DE2313376A1

DE2313376A1 - Verfahren zur bildung und sammlung von fasern und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2313376A1
Application number: DE2313376A
Authority: DE
Inventors: Dale Kleist
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1972-03-21
Filing date: 1973-03-17
Publication date: 1973-10-04
Also published as: US3865566A; FR2176935A1; CA991409A; GB1397025A; NL7303155A; LU67250A1; BE797045A; FR2176935B1

Description

OR-INO. DIPL.-ING. M. «C. DIPL.PHVS. OH. DIPt.-PH^-1S.

HÖGER - STELLRECHT-GRIESSBACH - HAECKER PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 40 015 m

a - 123

15.März 1973

Owens-Corning Fiberglas Corporation Toledo, Ohio 43 6 59, U.S.A.

Verfahren zur Bildung und Sammlung von Fasern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bildung und Sammlung von Fasern aus in Wärme erweichendem Material, vorzugsweise Glas,sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dabei werden Fasern aus einem in Wärme erweichenden Material ausgezogen bzw. verdünnt, und zwar dadurch, daß zentrifugierte Ströme des Materials, vorzugsweise also des Glases, aufgrund der Einwirkung gasförmiger blasender Ströme zu Fasern ausgezogen werden. Solche oder ähnliche Verfahren, die im folgenden als Zentrifugalverfahren bezeich-

309840/ 1 093

A 40 015 m

net werden sollen, sind bei der Herstellung von Fasern, beispielsweise Glasfasern, schon bisher extensiv genutzt worden, wobei der Rotor bzw. der Spinnapparat üblicherweise zur Durchführung einer Umdrehung um eine vertikale Achse angeordnet ist und die von dem Spinnapparat wegzentrifugierten Glasströme von vertikal nach unten gerichteten, ringförmigen Gasströmen ' erfaßt und zu Fasern ausgezogen werden, diese Fasern oder Fäden werden dann auf einem sich bewegenden Förderband gesammelt, wobei die Fasern im allgemeinen vertikal auf die allgemein als Sammelfläche zu bezeichnende untere Anordnung auffallen. Bei einem solchen Verfahren sammeln sich die sich vertikal nach unten bewegenden Fasern in einer zufälligen und willkürlichen Anordnung in einer Masse auf dem Förderband. Wird diese Masse von Fasern dann zu einer Matte verarbeitet, dann v/eist diese eine vergleichsweise nur geringe Rißfestigkeit, eine niedrige Spannungsfestigkeit und niedrige Erholüngseigenschaften auf. Bei solchen bekannten Zentrifugalverfahren treten ständig Schwierigkeiten bei dem Versuch auf, die Verteilung der vertikal nach unten auf die Sammelfläche oder das Förderband auffallenden Fasern unter Kontrolle zu bringen, tatsächlich ergibt sich bei diesen bekannten Verfahren die Tendenz, daß die Dichte der Fasern in dem zen-tralen Bereich der gesammelten Masse größer ist als die Dichte an den Kantenteilen der sich auf dem Förderband ablagernden Fasermasse.

Ein weiteres Verfahren,"welches angewendet worden ist, um Fasern aus einem in Wärme erweichendem oder erweichtem Material zu bilden, beispielsweise aus Glas herzustellen, besteht in dem Ausziehen der Primärfäden aus Strömen in Wärme erweichenden Glases und im Zuführen oder Einführen dieser Primärfäden in horizontal gerichtete, ausziehende Gasströme von intensiv heißen und mit hcher Geschwindigkeit strömenden Verbrennungsgasen von Brennern, wobei dann diese von Gasströmen ausgezogenen

309840/1093

A 40 015 m

a - 123

15. März 1973

Fasern auf einer im wesentlichen horizontal verlaufenden Sammelflache, also einem Förderband gesammelt werden. Eine Ausführungsform eines solchen Verfahrens zum Ausziehen und Sammeln von Glasfasern ist in der US-PS 3 002 224 beschrieben. Die aufgrund eines solchen, mit heißen Verbrennungsgasen arbeitenden Verfahrens ausgezogenen, d.h. verdünnten und auf einer horizontalen Oberfläche gesammelten und dann zu einer Matte verarbeiteten Fasern führen zu einer Matte mit guter Reißfestigkeit und guten Zugfestigkeitseigenschaften. Allerdings ist bei diesem Verfahren der Glasausstoß, d.h. die Anzahl der Primärfäden, die von einem einzigen Brennergasstrom ausgezogen werden können, begrenzt, und zwar aufgrund des Wiedererhitzens der Primärfäden durch den Strom der intensiv heißen Verbrennungsgase, so daß auch die Herstellung solcher Fasern aufgrund eines solchen Verfahrens sehr hohe Kosten verursachen, insbesondere da die Wiedererhitzung der abgekühlten Primärfäden auf die Ausziehtemperaturen eine beträchtliche Wärmeenergie erfordert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, welches die Nachteile der bekannten Verfahren und Vorrichtungen vermeidet und deren Vorteile kombiniert, d.h. also ein Verfahren zu schaffen, bei welchem mit hoher Ausbeute gearbeitet werden kann und dennoch eine vollkommen einwandfreie und vorzugsweise gesteuerte Ablagerung der erzeugten Fasern oder Fäden auf dem Förderband erreicht werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäße darin, daß das in Wärme erweichende Material einem um eine in einem spitzen Winkel zur Horizontalebene angeordneten Achse drehbaren Spinnapparats zugeführt und Ströme des Materials aus dem

309840/1093

A 40 015 m -

Spinnapparat herausgeschleudert werden, und daß die Ströme zu Fasern ausgezogen und die Fasern aufgesammelt werden.

Allgemein ausgedrückt, besteht die Erfindung also darin, daß zentrifugierte Ströme eines aus in Wärme erweichenden Materials, beispielsweise Glas erzeugt werden, und zwar mittels Rotoren oder Spinnapparaten, die um eine in einem spitzen Winkel zur Horizontalebene angeordnete Achse schnell gedreht werden, wobei dann diese zentrifugieren Ströme von einem mit hoher Geschwindigkeit strömenden ringförmigen Gasstrom erfaßt und zu diskreten Fasern ausgezogen werden, diese Fasern werden dann gesammelt, und zwar auf einer Sammeloberfläche bzw. genauer gesagt, auf dem oberen Trum eines sich bewegenden Förderbandes, wobei weiterhin noch Vorrichtungen vorgesehen sind, mit welchen eine gesteuerte Ablagerung dieser Fasern in gewünschter Orientierung auf dem Förderband erreicht werden kann. Die Fasern bzw. der erzeugte Faserschleier, der aus ausgezogenen und verdünnten Primärfäden besteht, hat also die Form einer hohlen Säule und fließt in einem Winkel von etwa 45 mit Bezug auf eine Horizontalebene nach unten auf die Sammeloberfläche, auf diese Weise ist es leicht, auf die Ablagerung und den weiteren Faserfluß Einfluß zu nehmen, einmal deshalb, weil durch den winkelmäßigen Verlauf ein längerer Weg ersieht werden kann, so daß ein größerer Zeitraum zur Einflußnahme zur Verfugung steht, zum anderen aber auch, weil der Ablagerungsbereich auf dem Förderband vergrößert ist.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und können diesen entnommen werden« Im folgenden werden Aufbau und Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigen:

3098407 1 09 3

A 40 015 m

Figur 1 eine Seitenansicht der Vorrichtung zum Herstellen und Sammeln von Fasern im Schnitt gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,

Figur 2 stellt eine Ansicht entlang der Linie 2-2 der Figur 1 dar,

Figur 3 zeigt einen Sch-nitt entlang der Linie 3-3 der Figur 1,

Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung und in einer seitlichen Ansicht, teilweise im Schnitt, die faserformende Ein-heit in Form des Spinnapparats ,

Figur 5 entspricht etwa der Darstellung der Figur 2, jedoch mit mehr als nur zwei faserformenden Einheiten,

Figur 6 zeigt in einer Seitenansicht eine . modifizierte Position des die Fasern aufsammelnden Förderbandes, das zum Verlauf der von der faserformenden Einheit ausgehenden Fasern schräg eingestellt ist,

Figur 7 zeigt eine Aufsicht auf zwei Seite an Seite angeordnete faserformende Einheiten, wobei auch eine bereichsmäßig unterschiedlich kontrollierte Umgebung bezüglich eines unter dem Förderband erzeugten Saugzugs dargestellt ist,

Figur 8 zeigt in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt die Anordnung der Figur 7, wobei die einzelnen Unterteilungen in Form von unterhalb

309840/10 93

A 40 015 m

15.März 1973 £ ^

des oberen Förderbandtrums angeordneten Räumen zur gesteuerten Einstellung eines Saugzugs an diesen Stellen gezeigt ist,

Figur 9 ist eine Darstellung entlang der Linie 9-9 der Figur 7,

Figur 10 zeigt in schematischer Ansicht in einer seitlichen Schnittdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei zwei Reihen von faserformenden Einheiten zueinander im Abstand und in Längsrichtung zu dem Förderband angeordnet sind,

Figur 11 zeigt eine Aufsicht auf die Darstellung der Figur 10,

Figur 12 zeigt ein weiteres schematisches Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht, wobei eine Reihe von faserbildenden Einheiten in Längsrichtung hintereinander angeordnet, entlang dem Förderband vorgesehen sind,

Figur 13 zeigt schließlich ein letztes Ausführungsbeispiel mit zwei in Querrichtung zu dem Förderband angeordneten Reihen von faserbildenden Einheiten, wobei die einzelnen Einheiten gegeneinander versetzt sind, zur Erzeugung einer Matte beträchtlicher Breitee

Im folgenden wird näher auf das erfindungsgemäße Verfahren und auf einige Vorrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens

309 840/109 3'

A 40 015 m

eingegangen, dabei versteht es sich, daß zwar im wesentlichen auf die Herstellung von Glasfaden und Glasfasern abgestellt ist, die beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen sich jedoch auch für die Bearbeitung anderer, in Wärme erweichender, faserbildenden Materialien eignen.

