DE2145764B2 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Matten aus mineralischen Fasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Matten aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, bei dem das geschmolzene Material in Form von dünnen Strömen von einem um eine vertikale Achse rotierenden Körper ausgeschleudert wird, die dünnen Ströme der Wirkung von den rotierenden Körper ringförmig umgebenden Gasströmen unterworfen und zu Fasern ausgezogen werden, der Gas-Faser-

strom abwärts geführt und in abgeflachter Form auf einem Transportorgan über dessen ganze Breite verteilt wird.

Die Erfindung betrifft auch ein«, zur Durchführung eines solchen Verfahrens geeignete Vorrichtung zur Herstellung von Matten aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, mit einem um eine vertikale Achse rotierenden Körper zum Ausschleudern des geschmolzenen Materials in Form von dünnen Strömen, mit einem Blasorgan koaxial oberhalb des rotierenden Körpers mit abwärts gerichteter ringförmiger Austrittsöffnung für Gase zum Ausziehen der dünnen Ströme zu Fasern, mit einem Kanal zum Abwärtsführen des Gas-Faserstromes und mit einem quer zum Gas-Faserstrom bewegten Aufnahmeorgan, das der Ablage der Fasern und der Bildung der Matten dient.

Ein wichtiges Problem bei der Herstellung dieser Matten ist die gleichmäßige Verteilung der Fasern auf dem bewegten Aufnahmeorgan bzw. Transportorgan. Das Gas des Gas-Faserstromes erfährt bei der Abwärtsbewegung eine Abkühlung und daher eine Zusammenziehung und nimmt unkontrollierbare seitlich angesaugte Luftströme mit. Diese seitlich angesaugten Luftströme bewirken Wirbelungen, und es können sich dadurch Lunten oder Klumpen aus den Fasern bilden. Diese Erscheinungen wirken einer gleichmäßigen Aufnahme der Fasern auf dem Aufnahmeorgan entgegen.

Durch die französische Patentschrift 11 54 476 und die deutsche Auslegeschrift 10 53 744 ist bekanntgeworden, auf die vorbeschriebene Weise einen ringförmigen Gas-Faserstrom herzustellen, diesen in einem Kanal abwärts zu führen und ihn in abgeflachter Form auf einem Transportorgan über dessen ganze Breite zu verteilen. Bei diesen bekannten Maßnahmen ergeben sich die vorbeschriebenen Nachteile, und es läßt sich die Bildung von Lunten oder Klumpen nicht vermeiden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beschriebene Verfahren so zu leiten und die beschriebene Vorrichtung so auszubilden, daß man Fasermatten erhält, die eine große Gleichmäßigkeit aufweisen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst ringförmige Gas-Faserstrom auf seinem Weg zum Transportorgan in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung dieses Organs abgeplattet wird, daß der Gas-Faserstrom praktisch auf seinem ganzen Wege bis in die unmittelbare Nähe des Transportorgans kanalisiert wird, wobei die Abplattung in Richtung auf dieses Organ zu, zumindest in dessen Nähe, zurvmmt, daß die Gleichmäßigkeit, die Menge und das Abnehmen der Geschwindigkeit der kanalisierten Strömung gesteuert wird durch Verändern des Querschnitts der Kanalisierung und durch Einleiten zusätzlichen Gases und daß die Fasern gleichmäßig auf dem Transportorgan als schmales Band abgelegt werden, welches quer zur Bewegungsrichtung des Organs und insbesondere senkrecht zu diesem selbst ist, so daß die Breite des Transportorgans bestrichen wird.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß durch das erfindungsgemäße Verfahren unerwünschte Luftströme und Wirbelungen so weitgehend vermieden werden, daß sich keine Lunten oder Klumpen bilden können, und daß man Fasermatten erhält, die eine große Gleichmäßigkeit aufweisen.

Vorteilhafte Ausführungsarten und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.

