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Verfahren und Vorrichtung zum Anbringen eines seitenrißunempfindlichen
Randes an Glasfaserbahnen aus regellos angeordneten mit Bindemitteln zusammengehaltenen
Glasfasern Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie Vorrichtungen
zum Anbringen mindestens eines seitenrißunempfindlichen Randes an Glasfaserbahnen
aus regellos angeordneten mit Bindemitteln zusammengehaltenen Glasfasern.
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Bei der kontinuierlichen Herstellung von flächigen Bahnen aus regellos
angeordneten einzelnen Glasfasern unterschied~ licher Länge, die mit synthetischen
Kunstharz-Bindemitteln oder natürlichen Bindemitteln, wie z. B. Stärke, zusammengeklebt
werden, werden die durch den Herstellungsproze# bedingten unregelmäßigen Ränder
abgeschnitten, um gleichbleibende Breiten zu erzielen. Diese geschnittenen Ränder
neigen bei der weiteren Handhabung durch mechanische Beanspruchung zum Einreißen
und damit zu einer Minderung der Festigkeit in der Längsrichtung der Bahnen an der
eingerissenen Stelle.
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Es sind auch schon zahlreiche Maßnahmen und Vor3chlSge bek@mnt, um
diese Empfindlichkeit gegenüberdem Einreißen dieser Bahn von der Seite her zu vermindern.
So werden beispielsweise Fäden Garne und Zwirne aus den verschiedensten Rohmaterialien
wie Glas, Baumwolle, eynthetiäohsn
Fasern und dergleichen in oder
auf die Glasfasern, welche die flächige Bahn bilden, in Längsrichtung ein-bzw. aufgebracht.
Während des Produktionsprozesses werden diese Fäden, Garne, Zwirne und dergleichen
durch das Bindemittel mit der flächigen Bahn verbunden. Die Fäden werden entweder
gleichmäßig über die gesandte Breite der Bahn verteilt oder aber befinden sich einzeln
oder zu mehreren am Rande der Bahn dicht neben der Schnittkante.
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Weiter ist es bekannt, die flächigen Glasfaserbahnen mit Fäden, Garnen
oder Zwirnen verschiedener Rohmaterialien in gleichmäßigen Abständen zu vernähen
oder zu versteppen. Es ist ferner bekannt, die flächigen Glasfaserbahnen auf ein
festes, geeignetes Trägermaterial wie Papier, Gewebe, Gewirke aufzubringen und die
zwei verschiedenen Bahnen miteinander zu verbinden, beispielsweise durch Verkleben,
Vernähen oder Versteppen. Auch Kombinationen der gena@nten Vefahren zur Verbesserung
der Rißanfälligkeit der Glasfaserbahnen gegen Kräfte, die von der Seite her angreifen,
sind bekannt. Es ist auch üblich, daß durch direkte Einwirkung vonhohen Temperaturen
mittels Gasflammen die Glasfasern über den Schmelzpunkt des Glases hinaus erwätint
werden können, um diese miteinander zu verschmelzçn Dieses Verfahren hat Jedoch
den großen Nachteils daß die bekannte hohle Festigkeit der Glasfasern duroh das
Schmelzen stark verringert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Glasfaserbehn zu schaffen,
die fertigungstechnisch mit einfachsten
Mitteln zu einem Produkt
führt, dessen mechanische Eigenschaften in der Randzone voll erhalten sind und für
praktische Bedürfnisse nicht mehr seitenrißempfindlich ist. Diese Aufgabe ist dadurch
gelöst, daß man Kunststoffe, Kunstharze oder Kunststoffe oder Kunstharze bildende
Komponenten auf mindestens einer Rand zone der Glasfaserbahn ein- oder beidseitig
aufbringt und auf diese Wärme so lange einwirken läßt, daß ein guter Verbund des
aufgetragehen Gutes mit der Bahn eintritt und gegebenenfalls eine Aushärtung stattfindet.