Zunächst sei genau auf die Darstellung der Figuren 1 bis 3 eingegangen, in denen ein Paar bzw. eine Gruppe von faserbildenden Einheiten gezeigt sind, bei welchen die Fasern oder Fäden auf der Oberfläche eines sich bewegenden Förderers oder Förderbandes gesammelt werden, und zwar im Zusammenwirken mit einer Anordnung, die die Verteilung der Fasern oder Fäden und das Verteilungsmuster auf der Sammeloberfläche beeinflußt bzw. bewirkt. Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung ist insbesondere zur Bildung und zur Verarbeitung von aus in Wärme erweichendem, mineralischen Materialien gewonnenen Fasern, beispielsweise also in Wärme erweichenden Glasfasern, geeignet. Die Vorrichtung ist vorzugsweise angeordnet ist einem länglichen, rechteckförmig ausgebildeten Raum 10, der einen Bodenteil 12, Seitenwände 14 und 15 sowie Vorder- und Rückwände 16 und 17 umfaßt und eine Decke 18.

Die Vorrichtung umfaßt einen Vorherd bzw. eine Aufnahmeanordnung 20, die einen Vorrat von in Wärme erweichenden, faserformenden Material, wie beispielsweise Glas enthält; der Vorherd bzw. diese Aufnahmeanordnung ist mit einer Schmelzvorrichtung oder einem Ofen 24 verbunden, in welchem das Glasgemenge bzw. das sonstige, faserbildende Material zu einem in Wärme erweichten und fließfähigen Zustand durch Anwendung von Hitze reduziert wird. Das in Wärme erweichte bzw. geschmolzene Material wird dem Vorherd 20 von dem Schmelzofen zugeführt, wodurch ein Vorrat geschmolzenen faserbildenden Materials gewonnen wird,

309840/1093

15.März 1973 - & . -

der für eine Vielzahl von faserbildenden Einheiten bestimmt ist.

Bei dem in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Ausfüiirungsbeispiel sind unterhalb des Vorherds 20 zwei faserbildende Einheiten 25 und 25' angeordnet, diese Einheiten sind aneinander angrenzend Seite an Seite vorgesehen, wie die Figuren 2 und 3 zeigen. Dabei fließt ein Strom 27 eines in Wärme erweichten, faserbildenden Materials bzw. ein flüssiger Glasstrom aus einem Speiser 28, der dem Vorherd 20 zugeordnet ist zu je einem Spinnapparat bzw. einer Zentrifuge jeder faserbildenden Einheit 25 und 25*.

Zur Lagerung der faserbildenden Einheiten 25 und 25' ist eine Rahmenstruktur 29 vorgesehen. Die Rahmenstruktur timfaßt ein horizontal verlaufendes Bauelement 30, an welchem befestigt und von diesem sich nach unten erstreckend, jeweils paarweise angeordnete Stangen 31 vorgesehen sind_ff wie die Figuren 2 und 3 zeigen. Die Stangenpaare 31 tragen die faserbildenden Einheiten 25 und 25'. Jede der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten, faserbildenden Einheiten umfaßt ein allgemein zylindrisch ausgebildetes Gehäuse 32, wobei jedes Gehäuse 32 mit Zapfen 33 versehen ist, die sich durch Bohrungen erstrecken, die

.an den unteren Endteilen der sich nach unten erstreckenden Stangen 31 vorgesehen sind.

Aufgrund der Zapfenschwenklagerung ist es möglich, die Winkellage jeder faserbildenden Einheit in einem begrenzten Ausmaß einzustellen, indem man jede Einheit um die Achse der Zapfen 33 verdreht. Wie insbesondere die Figur 4 zeigt, umfaßt jede faserbildende Einheit weiterhin eine an dem Gehäuse 32 befestigte Platte 34, die jeweils eine öffnung 37 aufweist, die einem Glasstrom 27 angepaßt ist. Im zentralen Bereich jeder Platte 34 sind eine zylindrisch ausgebildete Einfassung 35 und verstärkende Streben 36 montiert. Die Einfassung 35 umgibt

30 9 8 40/TO 93

A 40 015 m
a - 123

15.März 1973 Ä -^313376

Kugellager 38, in welchen eine, vorzugsweise röhrenförmig ausgebildete Spindel oder ein Schaft 40 drehbar gelagert sind. An der Einfassung 35 ist weiterhin ein Bügel 42 befestigt, an welchem ein Motor 44 angebracht ist, der die Spindel bzw. den Schaft 4O dreht.

Am unteren Ende jeder Spindel 40 befindet sich eine Zentrifuge, nämlich ein Rotor bzw. eine hohle Spinnapparatur 48, die zunächst einen Bodenteil 5O umfaßt, der mit Hilfe geeigneter Mittel an der Spindel befestigt ist. Der Bodenteil 50 weist einen zentralen planaren Bereich 51 und einen vorzugsweise ringkreisförmigen Bereich 52 auf, der nach oben und außen, ausgehend von dem zentralen planaren Bereich 51 des Bodenteils 50 geneigt ist, dabei ist dann an dem Ringbereich 52 noch ein peripherer Wandbereich 54 angebracht bzw. bildet eine einstückige Erstreckung desselben, wie genauer die Figur 4 zeigt. Mit dem oberen Teil des peripheren Wandbereiches 54 ist ein ringförmiger Flansch 56 verbunden. Der periphere Wandbereich 54 der Spinnapparatur ist mit einer Vielzahl von Reihen kleiner öffnungen oder Perforationen 58 versehen.

Bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel ist jede der faserbildenden Einheiten in der Lage, in einer mit Bezug auf eine Horizontalebene winkelmäßigenPosition montiert zu werden, wobei der Winkel der Spinnapparatachse etwa bei 45° zur Horizontalebene geneigt verläuft, wie der Winkel A in Figur 4 anzeigt. Der vertikal in den Spinnapparat jeder faserformenden Einheit einfallende Glasstrom 27, der den Einheiten zugeführt wird, ist gegenüber der Achse der faserformenden Einheit, wie die Figuren 2 und 3 zeigen, versetzt bzw. weist einen räumlichen Abstand zu dieser Achse auf und kommt mit dem planaren Bodenbereich 51 des Spinnapparats 48 in einem Einfallwinkel von etwa 45°,bezüglich einer Horizontalebene, in Berührung, dieser

309840/1093

A 40 O15 m

15. März 1973 J® - 2<?13ΐ37β

Winkel entspricht selbstverständlich dem Winkel A, wie in Figur 4 gezeigt. Ist die winkelmäßige Position des Spinnapparates bzw. Rotors so eingestellt, daß der herunterfallende Glasstrom die ringförmige Neigung des kegelstumpfähnlich ausgebildeten Bodenteils 51 erreicht, dann modifiziert sich selbstverständlich der Einfallwinkel des Glasstroms mit diesem Ringbereich 52 gemäß dem Ausmaß der Winkelanordnung, den dieser geneigt verlaufende Ringbereich 52 mit Bezug auf den planaren Bodenbereich 51 aufweist.

