DE2361831B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von stapelfasern begrenzter laenge mit einem durchschnittlichen durchmesser von hoechstens 7 my aus geschmolzenem, mineralischem material - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern begrenzter Länge mit einem durchschnittlichen Durchmesser von höchstens μπι aus geschmolzenem, mineralischem Material, bei dem das geschmolzene Material aus einem gelochten Rotor ausgetrieben wird und die Fäden senkrecht zur Austrittsrichtung mit Luft beaufschlagt werden, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Die bei diesem bekannten Verfahren aus den öffnungen des Rotors ausgetriebenen Fasern besitzen zunächst einen durchschnittlichen Durchmesser von μΐη. Zur Erzielung von Fasern mit 7 μίτι müssen diese einer zusätzlichen Schwächung oder Streckung unterzogen werden. Zur Erreichung dieser Streckung ist es bekannt, die aus dem Rotor ausgetriebenen Fasern mit einem heißen Gasstrom zu beaufschlagen, der eine eine Schwächung der Fasern bewirkende Temperatur von über 200⁰C besitzt. Solche Gase bestehen aus überhitztem Dampf oder aus erhitzter Luft. Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß relativ große Mengen des erhitzten Gases erforderlich sind. Sobald bei der Herstellung des erhitzten Gases Schwierigkeiten entstehen, muß die Produktion der Fasern unterbrochen werden. Dadurch ergeben sich oft erhebliche Verluste an Rohmaterial. Auch die Kosten zur Erzeugung der heißen Gase beeinflussen wesentlich die Herstellungskosten der Fasern. Die Absorbierung der großen Wärmemengen in der Sammelkammer der Fasern, ehe deren Verfüzung zu einer Fasermatte erfolgt, bedeutet einen zusätzlichen apparativen Aufwand und eine Erhöhung der Betriebskosten.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, das vorgenannte Verfahren so zu verbessern, daß die Verwendung heißer Gase überflüssig wird und die Fasern durch impulsartige Beaufschlagung mit Luftströmen in die gewünschten Längen zu zerteilen.

Erfindungsgemäß besteht die Lösung dieser Aufgabe darin, daß die Fäden impulsartig kontinuierlichen Luftströmen unterworfen werden, die voneinander durch Zonen relativ ruhender Luft getrennt sind.

Durch die Erfindung wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß bereits nach dem Austreten der heißen Fasern aus dem Rotor diese durch die impulsartigen, kontinuierlichen Luftströme, die nur eine Temperatur von etwa 65,6°C haben, abgekühlt werden, wobei diese sich erhärten. Die gleichzeitig in die gewünschten Langer, zerteilten Fasern können so ohne zusätzliche Kühleinrichtungen sofort in dem Sammelbehälter weitergeleitet werden, an dessen Ende die Fasern zu einer Matte verfilzen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren entfallen alle Kosten und Probleme, die mit der Erzeugung der heißen Gase und der Kühlung im oberen Bereich des Sammelbehälters zusammenhängen. Es hat sich auch gezeigt, daß die nach der Erfindung hergestellten Fasern eine engere Durchmesserstreuung besitzen und in ihrer Länge größer sind als diejenigen Fasern, die nach dem bekannten Verfahren durch Wärmelängung hergestellt sind.

Die Zeichnungen zeigen eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung, und es bedeutet

F i g. 1 Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die oberhalb einer im Schnitt dargestellten Sammelkammer angeordnet ist,
F i g. 2 eine Schnittdarstellung durch die Vorrichtung, Fig.3 eine Ansicht von unten gemäß Linie 3-3 der Fig. 2,

F i g. 4 Darstellung eines Teiles der Umfangswandung der Vorrichtung in vergrößertem Maßstab,

F i g. 5 teilweisen Schnitt in perspektivischer Darstellung der Umfangswand des Rotors mit der an seiner Innenseite befindlichen Schicht aus flüssigem Glas.

Die Fig. 1 zeigt die Vorrichtung 20 über einer Sammelkammer 22. Die Vorrichtung 20 besteht aus einer faserbildenden Vorrichtung 24, einem Zuführungsrohr 26 für das geschmolzene Material, einer Heizvorrichtung 28 und einer mit Druckluft betriebenen Blasvorrichtung 30. Die Vorrichtung 20 ist auf einem üblichen Rahmen aufgenommen, der im Interesse einer klaren Darstellung in den Zeichnungen fortgelassen ist.

Die faserbildende Vorrichtung 24 besitzt eine Antriebswelle 32, die einen Rotor 34 trägt. Die Antriebswelle ist drehbar in einem rohrförmigen Gehäuse 36 mittels zweier Lager 38 aufgenommen, von denen nur eines gezeigt ist. Der obere Teil der Antriebswelle 32 trägt eine Riemenscheibe 40, die über einen Riemen 44 durch einen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten betreibbaren Motor 42 antreibbar ist.