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In einer Aus führungs form der Erfindung werden die Kunststoffe als
endlose Bänder verschweißbarer thermoplastischer Kunststoffe eingesetzt. Die thermoplastischen
Bänder können auch in Form von perforierten Bahnen oder Netzen verwendet werden.
Es ist auch möglich, nach dem Verschweißen der geschlossenen thermoplastischen Bahn
bzw. Bahnen, die Thermoplaste mit der Glasfaserbahn zu perforieren.
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Schließlich kann man als Kunstharze Phenolharze, Carbamidharze, Alkydharze,
Polyesterharze, Epoxidharze, Acrylharze einzeln oder im Gemisch einsetzen.
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Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Glasfaserbahn
zeichnet sich dadurch aus, daß die ein- oder beidseitige Randzone der Glasfaserbahn
Verstärkungsschichten aus Kunststoffen enthält.
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Die erfindungsgemäß verbesserte Glasfaserbahn weist in
dieser
Richtung gegenüber den bekannten Glasfaserbahnen erhebliche Vorteile auf und'kann
außerordentlich einfach hergestellt werden. Beispielsweise ist es möglich, die Rißanfälligkeit
flächiger Bahnen von regellos angeordneten, mit verklebenden Mitteln verbundenen
Glasfasern auf eine einfacheArt zu verbessern. Man verwendet hierzu auf die gewünschte
Breite zugeschnittene Bahnen oder Folien thermoplastischer Kunststoffe, wie z. B.
Polyvinylchlorid, Polyäthylen, Polymethoxylen (Polyformaldehyd) oder ähnliche, die
ein- oder beidseitig auf die Randzone der Glasfaserbahn aufgebracht und unmittelbar
lurch Einwirken von Wärme mittels Heißluft oder Hochfrequenz so verschweißt werden,
daß die Glasfaserbahn und der thermoplastische Kunststoff eine Einheit bilden. Es
ist hierbei möglich, nach Wunsch die Verstärkungsschicht entweder eine geschlossene
Fläche zu erzeugen oder durch Verwendung von thermoplastischen Netzen oder perforiertem
Material eine porige bzw. durchlässige Fläche herzustellen. Anstelle der Thermoplaste
kann man auch Kunstharze oder Polymere oder deren Gemisch aufbringen, die durch
die Erwärmung oder beigefügte Härter in den duroplastischen Zustand nach dem Aufbringen
auf die Randzone der Glasfaserbahn übergehen.
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Die Verstärkungsschichten der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten Bahn können sowohl auf der Glasfaserbahn als Kunststoffschicht angeordnet
sein, wie auch als zwischen den Glasfasern zusätzlich als Kunststoff eingebrachte
Binder- und Verklebungsschiht
vorliegen. Diese letzte Ausführungsform,
bei der insbesondere die Kunstharze bzw. Kunststoffe zwischen den Glasfasern in
der Verstärkungszone angeordnet sind, zeichnet sich durch besonders gute Eigenschaften
aus Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene verbesserte seitenrißunempfindliche
Glasfaserbahn weist in dieser Richtung gegenüber den bekannten Glasfaserbahnen erhebliche
Vorteile auf und kann außerordentlich einfach hergestellt werden. Um die Verstärkungsschicht
auf die Glasfaserbahn aufzubringen, werden Walzen entsprechend der Breite zur Behandlung
des Randes der Glasfaserbahn, die die gewünschte verfestigte Randzone der Glasfaserbahn
haben soll, verwendet, und man erhitzt diese Walzen auf eine Temperatur, bei der
die hindurchzuführenden Glasfasern des Randes der Glasfaserbahn nicht erweichen,
aber der thermoplastische Kunststoff ausreichend erweicht wird, so daß die aufgeschweißte
Verstärkungsschicht nach dem Verlassen der Walze fest haftet. Das Erhitzen dieser
Walzen kann durch direkte Beheizung, besonders jedoch durch erhitzte Luft oder durch
elektrische Widerstandsheizung erfolgen. Dadurch, daß die Walzen- auf gleichbleibender
Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des zu verarbeitenden Glases gehalten werden,
wird ein Abfall der Festigkeit der Glasfasern durch zu starkes Erhitzen vermieden.