Unter dem Einfluß der sich aufgrund der Rotation des Spinnapparats auf das Glas in dem Glasstrom auswirkenden Zentrifugalkräfte wird dieses, sobald der Boden des Spinnapparates erreicht ist, schnell radial nach außen bewegt und verteilt sich über die innere Oberfläche des peripheren Wandbereichs 54 des Spinnapparats. Der Spinnapparat dreht sich mit einer Geschwindigkeit, bei welcher das in Wärme erweichte Glas an der inneren Oberfläche des peripheren Wandbereichs 54 aufgrund der auf es einwirkenden, zentrifugalen Kräfte durch die öffnungen oder Durchlässe 58 in der Spinnapparatwandung extrudiiert bzw. herausgeschleudert wird* so daß Ströme von primären Glasfäden erzeugt werden, die von einem Hochgeschwindigkeitsgasstrom erfaßt und von diesem Strom zu diskreten Einzelfäden oder Fasern 60 ausgesogen werden. Jeder Spinnapparat kann dabei einen Durchmesser von bis au 38 cm oder mehr aufweisen, wobei sich die Anzahl der öffnungen in dem peripheren Wandbereich 54 im Bereich zwischen 3000 und 12 0OO oder mehr bewegt, die Anzahl dieser öffnungen hängt ab vom Maßstab der Abmessungen des Spinnapparats, dem Glasdurchsatz und der Qualität der gewünschten Fasern.

Der die Glasströme ausziehende Hochgeschwindigkeitsgasstrom für j©4e faserformende Einheit wird von einer Blasanordnung

^ü

A 4O O15 m

a - 123

15.März 1973 2313376

erzeugt, wobei eine ringförmige Brenneranordnung 64 im Bereich des peripheren Wandbereichs 54 des Spinnapparats Wärme erzeugt, um die zentrifugierten Ströme bzw. Glasprimärfäden in einem ausziehbaren Zustand zu erhalten. Die Blasanordnung 62 umgibt die periphere Wand des Spinnapparats 48 und umfaßt ein ringförmig ausgebildetes Element 66 von einer solchen Formgebung, daß eine ringförmige Verteilerleitung bzw. eine Kammer 68 gebildet wird, dabei ist an dem Element 66 eine obere Abdeckplatte 69 befestigt.

Die Blasanordnung 62 ist vorteilhafterweise von dem Gehäuse getragen, und zwar mit Hilfe von über den Umfang im Abstand verteilten Bügeln 71. Die Abdeckung 69 verfügt über eine kreisförmig nach unten gerichtete Lippe 7.0, die zu einem Teilbereich 72 des den eigentlichen Blaskörper 66 bildenden, ringförmigen Elements im Abstand gehalten ist, dabei ist dieser Teilbereich 72 so ausgeformt, daß er eine Vielzahl von über den Umfang zueinander im Abstand gehaltener Schlitze oder öffnungen 74 aufweist und die herabhängende Lippe 70 der Abdeckung 69 so über dem Teilbereich 72 liegt, daß sie für jeden der Schlitze 74 eine obere Wand bildet.

Der Kammer 68 wird ein unter Druck stehendes Glas, beispielsweise komprimierte Luft oder Dampf von einem Vorrat über eine Röhre 76 zugeführt. Die komprimierte Luft bzw. Dampf in der Verteilerkammer 68 wird über die Schlitze 74 freigegeben und erzeugt den weiter vorn schon erwähnten Hochgeschwindigkeitsgasstrom zum Ausziehender Primärglasfäden, dabei -ist die Temperatur dieses Gasstromes geringer als die des durch die öffnungen 58 zentrifugierten Glasfaden. In der Röhre 76 ist ein Ventil 78 vorgesehen, um die Zufuhr von Gas an die Verteilerkammer einzustellen und auf diese Weise die Geschwindigkeit des die Faser ausziehenden Luft- oder Gasstromes zu kontrollieren.

309840/1093

A 40 015 m

a - 123 9 q ή ο q η ο

15. März 1973 £ O 1 g J / U

Der Brenner 64 umfaßt ebenfalls eine ringförmig ausgebildete Verteilerleitung 80, die eine weitere Kammer 81 bildet,, der von einer nichtdargestellten Vorratsquelle ein brennbares Luft-Gasgemisch über eine Röhre 82 zugeführt wird, dabei ist dieser Röhre 82 gleichfalls ein Ventil 84 zugeordnet, um den Zufluß der brennbaren Mischung an die Verteilerkammer 81 zu regulieren. Der Brenner umfaßt eine innere zylindrische Wand 86, wobei der äußere kreisförmige Wandbereich des Gehäuses 32 eine äußere Wand des Brenners bildet. Innerhalb der Br.ennerwände ist eine /uisfütterung 88 vorgesehen, die aus einem gegenüber dem Einfluß hoher Temperaturen widerstandsfähigen, feuerfesten Material besteht und die so geformt ist, daß eine ringförmig begrenzte Verbrennungszone bzw. ein Verbrennungsraum 90 gebildet wird, der einen ringförmigen Ausstoßdurchlaß 92 aufweist«

Die obere Wand 94 des Brenners und der angrenzenden, feuerfesten Ausfütterung sind mit Öffnungen versehen, die trafangsmäßig zueinander im Abstand gehaltene Fittinge 96 aufnehmen und diesen angepaßt sind, wobei einer der Fittinge oder Paßstücke in Figur 4 gezeigt ist. Jeder Fitting 96 ist mit einer Vielzahl kleiner Durchlässe 97 ausgebildet, durch welche die brennbare Gasluftmischung aus der Verteilerkammer 91 unter vergleichweise geringem Druck in die Verbrennungskammer 9O geliefert wird.

Die brennbare Mischung wird im Inneren der Verbrennungskammer 90 im wesentlichen vollständig verbrannt, die Flammen bzw. die intensiv-heißen Verbrennungsgase und die Wärmestrahlung gelangen durch den Ausstoßdurchlaß nach unten und verlaufen entlang dem äußeren, peripheren Wandbereich 54 des Spinnapparates 48, eine solche Anordnung erzeugt die Hitze, um die zentrifugierten Ströme oder Primärfäden in einen weichen, ausziehbaren Zustand zu halten. Die schmalen Durchlässe 97 in den Fittingen 96 bilden einen Feuerschirm, um eine Entzündung der Mischung in der

309 8 40/109 3

A 40 O15 m

15.März 1973 *. ν ι vv ί ν

'41

Verteilerkammer 91 zu verhindern. Die Abdeckung 69 der Blasanordnung 92 ist zu der unteren Wand des Brenners im Abstand gehalten, wodurch ein Durchlaß 98 gebildet wird, durch welchen Luft aufgrund der hohen Geschwindigkeiten der Gase des GasStroms angesaugt und dem Gasstrom hinzugefügt wird.

Beim Betrieb der faserbildenden Einheiten 25 und 25' zur Herstellung von Fasern, wird der Motor 44 jeder Einheit erregt und versetzt den Spinnapparat, den Rotor bzw. die Zentrifuge, wie sie auch genannt werden kann, in eine solche Umdrehungsgeschv/indig-· keit, daß die dabei entstehenden zentrifugalen Kräfte Ströme oder Primärfäden aus Glas aus den Öffnungen in dem peripheren Wandbereich 54 in den gasförmigen, die Fäden ausziehenden Strom schleudern, wobei die Gase des Gasstroms durch die über den Umfang zueinander im Abstand gehaltenen Schlitze 74 der Blasanordnung austreten.

Die heißen Gase der in der Verbrennungskammer 90 brennenden Mischung werden entlang der Außenseite des peripheren Wandbereichs 54 des Spinnapparates geführt, um die zentrifugierten Ströme in einem für die AusZiehung geeigneten Zustand zu halten. Die ausgezogenen Fasern 60 von jeder faserbildenden Einheit befinden sich dann .in einer allgemein zylindrisch ausgebildeten, hohlen Säulenkonfiguration, die Fasern werden dabei nach unten und winkelmäßig mit Bezug auf eine horizontale Ebene abgeblasen, wie dies weiter vorn schon mit Bezug auf Figur 1 erwähnt und gezeigt ist. Aufgrund von Turbulenzen in den Gasen des Gasstromes werden einige der Fasern oder Fäden zu schmalen länglichen Gruppen umgeformt, mit welchen diskrete Fasern oder Fäden auf den oberen Trum 104 eines Förderbandes geleitet v/erden.

Dabei können Anordnungen vorgesehen sein, um ein Bindemittel oder ein Klebemittel auf die diskreten Fasern und die länglichen

309840/1093

A 40 015 m

15. März 1973

Gruppen von Fasern aufzubringen, die sich winkelmäßig nach unten bewegen. Angrenzend an jede faserbildende Einheit 25 und
25' und die Säule oder die Gruppen von Fasern umgebend, die sich von der Einheit entfernen, ist ein kegeIstumpfförmiges Element 99 angeordnet, das in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist und von
geeigneten, von diesen Figuren nicht dargestellten Mitteln getragen ist. Die Achse jedes der kegelstumpfartigen Elemente 99 ist auf die Achse des Spinnapparats der angrenzenden, zugeordneten faserbildenden Einheit ausgerichtet Auf jedem der Elemente 99 ist eine Verteilerleitung 100 montiert, die eine Vielzahl von Düsen 101 zur Freigabe eines Bindemittels oder eines
Klebmittels auf die Fasern aufweist,, über eine Rohrleitung 102 wird das Bindemittel bzw. der Klebstoff von einer nicht dargestellten Vorratsquelle der Verteilerleitung 100 zugeführt.