Die eingangs beschriebene Vorrichtung ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gekennzeichnet durch eine vor dem Kanal angeordnete Aufnahmedüse mit kreisförmiger Eintrittsöffnung zur Aufnahme des gesamten Gas-Faserstromes und mit schlitzförmiger Austrittsöffnung, deren Längserstrekkung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufnahmeorgans ist und die in eine angepaßte Eintrittsöffnung des Kanals mündet, durch eine in der Nähe des Aufnahmeorgans befindliche Austrittsöffnung des Kanals in Schlitzform, deren Längserstreckung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufnahmeorgans ist und über die ganze Abiagebreite geht, und durch eine Ausbildung des Kanals mit zwei im wesentlichen ebenen Flächen, die wenigstens über denjenigen Teil ihrer Höhe konvergieren, der dem Aufnahmeorgan benachbart oder zugekehrt ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht einfach und zuverlässig die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Zweckmäßige Ausführungsarten und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Ansprüchen 7 bis 15 beschrieben.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf verschiedene Ausführungsformen bezieht, die als den Schutzumfang nicht beschränkende Beispiele gegeben sind.

In dieser Beschreibung wird Bezug genommen auf die Zeichnung. In dieser stellen die Figuren folgendes dar:

F i g. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine erste Ausführungsart einer Vorrichtung gemäß der Erfindung;

F i g. 2 ist schematisch ein Schnitt der Vorrichtung von F i g. 1 in einer Vertikalebene;

F i g. 3 zeigt eine Variante der Vorrichtung von F i g. 1 in einem Schnitt, der demjenigen von F i g. 2 analog ist;

F i g. 4 ist schematisch eine Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung;

F i g. 5 ist ein Schnitt von der Vorrichtung gemäß F i g. 4, in einer Vertikalebene;

F i g. 6 zeigt eine Variante der Vorrichtung gemäß Fig.4 in einem Schnitt, der analog demjenigen der Fi g. 5 ist;

F i g. 7 ist eine Seitenansicht einer anderen Ausführungsart der Erfindung und

Fig.8 ist ein Schnitt von der Vorrichtung gemäß F i g. 7 in einer Vertikalebene.

Zuerst wird Bezug genommen auf die F i g. 1 bis 3.

Bei 26 ist die Vorrichtung zur Erzeugung der Glasfasern stark schematisiert dargestellt. Gemäß den Ausführungen in der Beschreibungseinleitung umfaßt diese Vorrichtung im wesentlichen ein rotierendes Organ, das den Erzeuger der dünnen Ströme, beispielsweise aus Glas, bildet, und ein Blasorgan, das dem rotierenden Organ benachbart ist. Diese an sich bekannte Vorrichtung wird an dieser Stelle im einzelnen nicht beschrieben.

Das Verteilungs- und Formungsorgan gemäß der Erfindung weist zwei wesentliche Teile auf:

1. Eine Aufnahmedüse, die insgesamt mit der Ziffer 27 bezeichnet ist und die derart angeordnet und ausgebildet ist, daß sie die Gesamtheit der erzeugten Fasern aufnimmt. Bei der dargestellten Ausführungsart hat diese Düse 27 eine kreisförmige Eintrittsöffnung 28 und eine schlitzförmige Austrittsöffnung 29; die dazwischenliegenden Quer-

schnitte der Aufnahmedüse können elliptische Form haben, wobei die Abplattung der Ellipse in Richtung des Fortschreitens der Fasern zunimmt;
2. ein ein zweites Element, das in seiner Gesamtheit mit der Bezugsziffer 2 bezeichnet ist und das unter der Düse 27 angeordnet ist und zwei große, im wesentlichen ebene Flächen 3 und 4 aufweist, die im wesentlichen trapezförmig sind und deren große Basis in der Nähe des Aufnahme- bzw. Ablageorgans 9 angeordnet ist. und die einen Raum begrenzen, der bei 10 die Verbindung mit dem Innern der Aufnahmedüse 27 bildet und in der Nähe des Aufnahme- und Ablageorgans mündet.
Bei dem in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel konvergieren die beiden großen Flächen

3 und 4 über ihre ganze Länge. Demgegenüber konvergieren die beiden großen Flächen 3 und 4 beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 nur auf einem Teil 3' bzw. 4' ihrer Länge, der in dem dem Austrittsquerschnitt benachbarten Bereich gelegen ist.