Die Ausführung des Verfahrens flird durch den Druck der Walzen auf den Rand der
Glasfaserbahn unterstützt. Dem beschriebenen Verfahren können Glasfaserbahnen mit
einer Dicke von 0,2
bis 1,5 mm unterworfen werden. Bevorzugt wird
jedoch eine Dicke der Glasfaserbahn von 0,3 bis 0,8 mm. Bevorzugt weiden solche
Gläser für die Anfertigung der Glasfaserbahn eingesetzt, deren Transformationstemperatur
zwischen 300 bis 700°C liegt. Besonders bevorzugte Gläser besitzen Transformationstemperaturen
von koo bis 600 ° C.
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Die Glasfaserbahnen bestehen aus solchen Glasfasern, die unterschiedliche
Längen aufweisen, beispielsweise zwischen 20 und 300 cm. Das gleiche technische
Ziel kann aber auch in anderer Weise erzielt werden, indem man geeignete Kunstharze
wie z. B. Phenol-, Harnstoff-, Melamin, ungesättigte Polyester-, Epoxid- oder ähnliche
Harze, die. mit einer geeigneten AuRtragevorrichtungS z.B. einer Filzrolle, ein@
oder beidseitig auf den Rend der Glasfaserbahn aufgetragen und anschließend durch
Wärme einwirkung gehärtet werden. Die neuerungsgemäße Bahn und einige beispielshafte
Herstellungsverfahren werden durch die beiliegenden Zeichnungen verdeutlicht.
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Figur 1 zeigt eine Glasfaserbahn 9, die einseitig in der Randzone
eine Verstärkungsschicht 10 aus Polypropylen trägt, die die Glasfaserbahn in einer
Randzone vollständig ummantelt. Figur 2 zeigt eine Glasfaserbahn die beidseitig
in der Randzone eine Verstärkungsschicht 10 aus Kunststoff' trägt, die zusätzlich
zwischen den Glasfasern angeordnet ist. Figur 3 zeigt eine Glasfaserbahn 9, die
einseitig in der Randzone eine Verstärkungsschicht
10 aus Polyvinylchlorid
trägt, die durch Aufbringen eines thermoplastischen Netzes eine porige Fläche als
Randverstärkung bildete wobei der Kunststoff beim Verschweißen in die Glas faserschicht
eingebracht worden ist. Figur 4 zeigt eine Glasfaserbahn 9, die -beidseitig durch
Aufbringen eines thermoplastischen perforierten Meterials eine durchlässige Fläche
in der Randverstärkung 10 bildet. Figur 5 zeigt, wie auf die kontinuierlich, z.
B. durch Transportwalzen 2 fortbewegte Bahn von regellos angeordneten, schon durch
ein Bindemittel verbundenen Glasfasern 9 Streifen von thermoplastischen geschlossenen
oder perforierten Bahnen oder Netzen gewünschter Breite 3 ein- oder beidseitig aufgebracht
werden. Unmittelbar nach Vereinigung der Glasfaserbahn mit der oder den thermoplastischen
Kunststoffbahnen wird mit Heißluft 4 as Hochfrequenz 4 b oder durch beheizte Druckwalzen
4 c> thermoplastischer Kunststoff und Glasfaserbahn so miteinander verbunden,
daß ein einheitlicher Verbundwerkstoff entsteht. Sollte das einfache Erhitzenl durch
Heißluft 4 a oder Hochfrequenz 4b für einen innigen Verbund nicht ausreichen, so
können zusätzlich mit Druck auf die Bahn einwirkende Walzen 4 c angeordnet werden.
Figur 6 zeigt eine durch Transportwalzen 2 fortbewegte Bahn von regellos angeordneten,
schon durch ein Bindemittel verbundenen Glasfasern 9 sowie Streifen von thermoplastischen
Bahnen gewünschter Breite 3, die ein oder beidseitig aufgebracht werden, wobei unmittelbar
nach Vereinigung der Glasfaserbahn mit der oder den thermoplastischen Kunststoffbahnen
mit einem Paar beheizter Druckwalzen 4 c thermoplastischer Kunststoff
mit
Walzen 8 perforiert.