Bei dem gezeigten Ausführungsbexspiel ist eine sich bewegende
Förderbandanordnung vorgesehen _e um die von den faserbildenden
Einheiten 25 freigegebenen und ausgelieferten Fasern aufzusammeln. Es wird hierbei insbesondere auf die Figuren 1 und 2
verwiesen, wo ein Förderer 103 dargestellt ist, der ein Löcher aufweisendes bzw. in Form eines Netzwerkes ausgebildetes, endloses Band umfaßt, der obere Trum dieses Förderbandes ist horizontal oder, wie Figur 1 zeigt,, leicht aufwärts in einer Richtung v/eg von den faserbildenden Einheiten geneigt. Das öffnungen aufweisende Förderband 103 ist von Rollen 106, 107 und 1O8 getragen. Eine dieser Rollen ist von einem nicht dargestellten
Motor in üblicher Weise angetrieben.

Wie Figur 1 zeigt, v/erden die von den faserbildenden Einheiten 25 und 25* stammenden Fasern auf den von dem oberen Trum 1O4
des Förderbandes gebildeten Oberfläche gesammelt bzw. auf diese abgelagert und bilden dort eine Masse M aus Fasern. Diese

309840/1093

A 40 015 m
a - 123
15.März 1973

Fasennasse kann zwischen benachbarten Trums von mit Löcher versehener Förderbänder 112 und 114, die über Rollen 116 und 118 gelagert sind von nicht dargestellten Mitteln angetrieben werden, durch einen Ofen 110 transportierbarden. Die Förderbänder 112 und 114 sind so angeordnet, daß sie die Fasermasse M empfangen und zu einer Matte 120 gewünschter Dichte und Dicke zusammenpressen. Der Ofen 110 kann von üblicher Art sein in der Weise, daß er eine geheizte Umgebung ausreichender Temperatur errichtet, um das Bindemittel bzw. den Klebstoff in der Matte 120 auszuhärten und zur Abbindung zu bringen.

Unterhalb des oberen Trums 104 des mit öffnungen versehenen Förderbandes 103 befindet sich ein vorzugsweise aus Blech bestehender Aufnahmebehälter 124, der eine solche Formgebung aufweist, daß ein Raum 126 gebildet wird. Der Raum 126 ist mit einem nicht dargestellten Sauggebläse verbunden, und zwar über eine Röhrenleitung 128, um in dem Bereich unterhalb des oberen Trums des Förderbandes einen reduzierten Druck bzw. einen Sog zu erzeugen. Dieser reduzierte Druck trägt zu der Ablagerung und der Aufsammlung der Fasern von den faserbildenden Einheiten 25 und 25' auf der Förderbandoberfläche bei und verfügt gleichzeitig über die nunmehr nutzlosen Gase der ausziehenden Gasströme.

Wie Figur 2 zeigt, sind die faserbildenden Einheiten 25 und 25* zueinander angrenzend, jedoch in einer abstandgemäßen Querrichtung mit Bezug auf die in Längsrichtung erfolgende Bewegung des Förderbandes 103 angeordnet. Bei dieser Anordnung besteht die Tendenz, daß die beiden von den beiden faserformenden Einheiten stammenden Fasergruppen auf dem oberen Trum 104 des Förderbandes 103 nach Art von rippenartigen Erhöhungen abgelagert v/erden, d.h., daß die Fasern oder Fäden im allgemeinen in zwei Längsreihen auf dem Förderband abgelagert v/erden, wobei die Fasern geringerer Qualität sich in zu den jeweiligen Achsen der faserbildenden Einheiten parallelen Ebenen befinden.

3098A0/T093

A 40 015 m

a - 123

15. März 1973

Jk

Gemäß einem Merkmal der Erfindung sind Mittel und verfahrensmäßige Ausgestaltung vorgesehen, um die Bewegung der Fasern jeder von den faserbildenden Einheiten ausgehenden Fasergruppen durch Kräfte zu beeinflussen, die -in Richtungen wirken, um das Ablagerungsmuster bzw. die Orientierung der Fasern auf dem oberen Trum 104 des Förderbandes zu kontrollieren und einzustellen. Zwar ist es üblicherweise erwünscht, die Ablagerung der Fasern oder Fäden auf dem sich bewegenden Förderband in einer solchen Weise vorzunehmen, daß die Bildung einer Fasermasse von im wesentlichen gleichförmiger Dicke und Dichte begünstigt wird, die verfahrensmäßigen Merkmale und Mittel zur Kontrolle der Verteilung und Ablagerung der Fasern kann jedoch auch verwendet werden, um die Dichte und Dicke der Fasermasse in unterschiedlichen Zonen oder Bereichen der Masse der Fasern zu variieren, die auf der Sammeloberfläche, d.h. im oberen Trum des Förderbandes abgelagert v/erden.

Wie die Figuren 1 und 2 zeigen, sind eine Vielzahl von ein Fluidum freigebenden Vorrichtungen, d.h. Düsen, vorgesehen, um Gasströme, beispielsweise Luft- oder Dampfströme, auf die unteren Bereiche der Gruppen ausgezogener Fasern oder Fäden zu richten, die sich auf den Ablagerungsbereich der Fasern auf dem oberen Trum 104 des Förderbandes bewegen. Wie hier genauer Figur 2 zeigt, sind zwei Gruppen von ein Fluidum freisetzender Düsen vorgesehen, wobei in jeder der einen in Wirkverbindung mit den Fasern jeder Einheit tretenden Gasstrom freisetzenden Gruppe drei Düsen vorgesehen sind. Die Düsen oder Strahlanordnungen jeder Gruppe zum Herausschleudern von Luftströmen oder anderer.Gase, die mit den Fasern der linker Hand angeordneten, faeerbildenden Einheit 25 in Wirkverbindung treten, sind in Figur 2 mit dem Bezugszeichen 134, 136 und 138 versehen.

Die entsprechenden Düsen oder Strahlanordnungen der zweiten

309840/1093

A 40 015 m „_n„_fi

15.März 1973

Gruppe zum Heranschleudern von Luftströmen oder anderer Gase in Wirkverbindung mit den Fasern, die von der rechten faserbildenden Einheit 25' freigesetzt werden, sind mit dem Bezugszeichen 134*, 136* und 138' versehen.

Dabei sind die Düsen jeder Gruppe einstellungsmäßig variabel montiert, so daß die einzelne Düse durch nicht dargestellte Mittel vertikal und winkelmäßig verstellt werden kann, um die Ablagerung der Fasern auf dem oberen Trum 104 des Förderbandes in dem gewünschten Muster zu begünstigen. Zuführleitungen 140 und 140* sind vorgesehen, um den Düsengruppen von einem nicht dargestellten Vorrat Gas, beispielsweise komprimierte Luft oder Dampf zuzuführen. Jede der Zuführleitungen ist mit einem üblichen, nicht dargestellten Ventil ausgestattet, um die Zufuhr von Luft oder anderer Gase an die einzelnen Düsen einzustellen.

Allgemein ist es gewünscht, die Fasern von den EinzeleinMten in einer solchen Masse auf dem Förderband aufzusammeln und abzulagern, daß die Dicke der Masse und deren Dichte im wesentlichen über die Breite der aufgesammelten Fasermasse konstant und einheitlich ist. Die Positionen und die winkelmäßigen Ausrichtungen der in Figur 2 gezeigten Düsen, begünstigen die Querverteilung der. beiden Fasergruppen, um eine Fasermasse von im wesentlichen gleichförmiger Dichte und Dicke auf dem Förderband zu bilden.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind die das Fluidum freisetzenden Düsen leicht nach hinten und oberhalb des linken Endbereiches des Förderbandes 104 angeordnet, wobei die Düsen eine solche Form aufweisen und so eingestellt sind, daß die aus ihnen ausströmenden Fluidumsströme, beispielsweise aus Gas oder Dampf, die sich von den faserbildenden Einheiten fortbewegenden Fasern erfassen, mit sich ziehen bzw. ablenken,

309840/1093

A 40 015 m

a — 123

15. März 1973 2313376

Λ*

und zwar in einer Weise, daß die Querverteilung der Fasern bei ihrer Ablagerung auf dem oberen Trum des Förderbandes beeinflußt wird. Bei der in Figur 1 dargestellten Anordnung der Positionen der ein Flurum unter Druck freisetzenden Düsen erfassen die Fluidumsströme die Fasern und ziehen sie in eine Bewegung bzw. veranlassen eine Bewegung der Fasern oberhalb des Förderbandes 104 über einen nennenswerten längsweisen Abstand, und zwar über dta in Figur 1 mit B bezeichneten Bereich, in welchem Bereich im wesentlichen auf dem Förderband Fasern nicht abgelagert werden.

