen.
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Beim Wickeln des fortlaufenden Rohres T wird wenigstens ein Streifen
21 aus faserhaltigem Material oder Papier von einer Vorratsrolle 22 zunächst auf
den Dom 14 aufgewickelt. Vorzugsweise werden zwei solcher Papierstreifen verwendet,
wobei der zweite Streifen 23, der von einer Vorratsrolle 24 stammt, in versetzter
Beziehung mit dem gleichen Wickelwinkel wie der Streifen 23 von der entgegengesetzten
Seite auf den Dom 14 entsprechend F i g. 1 aufgewickelt wird. Der Winkel,
mit dem die Papierstreifen 21, 23
auf den Dorn 14 zulaufen, liegt vorzugsweise
zwischen 35' und 501 bezüglich der Längsachse des Domes 14, wobei
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Wickelwinkel etwa 40' beträgt.
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Um die schraubenförmig gewickelten und übereinanderliegenden Papierstreifen
21, 23 aneinander zu halten, wird der Papierstreifen 23 an einer Auftragerolle
26 vorbeigeführt, die in einem mit Klebstoff gefüllten Behälter
27 drehbar gelagert ist. Wenn die Auftragerolle 26 rotiert, versieht
sie die Unterseite des Streifens 23 mit Klebstoff. Die Anlage des Papierstreifens
23 an der Auftragerolle 26 wird durch die Vorschubbahn des Streifens
23 unter den Führungsrollen 28, 29 vorbei aufrechterhalten, die ebenfalls
drehbar in dem Behälter 27 gelagert sind. Auf diese Weise werden die beiden
Papierstreifen 21, 23 schraubenförmig mit dazwischen befindlichem Klebstoff
übereinandergewickelt und bilden ein aus zwei Lagen bestehendes Papierrohr
31, das unter der Wirkung des Riemens 16 in Richtung des Pfeiles I
weitergeschoben wird. Die Papierstreifen 21, 23 werden zweckmäßigerweise
jeweils so gewickelt, daß die Ränder benachbarter Umschlingungen aneinanderstoßen.
Auf dem Rohr 31 entsteht deshalb eine schraubenförmige Stoßnaht
23 a entsprechend F i g. 3.
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Beim Vorschub des Rohres 31 auf dem Dorn 14 wird hinter dem
Riemen 16 eine äußere Lage 32 aus nichtgewebtem Textilmaterial, das
mit einem Harz imprägniert ist, schraubenförmig über die äußere Papierlage
23 des Rohres 31 gewickelt. Der Streifen 32 kann aus einem
hierfür geeigneten nichtgewebtem Textilmaterial bestehen, das überall handelsüblich
zur Verfügung steht und entweder aus natürlichen oder synthetischen Fasem zusammengesetzt
ist. Derartiges Textilmaterial ist in seinen Eigenschaften dem Papier ähnlich, mit
der Ausnahme, daß es aus Textilfaser, beispielsweise aus Kunstseide, Baumwolle,
Polyesterfasern usw., hergestellt ist.
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Der Textilstreifen 32 wird von einer Vorratsrolle
33 abgewickelt und beim Vorschub durch einen Behälter 34 mit darin befindlichem
Harzbad 36 (F i g. 2) getränkt. Das Tränkungsmaterial 36 besteht
vorzugsweise aus einem Acrylharz, das in wäßriger Emulsion angesetzt ist. Das Erhärten
des Imprägnierungsmaterials 36 kann deshalb durch Verdampfung des wäßrigen
Trägers der aus Acrylharz und Wasser bestehenden Mischung vorgenommen werden. Gemäß
F i g. 2 sind Führungsrollen 37 bis 40 dem Behälter 34 räumlich so
zugeordnet, daß der Streifen 32 in das Bad 36
eingetaucht und anschließend
zum Aufwickeln auf das Papierrohr 31 herausgezogen wird. Vorzugsweise wird
der getränkte Streifen 32 so aufgewickelt, daß seine Ränder sich überlappen
und gemäß F i g. 3
eine äußere schraubenförinige Naht 32 a entsteht.
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Um eine harte gleichmäßige und glatte Oberfläche auf der harzgetränkten,
nichtgewebten Lage 32 nach dem Abbindungen des Harzes zu erzeugen, wird ein
Hüllstreifen 42 aus glattem Material, beispielsweise aus Polyäthylen, Mylar od.
dgl. von einer Vorratsrolle 43 abgezogen und schraubenförmig entsprechend F i
g. 1 und 3 über die imprägnierte, aus nichtgewebtem Textilmaterial
bestehende Lage 32
gewickelt. Die Lage 42 wird vorzugsweise so aufgebracht,
daß sich die Kanten benachbarter Umschlingungsstreifen einander überlappen, wodurch
eine äußere schraubenförmige Naht 42a entsteht, welche die darunterliegende mit
Harz imprägnierte Lage 32
vollständig abdeckt. Durch die Verwendung von ablösbarem
Material für die Lage 42 wird das Anhaften an dem Harz der darunter befindlichen
Lage 32 vermieden. Die Lage 42 wird bei dem schraubenförmigen Wickelvorgang
nach F i g. 1 fest auf die darunterliegende Schicht 32 aufgebracht.