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Das gleiche technische Ziel kann aber auch in anderer Weise erzielt
werden, indem geeignete, durch Einwirkung von Wärme härtbare synthetische Kunstharze,
wie z. B.
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Phenol-> Harnstoff-, Melamin-> ungesättigte' Polyester-, Epoxid-oder-ähnliche
Harze mit einer geeigneten Auftragevorrichtung, z. B. einer Filzrolleß ein- oder
beidseitig auf den Rand der Glasfaserbahn aufgetragen und anschließend durch Wärmeeinwirkung
gehärtet werden. Dieses Verfahren, um die erfindungsgemäßen Glasfaserbahnen herzustellen,
wird in der Figur 7 erläutert. Diese weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verrahrens wird in der Figur 7 verdeutlicht. Auf die kontinuierlich, z. B. durch
Transportwalzen 2 fortbewegte Bahn von regellos angeordneten, schon durch Bindemittel
miteinander verbundenen Glasfasern 9 werden synthetische Kunstharze durch Filz,
Lammfell- oder ähnliche Walzen 5 oder ein sonstiges geeignetes Gerät (Bürsten, Düsen
etc.) in geeigneter Konsistenz, gewünschter Breite und Menge auf die Glasfaserbahn
aufgebracht. Das Kunstharz kann durch schwerkraft aus Behältern 6 oder durch Adhäsion
des umlaufenden Auftragsgerätes aus einer Wanne 7 auf die Fiizwalzen 5 gebracht
werden. In beliebigem Abstand, der aus rationellen Gründen, um die Abmessungen der
Anlagen nicht zu groß zu halten, möglichst kurzs unmittelbar hinter der Kunstharz-Auftragsstelle
sein soll, wird eine beidseitig wirkende Wärmequelle 4 (Infrarot, Gasheizung, Heißluft
etc.) angeordnet, deren Temperatur für die Härtung der jeweils verwendeten synthetischen
Kunstharze. ausreichend ist. Uin
diese Wärmezone in ihren Abmessungen
möglichst zu begrenzen, werden tunlichst hochkonzentrierte, schnellhärtende Kunstharze
verwendet. So ist es auch günstig, pulverförmige Kunstharze zu verwenden, die mit
einer Mindestmengean Wasser oder organischem Lösungsmittel angeteigt sind. Ebenfalls
ist es möglich, durch Heizen von Vorratsbehältern 6, Wanne 7 und Auftrags geräten
5 völlig lösungsmittelfreie, jedoch bei erhöhten3 zur Härtung der Kunstharze noch
nicht ausreichende Temperaturen schmelzende Kunstharze zu verwenden.
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In einer weiterenAusführungsform des erfindungsgemä#en Verfahrens
können zusätzlich aufder Fläche zwischen den Randzonen weitere Verstärkungsschichten,
vorzugsweise in streifenförmiger Anordnung, in der Längs- und /oder Querrichtung
der Glasfaserbahn, bei denen mindestens die an der Oberfläche angeordneten'Glasfasern
in der weiteren Verstärkungsschicht bzw. Schichten durch Kunststoff-an-Glasverschweißung
verbunden slnd, angeordnet sein. Diese in Längs- und /oder Querrichtung angeordneten
streifenförmigen Verschweiß-- oder Klebestellen gestatten die nach der Erfindung
hergestellte Glasfaserbahn nach der Herstellung in solche Einzelstücke zu zerteilen,
daß die neugebildeten Ränder ebenfalls in der neuen seitenrißunempfindlichen Form
vorliegen.
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Diese weitere Ausführungsform des Verfahrens kann in der schon beschriebenen
Weise- ausgeführt werden. Es ist allerdings erforderlich, daß die notwendige Auftrags-
bzw.