Daher ist in diesem Bereich B des mit Löchern versehenen bzw. netzartig ausgebildeten Förderbandes der in dem Raum 126 herrschende Saugzug auch durch Fasern nicht behindert und ist in hohem Maße in der Weise wirksam, daß er die verbrauchten Gase der ausziehenden Luftströme und die verbrauchten Gase der von den Düsen freigesetzten Gasströme wegbefordert, wobei diese letzteren Gasströme _e wie soeben ausgeführt, die einwandfreie Verteilung der Glasfasern auf der Sammeloberfläche des Förderbandes sicherstellen soll. Dieses Verfahren der Verfügung über verbrauchte Gase führt zu einer wesentlichen Verringerung des zum Sammeln der Fasern benötigten Saugzugs und bewirkt daher auch eine beträchtliche Energieersparnis bei dem Sammelvorgang der Fasern auf dem Förderband. ■

Wie weiter vorn schon erwähnt, befindet sich die von jeder faserbildenden Einheit freigesetzte Fasergruppe in einer allgemeinen hohlen Säulenforraation, wobei sich die Fasern in einem Winkel schräg nach unten bewegen und zwar in einer Richtung im allgemeinen parallel zu der Drehachse des Rotors oder des Spinnapparates. Die Düsen 134 und 134' sind Im allgemeinen, wie Figur 2 zeigt, horizontal angeordnet und pressen Gasströme in Längsrichtung .zu dem Förderband 104 aus und erfassen den unteren Bereich der Fasern jeder Fasersäule und lenken die er-

3098A0/1093

A 40 015 m

Glasfasern
faßten/ab, auf diese Weise wird die Fasersäule flach gelegt oder flachgedrückt, wobei ein solches Vorgehen die Tendenz entwickelt, einige der Fasern quer zu dem oberen Trum 104 des Förderbandes zu verstreuen und auszubreiten.

Ein wesentlicher Teil der in eine linke Richtung gesprühten oder verbreiteten Fasern der linken faserformenden Einheit 25, wird, wie Figur 2 zeigt, von dem Gasstrom erfaßt, der ausgeht von der Düse 136, die winkelmäßig eingestellt ist mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der sich verteilenden oder verbreiternden Fasern, um diesen Faserbereich auf den linken Kantenteil des Förderbandtrums 104 zu leiten, damit an dem Förderbandkantenbereich eine Ablagerung einer ausreichenden Menge Fasern bewirkt wird; man erzielt auf diese Weise in diesem Bereich eine Fasermassendicke, die im wesentlichen gleich der Dicke der Fasermassen ist, die in Vorwärtsrichtung zu der Düse 134 gesehen, gesammelt und abgelagert werden.

Die Fasern, die in eine nach/techts gerichtete Richtung von verbreitert und verteilt werden und von der faserbildenden Einheit 25, also von der linken Einheit ausgehen, werden von dem Gasstrom erfaßt, der ausgeht von der winkelmäßig angeordneten Düse 138, die Fasern werden auf den zentralen Bereich des oberen Förderbandtrums aufgeleitet, um eine Ablagerung eines Faserteils nahe dem zentralen, in Längsrichtung verlaufenden Bereich des Förderbandes zu bewirken. Dabei sorgen die von den Düsen 134' 136', 138' ausgehenden Gasströme, die die von der rechten faserformenden Einheit 25" erzeugten und ausgegebenen Fasern erfassen, mit sich ziehen und ableiten, für eine ähnliche Querverteilung der Fasern in disem Bereich. Die von der in Horizontalrichtung länglichen Düse 134'ausgehenden Gasströme - diese Düse ist zentral zu der von der faserformenden Einheit 25* ausgehenden Fasersäule angeordnet -, erfassen und ziehen einen unteren Bereich der Fasersäule und legen Teileder Fasergruppe

309840/1093

A 40 015 m

a - 123

15.März 1973 *■ ^w ' ^{v v} ' ^w - -3Θ

flach und leiten diese ab und bewirken auf diese Weise ein Zerteilen und Ausbreiten von Fasern seitlich zu der sich bewegenden Fasersäule. Der von der winkelmäßig angeordneten Düse 136' ausgehende Gasstrom, leitet einige der in eine Richtung rechter Hand zu der faserförmenden Einheit 25' verteilten Fasern so ab, daß -diese am rechten Kantenbereich des oberen Förderbandtrums 104 zur Ablage gelangen.

Der von der winkelmäßig angeordneten Düse 138' ausgehende Gasstrom erfaßt dann noch einige der Fasern, die rechts von der Fasersäule, die von der faserbildenden Einheit 25' freigegeben wird zerstreut und verbreitet sind und leitet sie zum zentralen Bereich des Förderbandes hin in einer Weise, ähnlich der Aufleitung der Fasern durch den Gasstrom von der Düse 138. So ist es aufgrund der unter dem Einfluß der Gasströme aus mehreren Düsen auf die Fasern einwirkenden Ableitung und Mitnahmewirkung möglich, daß die aus den beiden faserformenden Einheiten stammenden Fasern in einer Weise auf dem Förderbandriemen gesammelt und verteilt werden, daß sich eine im wesentlichen gleichmäßige Dicke quer zu dem oberen Forderbandtrum 104 ergibt. Die aus mehreren Düsen austretenden Gasströme führen die Fasern und die länglichen Gruppen von Fasern in einer Richtung allgemein parallel zu der die Fasern sammelnden Oberfläche, d.h. zu dem oberen Förderbandtrum.

309840/1093

A	4O O15	m	231J3376
a 15	- 149 . März	1973

Indem man die Höhe und die winkelmäßige Ausrichtung der die Fasern verteilende Gasströme freisetzenden Düsen einstellt, ist es möglich, die Dicke und die Dichte der fibrösen Masse an verschiedenen Gebieten quer zu dem Förderbandtrum einzustellen und zu regeln, um auch andere Dicke- und Dichtemuster" der Fasermasse zu erhalten. Zusätzlich zu dem Vorteil, die Ablagerung der Fasern auf dem Förderbandtrum zu kontrollieren und zu leiten, um den nicht gestörten Bereich B vorzusehen - dieser Bereich erleichtert die Abführung verbrauchter Gase aus den Ausziehgasströmen und der Gase aus den faserverteilenden Anordnungen - bewegen sich die diskreten Einzelfasern und die schmalen länglichen Faserngruppen im allgemeinen in Längsrichtung zu dem Förderband und v/erden in einer allgemein parallelen Beziehung zu dem oberen Förderbandtrum 104 in einer laminarähnlichen Orientierung abgelagert.

Die in diesem Orientierungsmuster gesammelten und zu einer Matte 12O geformten Fasern bilden eine Matte mit hohen Festigkeitseigenschaften und sehr guten Verhaltenseigenschaften, was eine Erholung nach einer Druckeinwirkung betrifft. Das soeben beschriebene Verfahren der Faserbildung und Sammlung ermöglicht eine beträchtliche Herstellungsgeschwindigkeit der Fasern bei geringen Kosten. Darüber hinaus v/erden irgendwelche Turbulenzen, die von den die Primärfäden ausziehenden Gasströmen herrühren können, im wesentlichen aufgrund der schnellen Wegnahme beträchtlicher Gasmengen der Ausziehströrae und der die Fasern verteilenden Gase in dem ungehinderten, unter einem Saugzug stehenden Bereich B reduziert.

309 840/1093

A 40 015 m

a- 149 731337R

15. März 1973 "^N0/0

Die Erfindung umfaßt selbstverständlich auch die Verwendung von mehr als zwei einer Drehbewegung unterworfenen und parallel und gleichzeitig arbeitenden faserbildenden Einheiten zur Freigabe von Fasern auf einer Sammeloberfläche bzw. einem Förderband und zur Erzeugung einer Matte entsprechender und gewünschter Breite. In diesem Zusammenhang zeigt Fig. 5 eine Vorrichtung, bei welcher mehr als zwei Paare bildender Einheitengleichzeitig zur Herstellung von Fasern betrieben werden, und zwar in Verbindung mit die Fasern verteilenden Kräften oder Anordnungen, um die Fasern quer auf einem vergleichsweise breiten Förderband zur Erzeugung einer fibrösen Masse oder Matte beträchtlicher Breite zu verteilen und abzulagern.