Zur Regelung des für den Durchtritt des gasförmigen Fluidums, das die Fasern mitnimmt, zur Verfügung stehenden Querschnitts sind Mittel zum Anpressen vorgesehen, die beim dargestellten Beispiel als Schrauben 6 ausgebildet sind, welche in Eingriff sind mit Schraubspindeln 7, die unter Zwischenschaltung von Verbindungsteilen, welche beispielsweise als Winkeleisen 8 ausgebildet sein können, auf die großen Flächen 3 und

4 wirken.

Der Strom von Fasern, der durch das Verteilungs- und Formungsorgan (27-2) hindurchgeschleudert wird, legt sich auf dem Aufnahme- bzw. Ablageorgan 9 ab, das sich mit einer kontinuierlichen Bewegung in der Richtung senkrecht zu den zwei großen Flächen 3 und 4 fortbewegt.

Gemäß den Ausführungen weiter oben kann es vorteilhaft sein, zusätzliche Fluida, beispielsweise induzierte Luft, in verschiedenen Höhen in das Verteilungs- und Formungsorgan einzuleiten. Bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 1 bis 3 bewirkt man eine Induktion von Luft in das Innere des Verteilungs- und Formungsorgans beispielsweise zwischen dem Ausgang 29 der Düse 27 und dem Eintritt 10 in das unter der Düse angeordnete Element 2.

Erfindungsgemäß steuert man die Gleichmäßigkeit, die Stärke und die Abnahme der Geschwindigkeit der Strömung des die Fasern mitnehmenden gasförmigen Fluidums durch die vereinigte Wirkung der Veränderung des Querschnittes des Verteilungs- und Formungsorgans und der Einführung zusätzlicher Fluida. Gemäß den Ausführungen weiter oben erfolgt beim Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 3 die Einführung zusätzlicher Fluida als induzierte Luft Erfindungsgemäß wird diese Einführung derart geregelt, daß die auf die Flächeneinheit bezogene Menge des Fluidums durch alle Querschnitte des Verteilungs- und Formungsorgans hindurch im wesentlichen konstant bleibt

Man kann den Querschnitt der Öffnung 10 des Elementes des Verteilungs- und Formungsorgans verändern durch Betätigung der Mittel zum Anpressen derart, daß man beispielsweise ein induziertes Luftvolumen erhält, das etwa acht- bis zehnmal so groß ist wie das Volumen des gasförmigen Fluidums, das dem Ausziehen der dünnen Ströme dient Man kann auf die gleiche Weise die Querschnitte des Ausgangs 5 und des Eintritts 10 so regeln, daß der Querschnitt des Ausganges S etwa einmal bis zweimal so groß ist wie der Querschnitt des Eintritts 10.

Die Ausführungsarten der Erfindung gemäß den F i g. 4 bis 8 ermöglichen in dem Maße, wie die Querschnittsfläche zwischen den Wänden des Verteilungsund Formungsorgans zunimmt, die Einführung eine; Volumens zusätzlicher Fluida in Form von geregeltei induzierter Luft oder in Form von Luft oder Dampf, die oder der mit Blasorganen erzeugt werden, entsprechend der Zunahme des Volumens im Verteilungs- und Formungsorgan. Gemäß den Ausführungen weiter oben kann man so über die ganze Höhe des Verteilungs- und Formungsorgans eine Menge an Fluidum erhalten, die auf die Flächeneinheit bezogen in jedem Querschnitt konstant ist, und man kann so eine Strömung mit reduzierter Wirbelung erzielen.

Wie man aus den F i g. 4 bis 6 erkennt, hat das Verteilungs- und Formungsorgan eine Konstruktion, die analog derjenigen der vorhergehenden Figuren ist aber sein unterer Teil (Element 2) hat Öffnungen, die bei dieser Ausführungsart als Klappen 12 ausgebildet sind, welche vorzugsweise regelbar sind und die Induktion von Luft ermöglichen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Klappen 12 auf jeder der großen trapez förmigen Flächen angebracht. Außerdem sind Blasorgane 17 und 18 vorgesehen, die so angebracht sind, daC sie zusätzliche gasförmige Fluida in das Innere des er teilungs- und Formungsorgans einführen. Bei der Ausführungsart gemäß den F i g. 4 bis 6 ist eines diesel Blasorgane, 17, an der oberen Öffnung des Elementes 2 des Verteilungs- und Formungsorgans angebracht, und ein zweites. 18. mündet über einer der Klappen 12. Die Zahl, die Stellung und die Verteilung dieser Blasorgane sind bestimmt in Abhängigkeit von jedem einzelnen Fall, damit die Bedingungen der erfindungsgemäßen Steuerung, wie sie oben beschrieben sind, verwirklich! werden können.