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Temperatur- und Druckbehandlung vorhanden ist, um-dve warm aushärtenden
Kunstharzschichten bzw. thermoplastischen Kunststoffschichten in der Längs- und
/oder Querrichtung der Glasfaserbahn außerhalb der Ränder durchzuführen.
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Figur 8 zeigt die nach der weiteren Ausführung erhaltene Glasfaserbahn
9, die außer der in der Randzone angeordneten Verstärkungsschicht 10 noch weitere
in der Längsrichtung der Glasfaserbahn angeordnete Verstärkungsschichten 10, in
denen die an der Oberfläche angeordneten Glasfasern dadurch Glas-an-Kunststoffverschweißung
oder Verklebung verbunden sind, aufweist.
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Figur 9 zeigt eine andere Glasfaserbahn 9, die nach einer weiteren
Ausführungsform des Verfahrens erhalten worden ist, ähnlich wie Figur 85 jedoch
mit dem Unterschied, daß auch in der Querrichtung der Glasfaserbahn sich streifenförmig
angeordnete.Verstärkungsschichten 10 in Form von Glas-an-Kunst-stoffverschweißungen
oder Verklebungen befinden.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß für jede gewünschte Weiterverarbeitung der Glasfaserbahn das geeignete Kunstharz
verwendet werden kann.
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In folgenden Beispielen werden einige Ausführungsformen. der Erfindung
erläutert.
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Beispiel 1 Eine Mischung aus 100 Teilen eines in seiner Herstelluhg
bekannten Phenolformaldehyd-Kondensationsproduktes. aus
1 Mol Phenol
und 1,5 Mol Formaldehyd und 1 % Ätznatron, das bis zu einer Wasserlöslichkeit von
1 : 20 kondensiert ist und 300 Teilen Wasser Diese Mischung härtet auf Glasfaserbahnen,
als Verstärkungsrandschicht aufgetragen, bei. einer Temperatur von 170 ° C in 3
Minuten aus und ergibt eineseitenri#unempfindlich Glas fase rbahn Beispiel 2 Eine
Mischung aus 100 Teilen eines an sich bekannten aus 2 Mol Maleinsäure, 1 Mol Phthalsäure,
3,15 Mol Propylenglykol hergestellten ungesättigten Polyesterharzes in 30 % styrol
gelöst mit 50 Teilen eines an sich bekannten Polyesterharzes aufs 1,5 Mol Maleinsäure,
1,5 Mol Adipinsäure, 3,15 Mol Propylenglykol, das in 40- Styrol gelöst ist und 3
Teilen Benzoylperoxid-Paste (50%ig) Eine solche Mischung härtet auf Glasfaserbahnen
bei 140 °C in 4 Minuten aus und ergibt eine randverstärkte rißunempfindliche Glasfaserbahn.
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Beispiel 3 Eine Mischung aus 100 Teilen eines unmodifizierten Epoxidharzes
entsprechend DAS 1091 749 vom 30. 1. 1956, N.V. De Bataatsche Petroleum Maatsch,
Den Haag, mit einem Epoxidwert von 0,5 mit
50 Teilen eines Polyamins
Eine solche Mischung härtet auf Glasfaserbahnen bei 180 0.0 in 12 Minuten aus und
ergibt eine randverstärkte rißunempfindliche Glasfaserbahn.
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Beispiel 4 Auf den 10 cm breiten Rand einer Glasfaserbahn mit einer
Stärke von 0,6 mm werden beidseitig 11 cm einer Folie von Hochdruckpolyäthylen,
einer Stärke von 50 my, aurgetragen und anschließend durch Walzen mit einem Druck
von ca. 3 kp und einer Temperatur von 170 0 aufgeprägt. Die feste Verschwei#img
ergibt eine seitenrißunempfindliche Glasfaserschicht.
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Unter gleichen Bedingungen können Folien folgender Thermoplasten
auf den Rand der Glasfaserbahn aufgetragen werden: PVC Polypropylen Polyvinylacetat
0 Bei Temperaturen bis zu 300 C können in gleicher Weise z. B. verwendet werden:
Polycarbonat Polyamid