Fig. 6 zeigt in einer halbschematischen Seitenansicht eine faserbildende Einheit, deren Spinnapparatachse in einem Winkel von etwa 45 zur horizontalen Ebene angeordnet ist, diese faserbildende Einheit .steht in Verbindung mit einem die Fasern aufsammelnden und mit Löchern versehenem Förderband, dessen oberes, die Fasern aufsammelndes Trum in einem Winkel von weniger als 45° zur Horizontalen angeordnet ist. Bei der Darstellung der Fig. 6 umfaßt die faserbildende Einheit 25d ein Gehäuse 32d, das einen hohlen Spinnapparat 48d umgibt, der zur Durchführung einer Umdrehung um eine Achse in einem Winkel von 45 zu einer Horizontalebene D-D, wie auch -bei -.den anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung, gelagert ist. Bei der Darstellung der Fig. 6 ist das Förderband 149, das in seiner Anordnung ähnlich dem der Fig. 1 ausgebildet ist, auf Rollen 150 gelagert, befindet sich jedoch in einer nach vorne geneigten winkelmäßigen Position. Der obere Förderbandtrum ist in einem Winkel C zu der durch die Bezugszeichen D-D angedeuteten Horizontalebene angeordnet, dieser Kinkel C beträgt weniger als 45°_f selbstverständlich ist auch In diesem Falle das Förderband durchlöchert oder netzartig ausgebildet.

3Ό9840/1093'

A 40 O15 m

Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der obere Trum 148 des Förderbandes einen Winkel von etwa 30° mit Bezug auf die Horizontalebene D-D auf, es ist jedoch auch möglich, die winkelmäßige Einstellung des oberen Trums 148 mit Bezug auf die Horizontalebene in Abhängigkeit von der Art der Faserablagerung und der in der Fasermasse oder -packung M2 gewünschten Orientierung zu verändern. Unterhalb des oberen Trums 148 des Förderbandes ist ein Behälter 124 angeordnet und über eine Leitung oder über eine Röhre 154 mit einem Sauggebläse verbunden, um in dem von dem Behälter 124d gebildeten Raum 126d einen unteratmosphärischen bzw. reduzierten Saugdruck zu erzeugen.

Bei der Darstellung der Fig. 6 sind ebenfalls eine Vielzahl von ein Fluidum ausstossenden Düsenanordnungen vorgesehen, um Gasströme, beispielsweise Luft- oder Dampfströme freizugeben, die einige der Fasern der sich auf das Ablagerungsgebiet auf dem Förderband bewegenden Fasergruppe zu erfassen und abzuleiten.

Die Geschwindigkeit und die Turbulenz der das Ausziehen bewirkenden Gasströme und die Kräfte der aus den Düsen austretenden Gasströme haben einen Glattstreif- bzw. Führungseffekt auf die Fasern und auf schmale längliche Faserbündel und begünstigen und verstärken damit ihre Ablagerung auf dem Förderband in einer allgemein parallelen Beziehung zueinander und zu dem Förderbandtrum, so daß eine laminare Orientierung bzw. eine laminarähnliche Orientierung erreicht wird. Eine durch Komprimierung der Fasermassen gebiHete und durch das Aushärten des Bindemittels hergestellte Matte weist verbesserte Festigkeitseigenschaften auf, verglichen mit den

309840/1093

A 40 015 m

a - 149

15. März 1973 2313376

Festigkeitseigenschaften einer Matte, die aus Fasern gebildet ist, die vertikal auf einen im wesentlichen horizontal verlaufenden Förderbandtrum auffallen, wie dies bisher bei dem rotormäßigen Herstellen von Glasfasern der Fall war.

Die Fig. 7, 8 und 9 zeigen ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Einstellung und Kontrolle des Ausmaßes bzw. der Wirkung des an verschiedenen Bereichen unterhalb des die Fasern sammelnden Förderbandtrums herrschenden Saugzugs. Bei der Darstellung der Fig. 7 und 8 sind zwei sich drehende und faserformende Einheiten 25e und 25e*. in angrenzender Seltenbeziehung zueinander angeordnet, die von diesen beiden Einheiten gebildeten und dann ausgezogenen Fasern werden in Richtung auf den oberen Förderbandtrum 158 freigegeben und in einer Masse Me auf die semiges amme It, dabei handelt es sich auch hier wieder um einen mit Löchern und öffnungen versehenen Förderer 160 mit einem endlosen Band.

Dabei ist der obere Förderbandtrum 158 des Förderers 160 in einer solchen Position angeordnet_r daß er die Fasern 6Oe empfängt, das endlose Förderband 160 ist dabei auf Rollen 162 gelagert, von denen eine in der Darstellung der Fig. 7 und 8 gezeigt ist, der obere Trum 158 des Förderbandes ist leicht nach oben aus einer horizontalen Ebene in einer Richtung weg von den faserbildenden Einheiten geneigt, wie dies schon mit Bezug auf Fig. 1 gezeigt worden ist.

Bei dem in den Fig. 7-9 gezeigten Ausführungsbeispiel sind Mittel vorgesehen, um in mehreren Zonen oder Bereichen 176, 177, 178, 179, 180, 181, 182, 183 unterhalb des oberen Förderbandtrums 158 einen reduzierten Druck bzw. einen Sog zu

3 0 9 8 AO /10 9 3

A 40 015 m

15. März 1973 «. ν ι χ* ν r ν

erzeugen; das Ausmaß der Wirksamkeit des reduzierten Drucks bzw. Sogs ist dabei in jeder der verschiedenen Bereiche oder Zonen geregelt, um das Ablagerungsmuster bzw. das Sammelmuster der Fasern auf dem oberen Förderbandtrum 158 zu verändern oder zu modifizieren.

Jeder der mit den Bezugszeichen 176 - 183 versehenen Kammern bildet einen individuellen Bereich bzw. eine individuelle Zone, in welcher das Ausmaß des reduzierten Drucks bzw. Sogs eingestellt und geregelt werden kann, wodurch diese Bereiche reduzierten Drucks verwendet werden können, um die gewünschte Verteilung der auf dem oberen Förderbandtrum 158 gesammelten Fasern entsprechend zu begünstigen. Dabei sind Mittel vorgesehen zur Regulierung bzw. Steuerung des in jeder der Zonen oder Kammern herrschenden Sogs.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 7-9 ist für die Paare abgeteilter Kammern oder Zonenein individuelles Sauggebläse vorgesehen. Wie Fig. 7 zeigt, sind vier jeweils von einem Motor 192 unabhängig angetriebene Sauggebläse 186, 187, 188, 189 üblicher Art vorgesehen. Das Sauggebläse 186 steht mit dem Raum 180 über eine Leitung 196 in Verbindung, wobei in der Leitung 196 zur Veränderung der effektiv erzeugten Sogs oder Saugzugs in dem Raum 180 ein Ventil 198 bzw. eine Drosselklappe vorgesehen ist.

Ein Ende einer Röhre 200 steht in Verbindung mit der Leitung 196, wie Fig. 9 zeigt, das andere Ende der Röhre 200 ist mit dem Raum 176 verbunden, wobei nahe dem Verbindungspunkt der Röhre 200 mit dem Raum 176 ein Ventil bzw. eine Drosselklappe 198e vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es möglich, den in den jeweiligen Räumen 180 und 176 herrschenden reduzierten Druck bzw. Sog mittels der Drosselklappen bzw. Ventile 198 und

309840/1093

15. März 1973

198e zu kontrollieren, die zu diesem Zweck einzeln einstellbar ausgebildet sind.

Indem man das Ausmaß des in den Räumen 176 und 180 herrschenden Saugzugs reguliert, kann auch der bei der Ablagerung bzw. dem Sammeln der Fasern auf dem Förderband in den Bereichen der Räume wirksame reduzierte Druck bzw. Saugzug eingestellt werden, um so eine gleichmäßigere Verteilung der Fasern zu erreichen. Indem man die Ventile 198 bzw. 198e betätigt und einstellt, ist es möglich, mehr Fasern auf dem Förderband angrenzend an eine der Räume als auf dem an den anderen Raum angrenzenden Förderbandteil zu sammeln. Auf diese Weise kann die Dicke der Fasermasse modifiziert werden, und swar an den Bereichen, die unter dem Druckeinfluß der Räume stehen, die Modifizierung erfolgt in Abhängigkeit von den bei dem Enderzeugnis gewünschten Eigenschaften. Eine ähnliche Anordnung ist dabei vorgesehen, um das Ausmaß bzw. die Wirksamkeit des in den anderen Räumen herrschenden Saugzugs zu kontrollieren.

Wie die Darstellung der Fig. 7 und 9" zeigt, kann dabei jedes Sauggebläse 186, 187, 188 und 189 mit einem Abgasrohr 220 versehen sein, welches an eine nicht dargestellte Endlüftungsanordnung angeschlossen sein kann, um die Luft oder die anderen Gase aus den verschiedenen unterhalb dem Förderbandtrum 158 angeordneten Räumen abzuführen.

Es versteht sich, daß bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel zwar acht Räume zur Erzeugung von Saugzonen vorgesehen sind, es ist jedoch auch möglich,eine geringere oder größere Anzahl von Räumen oder Unterteilungen vorzusahen, und zwar in Abhängigkeit von der Länge und der Breite des die Fasern sam-

309840/1093

A 40 015 m

meInden Trums bzw. der Oberfläche, in Abhängigkeit von der Anzahl der faserformenden Einheiten, die auf ein Förderbandtrum Pasern ablegen und in Abhängigkeit zu der Querverteilung der Fasern zur Ablage und Sammlung an den verschiedenen Bereichen reduzierten Drucks.