Man erkennt, daß bei der Ausführungsart gemäC F i g. 5 die großen Flächen des Elementes des Verteilungs- und Formungsorgans lediglich bei 19 konvergent sind, nämlich auf einem Teil ihrer Länge in der Nähe des Transportorgans, während sie gemäß F i g. 6 über ihre ganze Länge konvergieren.

Bei der Ausführungsart gemäß den F i g. 7 und 8 besteht das untere Element des Verteilungs- und Formungsorgans aus mehreren übereinander angeordneten Elementen wie 13, 14, zwischen denen eine Induktion von Luft bewirkt wird. Diese Elemente haben zwei große ebene Flächen, die wenigstens auf einem Teil ihrer Länge in dem Bereich, der dem Austrittsquerschniti benachbart ist konvergieren. Beim dargestellten Beispiel (F i g. 8) konvergieren die großen ebenen Flächen über ihre ganze Länge.

Erfindungsgemäß ist der Austrittsquerschnitt 23 eines der Elemente des Verteilungs- und Formungsorgans geringer als der Eintrittsquerschniit 24, des folgenden Elementes. Im übrigen ist der Austrittsquerschnitt 25 jedes Elementes wenigstens so groß wie sein Eintrittsquerschnitt 24.

In den F i g. 7 und 8 erkennt man bei 20 und 21 Blasorgane, die derart angeordnet sind, daß sie unter denselben Bedingungen, wie sie oben beschrieben sind gasförmige Fluida in das Innere des Verteilungs- und Formungsorgans einführen. Das Blasorgan 20 ist am Eintritt des Verteilungs- und Formungsorgans angebracht und das Blasorgan 21 ist zwischen zwei aufeinanderfolgenden Elementen angeordnet Man kana wenn dies zweckmäßig ist weitere Blasorgane wie 21 vorsehen.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen haben insbe-

sondere den Vorteil, daß man Faserzusammenballungen vermeidet und die Fasern auf dem Transportorgan ablegen kann, ohne daß sich Anhäufungen oder Knötchen bilden. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gestatten außerdem, daß bei der Ausführungsform gemäß den F i g. 7 und 8 durch Verformung und/oder Richtungsänderung wenigstens eines der aufeinanderfolgenden Elemente des Verteilungs- und Formungsor-

gans eine bevorzugte Orientierung der Fasern auf dem Transportorgan erzielt werden kann, wodurch eine Verbesserung der Widerstandsfähigkeit der Matte oder des Vlieses erreicht wird.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf die beschriebenen Ausführungsformen, und sie kann in verschiedenen Varianten ausgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Matten aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, bei dem das geschmolzene Materaial in Form von dünnen Strömen von einem um eine vertikale Achse rotierenden Körper ausgeschleudert wird, die dünnen Ströme der Wirkung von den rotierenden Körper ringförmig umgebenden Gasströmen unterworfen und zu Fasern ausgezogen werden, der Gas-Faserstrom abwärts geführt und in abgeflachter Form auf einem Transportorgan über dessen ganze Breite verteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zunächst ringförmige Gas-Faserstrom auf seinem Weg zum Transportorgan in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung dieses Organs abgeplattet wird, daß der Gas-Faserstrom praktisch auf seinem ganzen Wege bis in die unmittelbare Nähe des Transportorgans kanalisiert wird, wobei die Abplattung in Richtung auf dieses Organ zu, zumindest in dessen Nähe, zunimmt, daß die Gleichmäßigkeit, die Menge und das Abnehmen der Geschwindigkeit der kanalisierten Strömung gesteuert wird durch Verändern des Querschnitts der Kanalisierung und durch Einleiten zusätzlichen Gases und daß die Fasern gleichmäßig auf dem Transportorgan als schmales Band abgelegt werden, welches quer zur Bewegungsrichtung dieses Organs und insbesondere senkrecht zu diesem selbst ist, so daß die ganze Breite des Transportorgans bestrichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem jeweiligen Kanalquerschnitt entsprechend so viel Gas zusätzlich zugeführt wird, daß die Strömungsmenge auf dem Abwärtswege in allen Querschnitten des Gas-Faserstromes etwa gleich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Gas dem Gas-Faserstrom auf seinem Abwärtswege an mehreren Stellen unterschiedlicher Höhe zugeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens des zusätzlich zugeführten Gases zum Volumen des dem Faserausziehen dienenden Gases etwa 8 bis 10 ist.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzlich zugeführte Gas wenigstens teilweise angesaugte Luft ist.