Die feste, dichte Anlage der Hüllage 42 auf der harzgetränkten Lage 32
hält
nicht nur das Harz in der Lage 32, sondern führt auch zu einem innigen Kontakt
zwischen den Oberflächen der beiden aufeinanderliegenden Lagen oder Schichten.
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Indem sich das fortlaufend weiter geformte Rohr 7
in Richtung
des Pfeiles I bewegt, gelangt es an die Trennvorrichtung 18, in der es in
gleichmäßige Ab-
schnitte zertrennt wird, die dann zum Abbinden des Harzes
weggenommen werden. Die Länge dieser Ab-
schnitte beträgt vorzugsweise etwa
2,5 m, und jeder Abschnitt besteht aus vier schraubenförmig übereinander
gewickelten Lagen entsprechend F i g. 4. Anschließend erfolgt das Abbinden
oder Erhärten der von dem kontinuierlichen Rohr T abgetrennten Ab-
schnitte,
wobei der Träger der Harz-Wassermischung innerhalb der äußeren Rohrlage
32 verdampft wird, während das Harz, mit dem das Rohr T getränkt ist, sich
bleibend in dem Rohr absetzt und erhärtet. Bei Verwendung einer wäßrigen Acrylmischung
zum Tränken der Lage 32 kann das Abbinden oder Erhärten unter normaler Raumtemperatur
innerhalb einer relativ kurzen Zeitdauer durchgeführt werden. Falls die Erhärtungs-
oder Abbindezeit durch Anwendung von Wärme verkürzt werden soll, kann ein Ofen oder
eine andere Heizeinrichtung benutzt werden.
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Nach dem Erhärten wird die Hüllage 42 aus dem ablösbaren Streifenmaterial
von dem Rohrabschnitt
abgewickelt und weg eworfen. Nach dem Entfernen
C9 der Hüllage 42 kann man feststellen, daß diese äußere Lage 42 die darunterliegende
imprägnierte Lage 32
verdichtet und vergleichmäßigt hat und darauf eine harte,
relativ gleichförmige, jedoch unregelmäßige C C
glatte äußere Oberfläche entstanden
ist, auf der sich überall unregelmäßig willkürlich verteilte glatte Flächenbereiche
befinden, die als Abdruck der glatten Hüllage anzusehen sind. Dazwischen befinden
sich wenige relativ unebene Flächenbereiche, deren Anzahl viel kleiner als die der
glatten Flächenbereiche ist, so daß die gesamte Oberfläche des Rohres ein ebenes
glattes Aussehen erhält und ein ebensolches Gefühl vermittelt. Die erhärteten Rohrabschnitte
werden dann nochmals in mehrere kürzere Längen unterteilt, vorzugsweise in Längen
von etwa 20 cm, um Formrohre 11 mit geeigneter Länge zur Anwendung für die
Mlickel- und Abwickelvorgänge mit Glasfasern zu erzielen.
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Gemäß der Erfindung entsteht somit ein Formrohr zum Aufwickeln von
Glasfasern unter Verwendung von Lagen aus nichtgewebtem Textilmaterial sowie Papier,
die schraubenförmie, derart aufein-C andergewickelt sind, daß das Rohr eine äußerst
hohe Festigkeit erhält, jedoch gleichzeitig ausreichend flexibel bleibt, um eine
wiederholte Verwendung C
ohne Abnutzungserscheinungen bei gleichzeitiger leichter
Entfernbarkeit aus einem aufgewickelten Glasfaserknäuel zu erreichen. Darüber hinaus
erhält das Formrohr nach der Erfindung eine Oberfläche, die hart und über ihre gesamte
Ausdehnung im wesentlichen gleichmäßig glatt ist. Die neuartige Wickeloberfläche
für Glasfasern entsteht durch ein neuartiges Verfahren unter Verwendung von glattem
lösbarem, d. h. nicht anhaftendem Material, beispielsweise aus Mylar, Polyäthylen
u. dgl., das auf die mit Harz Retränkte Lajage aus nichtgewebtem Textilmaterial
in noch nicht erhärtetem Zustand so aufgewickeit wird, daß die ebene, glatte Oberfläche
des nicht anhaftenden Materials auf die Außenseite der Textilmateriallage aufgepreßt
wird, wonach man das Harz zum Erhärten bringt