Die Anordnung der Fig. 7 und 8 umfaßt weiterhin noch Mittel, um auf die von den faserbildenden Einheiten ausgehenden Fasersäulen Kräfte auszuüben, um die Fasern abzulenken und neu in ihrer Richtung zu orientieren und dabei die Verteilung und das Orientierungsmuster der Fasern auf dem Förderbandtrum 158 zu modifizieren. Zu diesem Zwecke kann eine Anordnung von Düsen 134e und 136e der in Fig. 2 genauer beschriebenen Düsenart vorgesehen sein.

Die Fig. 10 und 11 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Vielzahl von winkelmäßig orientierten faserbildenden Einheiten vorgesehen sind, die gleichzeitig zusammenarbeiten und wobei die ausgegebenen Fasern oder Fäden auf einer sich bewegenden löchrigen Sammeloberfläche bzw. einem Förderband gesammelt werden.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 10 und 11 umfaßt Mittel zur Erzeugung von auf die unteren Bereiche der Fasersäulen einwirkenden Kräft&\,die Fasersäulen werden dabei von den faserbildenden Einheiten 25f freigegeben und durch die Einwirkung ergibt sich eine Ablenkung und eine Neuorientierung der in den Säulen enthaltenen Fasern in ihrer Richtung, in einem abgeflachten Muster in einer zu dem Förderbandtrum 158F nahezu parallelen Beziehung, so daß die auf diesem abgelagerten bzw. gesammelten Fasern eine nahezu laminare Orientierung aufweisen bzw. laminarähnlich orientiert sind.

309840/1093

A 40 015 m

Fig. 12 zeigt in einer halbschematischen Seitenansicht und teilweise im Schnitt eine Vielzahl von jeweils zu einer Horizontalebene einen Winkel aufweisenden faserbildenden Einheiten 25g, die in abstandsmäßiger Beziehung in einer einzigen Reihe in Längsrichtung zu einer fasersammelnden Oberfläche oder einem Förderband angeordnet sind. Jede der faserbildenden Einheiten 25g entspricht dem mit Bezug auf die Fig. 4 genauer beschriebenen Spinnapparat, dabei kann die die Fasern aufsammelnde Anordnung von der in den Fig. 7-9 genauer dargestellten allgemeinen Art sein. Unterhalb des oberen Trums 158g des Förderbandes können einen Saugzug bewirkende Mittel der in den Fig. 7-9 genauer beschriebenen Art angebracht sein, um die Kontrolle der Ablagerung der Fasern auf dem Förderband leichter durchführen zu können.

Die Sauggebläse können dabei über Röhren oder nicht dargestellte Leitungen mit den Räumen in Verbindung stehen, wobei der Saugzug in jedem der Räume oder Zonen durch geeignete nicht dargestellte Ventile oder Drosselnglieder der in Fig. 9 beschriebenen Art reguliert werden kann. Bei der Verwendung einer Vielzahl von in einer einzigen in Längsrichtung zu dem Förderbandtrum angeordneten Reihe von faserbildenden Einheiten ist auch die Verwendung einer sich in Längsrichtung erstreckenden zentralen unterteilung in dem Behälter 166g freigestellt, je nachdem und in Abhängigkeit von der Verteilung der Fasern un.d der Breite der von dem Förderband gesammelten Fasermasse.

Weiterhin ist bei der Darstellung der Fig. 12 eine aus Düsengruppen 224g bestehende Anordnung vorgesehen, der in Fig. 2 schon genauer dargestellten Art, um die Fasern der Säulen durch eine überstreichende Wirkung in ein flaches Muster und damit in eine stärkere Parallelbeziehung zu dem die faseraufnehmenden Förderbandtrum 158 zu bringen, so daß auch hier die Fasern und Fasergruppen in einer laminarahnliehen Orientierung gesammelt werden.

309840/1093

A 40 015 m

Pig. 13 zeigt in einer weiteren Ausgestaltung eine Aufsicht auf eine Anordnung von faserbildenden Einheiten und eines die Fasern sammelnden Förderbandes, wobei diese in einer Masse von beträchtlicher Breite gesammelt werden. Das Förderband ist von der gleichen, schon mit Bezug auf die Fig. 10 und 11 beschriebenen Art und besteht aus einem mit Löchern versehenen endlosen Riemen, wobei eine der Lagerrollen 162h in Fig. 13 gezeigt ist. Die faserbildenden Einheiten 25hh und 25h sind in der in Fig. 13 gezeigten Weise gegeneinander versetzt angeordnet, dabei ist jede der faserbildenden Einheiten 25h angeordnet wie im wesentlichen schon mit Bezug auf Fig. 4 beschrieben. Unterhalb des Förderbandtrums 128 sind Mittel 230 zur Erzeugung eines Saugzugs vorgesehen, derart, wie sie im Behälter 166 der Fig. 7 und 8 entsprechen.

Zwar hat es sich als bevorzugt herausgestellt, die faserbildenden Einheiten mit den Spinnapparatachsen in einem Winkel von 45° mit Bezug auf eine Horizontalebene anzuordnen, der Winkel ist als Winkel A in Fig. 4 gezeigt, es ist aber auch möglich, die Spinnapparate mit ihren Achsen in einem spitzen Winkel im Bereich von etwa 30° - 60°, jeweils mit Bezug auf eine Horizontalebene anzuordnen. Wie weiter vorn schon erwähnt, kann jede der Düsen bzw. jede der Düsengruppen, die Luftströme oder andere Gasströme ausstoßen, die die in den herabfallenden Fasersäulen enthaltenden Fasern erfassen, zur Regelung der Faserverteilung sowohl in Längsrichtung als auch quer zu dem die Fasern sammelnden Fäderband eingestellt werden, wodurch sich auch die Ablagerung und die Sammlung der Fasern in einem gewünschten Orientierung smuster erreichen und begünstigen läßt.

309840/1093

A 40 015 ία „_1οο7β

a - 149 231337D

15. März 1973

Die von den Düsen, stammenden Gasströme und die Gase aus den das Ausziehen bewirkenden Gasströme erzeugen eine überstreichende Bürstwirkung auf ^die Fasern bzw. rufen eine Bewegung der Fasern oder länglicher Fasergruppen hervor, in einer Weise, daß diese in einer allgemein parallelen Beziehung zu der die Fasern aufsammelnden Oberfläche verlaufen, so daß man eine laminarähnliche Fasermasse erhält, die dann, wenn sie zu einer Matte geformt wird, hohe Festigkeitseigenschaften und einen guten Erholungsfaktor aufweist. Die Luft- oder Gasströme aus den Düsen bewirken ein Flachlegen der Fasersäulen, um eine gleichmäßigere Querverteilung der Fasern zu erlangen und eliminieren auf diese Weise im wesentlichen die Bildung von Längsfurchen oder Längsaufhäufungen von Fasern auf dem Förderband.

Wie Fig. 3 zeigt, ist jeder Glasstrom 27 (der von dem Vorherd herrührt) in Querrichtung zu der Achse des Spinnappa-

rates versetzt und trifft auf den Bodenbereich des Spinnsich

apparates auf, wobei dieser in einer durch die Pfeile der Fig. 3 gezeigten Richtung dreht, die allgemein entgegengesetzt zu der Richtung des natürlichen Flusses des Glasstromes verläuft. Indem man den Glasstrom mit einer Rotoroberfläche erfaßt, die sich gegen den Strom bewegt, hält das sich bewegende Glas eine stabilere Position aufrecht.

Es hat sich hierbei herausgestellt, daß dann, wenn die Glasströme den Spinnapparaten an den zur Spinnapparatachse gegenüberliegenden Seiten zugeführt werden, verglichen mit den in Fig. 3 dargestellten, . das Glas -- die Tendenz hat, der Drehrichtung des Spinnapparats su folgen, wobei die Glasströme zum Wandern neigen _und weniger stabil sind, als

309840/109 3

A	40 015	ία	2313376
a 15	- 149 . März	1973

wenn die Glasströme den Spinnapparaten in der in Fig. 3 dargestellten Weise zugeführt werden.

Das Verfahren, die Fasern von winkelmäßig angeordneten faserbildenden Einheiten in einer zu der die Fasern aufsammelnden Oberfläche spitzen Winkelrichtung freizugeben, führt dazu, daß sich die Fasern und länglichen Fasergruppen nach unten auf die Sammelfläche bewegen in einer gebürsteten und schweifenden Weise (sweeping action) und in einer nahezu parallelen Anordnung aufgesammelt werden, wobei sich die Fasern in der gesammelten Fasermasse in einer laminarähnlichen Formation befinden. Matten, die aus diesen Fasermassen gebildet sind, weisen hohe Festigkeitseigenschaften und andere, weiter vorn schon erwähnte vorteilhafte Eigenschaften auf. Die Kontrolle der Ablagerung der Fasern wird noch weiter verbessert durch die Verwendung von unabhängig zu regelnden und einzustellenden Saugzonen oder Zonen reduzierten Drucks unterhalb der Sammeloberfläche, d.h. unterhalb des oberen Trums des Förderbandes, welches mit Löchern oder öffnungen versehen ist oder selbst ein netzartiges Gitterwerk darstellt.