6. Vorrichtung zur Herstellung von Matten aus mineralischen Fasern, insbesondere Glasfasern, mit einem um eine vertikale Achse rotierenden Körper zum Ausschleudern des geschmolzenen Materials in Form von dünnen Strömen, mit einem Blasorgan koaxial oberhalb des rotierenden Körpers mit abwärts gerichteter ringförmiger Austrittsöffnung für Gase zum Ausziehen der dünnen Ströme zu Fasern, mit einem Kanal zum Abwärtsführen des Gas-Faserstromes und mit einem quer zum Gas-Faserstrom bewegten Aufnahmeorgan, das der Ablage der Fasern und der Bildung der Matten dient, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine vor dem Kanal (2) angeordnete Aufnahmedüse (27) mit kreisförmiger Eintrittsöffnung (28) zur Aufnahme des gesamten Gas-Faserstromes und mit schlitzför- ⁶S miger Austrittsöffnung (29), deren Längserstrekkung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufnahmeorgans (9) ist und die in eine angepaßte Eintrittsöffnung (10) des Kanals (2) mündet, durch eine in der Nähe des Aufnahmeorgans (9) befindliche Austrittsöffnung (5) des Kanals (2) in Schlitzform, deren Längserstreckung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufnahmeorgans (9) ist und über die ganze Ablagebreite geht, und durch eine Ausbildung des Kanals (2) mit zwei im wesentlichen ebenen Flächen (3, 4), die wenigstens über denjenigen Teil (3', 4') ihrer Höhe konvergieren, der dem Aufnahmeorgan (9) benachbart oder zugekehrt ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Trapezform der im wesentlichen ebenen Flächen (3,4), wobei die große Basis des Trapezes dem Aufnahmeorgan (9) zugekehrt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine Austrittsöffnung (5) des Kanals (2), deren Querschnitt etwa einmal bis zweimal so groß ist wie der Querschnitt der Eintrittsöffnung (10) des Kanals (2).

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch öffnungen (12) in den im wesentlichen ebenen Flächen (3,4) zur Einleitung oder Ansaugung von Gas.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine Aufteilung des Kanals (2) in mehrere übereinander angeordnete Teilkanäle (13, 14), zwischen denen die Einleitung oder Ansaugung von Gas vorgesehen ist, wobei die Teilkanäle (13, 14) zwei im wesentlichen ebene Flächen, die wenigstens über einen Teil ihrer Höhe konvergieren, aufweisen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Austrittsquerschnitt (23, 25) der Teilkanäle (13), der geringer ist als der Eintrittsquerschnitt (24) des jeweils folgenden Teilkanals (14).

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, gekennzeichnet durch einen Austritlsquerschnitt (25) jedes Elementes (14), der mindestens ebenso groß ist wie sein Eintrittsquerschnitt (24).

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis

12, gekennzeichnet durch Blasorgane (20) an der Eintrittsöffnung des Kanals bzw. Blasorgane (21) an den Eintrittsöffnungen der Teilkanäle.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis

13, gekennzeichnet durch regulierbare Halterungen (6,7,8) für die im wesentlichen ebenen Flächen (3,4) zur Veränderung der Durchtrittsquerschnitte für den Gas-Faserstrom.

15. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Ausbildung der Aufnahmedüse (27) mit einem Querschnitt, der zwischen der kreisförmigen Eintrittsöffnung (28) und der schlitzförmigen Austrittsöffnung (29) elliptisch ist, wobei die Abplattungen der Ellipse in Richtung der Bewegung des Gas-Faserstromes zunimmt.