309840/1093

Claims

15. März 1973

Patentansprüche

1. ) Verfahren zur Bildung und Sammlung von Fasern aus in Wärme

erweichendem Material, vorzugsweise Glas, dadurch gekennzeichnet, daß das in Wärme erweichende Material einem um eine in einem spitzen Winkel zur Horizontalebene angeordnete Achse drehbaren Spinnapparat zugeführt und Ströme des Materials aus dem Spinnapparat herausgeschleudert werden,

daß die Ströme zu Pasern ausgezogen und die Pasern aufgesammelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel des Spinnapparats zur Horizontalen im Bereich zwischen 30° - 60° liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgezogenen Fasern vor ihrer Sammlung unter Krafteinwirkung erfaßt und die sich bewegenden Pasern in Richtungen allgemein parallel zu einer die Fasern aufsammelnde Oberfläche abelenkt werden.

4.. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einwirkenden Kräfte durch Gasströme erzeugt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern durch die auf Gasströme zurückzuführende kräftemäßige Erfassung vor ihrer Ablagerung über die Sammeloberfläche verteilt und in einer laminarähnlichen

Orientierung auf dieser abgelagert werden,

303S40/1093 - 2 -

A 40 015 m

15. März 1973 ^W

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern von dem Spinnapparat in Form einer hohlen Fasersäule ausgehen und die Säule vor Erreichen der Sammeloberfläche (Förderband) von einem Gasstrom erfaßt und flach gelegt und die Fasern über einen wesentlichen Bereich der Sammeloberfläche verteilt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl faserbildende Einheiten zueinander im Abstand angeordnet sind und die Gasströme mit den sich von den Spinnapparaten wegbewegenden ausgezogenen Glasfasern so in Kontakt gebracht werden, daß die Bewegungsrichtung der Glasfasern vor ihrem Aufsammeln und Auftreffen auf die Sammeloberfläche geändert wird.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer, vorzugsweise einer Vielzahl von Zonen unterhalb der Sammeloberfläche ein die Ablagerung der Glasfasern auf derselben beeinflussender Sog errichtet wird und daß das Ausmaß des Sogs in diesen Zonen eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasströme aus öffnungen in der Wand des hohlen sich drehenden Spinnapparats abgeschleudert und von einem ringförmigen Gasstrom erfaßt werden, der aufgrund seiner kräftemäßigen Einwirkung die Glasströme zu Fasern auszieht und die Fasern in Richtung auf ein durchlöchertes Förderband bläst, wobei auf die Fasern Kräfte einwirken, die ihnen nach Art einer überstreichenden Bürstwirkung eine im allgemeinen in Längsrichtung verlaufende Orientierung verleihen, daß die Fasern

■■· ^ —

309840/1093

a - 149

15. März 1973

auf dem Förderband gesammelt und angrenzend an d_as Förderband Zonen reduzierten Drucks errichtet werden, die die Ablagerung der Fasern auf dem Förderband beeinflussen.■_■

10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Einwirkung gerichteter Kräfte vor Auffallen der Fasern auf die Förderbandoberfläche ein nicht beeinflußter Bereich der Förderbandoberfläche frei gelassen wird, der der Abführung verbrauchter Gase dient.

11. Vorrichtung zur Herstellung von Fasern aus einem in Wärme erweichendem faserbildenden Material, vorzugsweise Glas, zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spinnapparat (48) mit einem'Öffnungen (58) aufweisenden peripheren Wandbereich (54) vorgesehen ist, der in einer Lagerung (33, 31, 30) gelagert und dessen Achse in einem spitzen Winkel (A) mit Bezug auf eine Horizontalebene verläuft, daß Vorrichtungen (20) zur Zuführung des in Wärme erweichenden Materials zu dem Spinnapparat (48) und Anordnungen (Motor 44) zur Erzielung einer Drehbewegung des Spinnapparats (48) zum Abschleudern von Strömen des in Wärme erweichenden Materials aus den öffnungen des Wandbereichs (54) vorgesehen sind und daß eine einen ringförmigen, mit den abgeschleuderten Strömen in Wirkverbindung tretenden Gasstrom erzeugende Anordnungen (90, 98, 68) vorgesehen sind, der die Ströme auszieht, mit sich führt und von dem Spinnapparat (48) wegbefördert.

309840/1093 ' ~ ⁴ ~

A 40 015 m

12. Vorrichtlang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Spinnapparats (48) in einem spitzen Winkel (A) im Bereich zwisc]
zontalebene angeordnet ist.

Winkel (A) im Bereich zwischen 30° - 60° zu einer Hori-

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hitze entlang dem mit öffnung (58) versehenem Wandbereich (54) - leitende Brenneranordnung (64) vorgesehen ist und eine Anorlnung (Förderband 103) unterhalb des Spinnapparats (48) zum Aufsammeln der Fasern.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11 - 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Spinnapparats (48) in einem Winkel von etwa 45 zur Horizontalen angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 - 14, dadurch gekennzeichnet, daß einen Gasstrom auf die sich bewegenden Fasern schleudernde Anordnung (Düsen 136, 134, 138) vorgesehen sind,um die Bewegungsrichtung der Fasern zu ändern.

16. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit öffnungen versehene oder netzgitterartig ausgebildete die Fasern sammelnde Oberfläche (oberer Förderband trum Io4)vorgesehen ist, an welche angrenzend ein Behälter (126) angeordnet ist, daß der Behälter durch Unterteilungen (172f, 173f, 174f; 172g, 173g, 174g) in eine Vielzahl von Räume unterteilt ist, daß die Räume mit Sauggebläsen (188, 187, 186, 189) verbunden sind und daß Vorrichtungen (Ventile 209, 203, 198, 214) vorgesehen sind, um das Ausmaß des gaugzugs in den Räumen (177, 178, 176, 179, 180, 181, 182, 183) einzustellen.

309840/1093

A 4O 015 m

15. März 1973

17. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas ausstoßende Düsen (134, 136, 138) vorgesehen sind, wobei das Gas in Wirkverbindung mit den sich von den Spinnapparaten (48) entfernenden Fasern tritt und diese vor Ablage auf dem Förderband durch Strömungseinwirkung über der Förderbandoberfläche verteilt.

18. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 17, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Verteilungsmusters der Fasern über der Sammeloberflaehe (oberer Förderbandtrum 104) die Düsen (134, 136, 138) einstellbar sind.

19. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 18, dadurch gekennzeichnet,daß eine Vielzahl von sich drehenden Spinnapparaten (48) umfassende faserformende Einheiten (25) vorgesehen sind, die in aufeinanderfolgender Reihe oder zueinander versetzt in parallelen Reihen angeordnet sind.

20. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 19, ' dadurch gekennzeichnet, daß durch Veränderung des Saugzugs in einer oder mehrerer der sich unterhalb des obereren Förderbandtrum (104) befindlichen, von einem Behälter (124, 166) gebildeten Räume (176 - 183) die Ablagerung der ausgezogenen Glasfasern und deren Orientierungsmuster beliebig einstellbar ist und daß Vorrichtungen (Ventile 198; 209, 203, 214) vorgesehen sind, um das^: Ausmaß des Saugzugs zur gesteuerten Ablagerung der ausgestoßenen Fasern auf der Sammeloberfläche einzustellen.

309840/1093

A 40 015 m

«■

21. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 20, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Blasanordnungen (187, 186, 188, 189) über röhrenförmige Leitungen (128, 20O) mit dem Behälter (126) bzw. jeweils zugeordneten Räumen (176, 177, 178, 179) des Behälters (166) verbunden sind.

22. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Seite an Seite angrenzend angeordnete faserformende Einheiten (25) vorgesehen sind.

23. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 - 21, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von faserformenden Einheiten (25g, 25f) in einer einzigen Reihe in Längsrichtung zu dem Förderband (160g, 16Of) vorgesehen sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Reihen von faserformenden Einheiten (25f) vorgesehen sind, die sich in Längsrichtung zum Förderband (16Of) erstrecken und wobei die jeweiligen faserformenden Einheiten aus jeder Reihe nebeneinander angeordnet sind.

25. Vorrichtung nach .einem der Ansprüche 11 - 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Querrichtung zu dem Förderband angeordnete Reihen von faserformenden Einheiten (25h_r 25hh) vorgesehen sind, wobei die einzelnen faserformenden beider Reihen gegeneinander versetzt angeordnet sind.

309840/1093

Leerseite