Der Rotor 34 besitzt eine Bodenscheibe 46, eine gürtelartige Umfangswand 48, die sich vom Umfang der Bodenscheibe 46 nach oben erstreckt, und einen

, -,lärkungsring 50, der vom oberen Rand der ι faneswand 48 nach innen gerichtet ist. Die α cheibe 46 besitzt eine mittige Durchbohrung, die Bodensc _Gewi_nde versehenen Ende der Antriebsn 32 durchgriffen ist. Eine Mutter 32 klemmt die j hpibe 46 des Rotors zwischen sich und einer ^BOu fr 54 der Antriebswelle 32 ein. Die Scheibe *6 SS den Boden des Rotors 34. Der untere Rand der ° Τ .wand *■* ist beispielsweise durch Schweißung ^Um?m Sang der Bodenscheibe 46 verbunden, η obere Rand der Umfangswand 48 ist beispiels-• !!"durch Schweißung mit dem Verstärkungsring 50 ^wef_nHpn der dem Rotor die erforderliche Festigkeit ."hi wenn er bei hohen Geschwindigkeiten und x Prallen betrieben wird, durch die das Metall der UmKngswand durch Erweichung verformt werden

^kÖS^eUinfangswand 48 des Rotors 34 ist mit einer μ· ilnhl von Öffnungen 60 versehen, die sich mit ihrer y «achse in radialer Richtung durch die Umfangs-

H 48 erstrecken. Um Fasern mit einem durchschmtt-

Sn Durchmesser von 3 bis 5 um durch Austreiben

^clie"„ _Glases durch die öffnungen mit einem

S¹⁵⁵¹⁸H atz^on 272,2 bis 544,3 kg/Std. in die den Rotor

phPnde freie Atmosphäre zu erzielen, besitzt die SanKSwand 48 wenigstens 40 000 bis 70 000 öffnun-^Um mif dnem Durchmesser von je 254 bis 356 um. Der

"" ■ · "■—'—«-.·=,„ 4_er öffnungen

des Rotors und bildet auf dieser eine flüssige Glasschicht. Wenn diese Schicht »h« eine ausreichende Stärke besitzt, wird das Glas durch die öffnungen ausgetrieben und bildet kontinuierliche Fäden mit einem

Durchmesser von 7 μπι oder weniger.

Die mit Druckluft betriebene Blasvorrichtung 30 besteht aus einem Ringrohr 68, das durch eine Leitung 70 von einer Druckluftquelle aus mit Druckluft gespeist wird. Eine Vielzahl von rohrförmigen Düsen 72

ίο erstrecken sich von der Unterseite des Rohres 68 nach unten. Die Austrittsenden der Düsen 72 liegen praktisch in einer Ebene mit dem oberen Rand der Umfangswand 48 des Rotors oder in einer horizontalen Ebene, die wenige Zentimeter über der Ebene des oberen Randes

-₅ des Rotors liegt. Die Düsen 72 sind in Urnfangsr.chtung ^ ^^ ^ ^ _{Umfang des} ^tors _{h m}

angeordnet, wobei die Düsen von der Umfangswand des Rotors einen radialen Abstand von 2£ bis 4cm besitzen _{Dje Düsen} ^ _sjnd ._{n soichem Ab} ^ _voneiMnder

^ _{dnetdaßzwischen jezW}ei benachbarten, aus den

Düsen 72 nach unten zum Rotor 34 austretenden Luftströmen eine Zone relativ ruhender Luft besteht _{Bei einem Rotor mit} einem Durchmesser von 30,5 cm ^.^ ^. _{fiise das Rohr ω ein}en Durchmesser

*s von 38,1 cm und ist mit 20 bis 24 Düsen bestückt D>e aus ^ ^ ^^ ^^ _{fa üblicherweise}

_{en überdmck von ungefähr 0i35 h&r} Durch die in Umfangsrichtung im Abstand angeord-

SSSS iBI2S

Rotor und auf der Innenseite der befindliche Glas auf einer Viskosität zl für die Faserbildung erforderlich ist. Bei

üblicher Glaszusammensetzungen wird die Tt...,

der Umfangswand des Rotors auf 927 bis 1149 gehalten. Dem Ringrohr 62 wird eine brennbare Gasmischung durch eine Leitung 66 zugeführt. Das Rohr 62 besitzt einen ringförmigen Querschnitt, der an einer Stelle unterbrochen ist, um das Zuführungsrohr für das flüssige Glas anzubringen.

Das Zuführungsrohr 26 erhält eine Glasschmelze aus einer geeigneten Quelle, beispielsweise einem Herd oder aus einem üblichen Glasschmelzofen oder einem elektrischen Ofen. Das Rohr 26 gibt das geschmolzene "■-- ~.r A\_a RrwHpnsrheibe 46 des Rotors an einen

1 der zentrifuilche ADStanac besitzen, daß die Fäden impulsartigen Druckkräften unterworfen werden. Wenn benachbarte Düsen in Umfangsrichtung keinen ausrei-55 chenden Abstand besitzen, entstehen auch keine Zonen relativ ruhender Luft, durch die die Fäden hindurchtreten, sondern es wird auf die Fäden eine konstante Druckkraft ausgeübt, die die Fäden lediglich nach unten r^;chtet und zu einer Strangbildung führt. Es sind 6o lediglich die impulsartig auftretenden Druckstöße, die die Glasfaden in Fasern begrenzter Länge unterteilen.

Die Heizvorrichtung 28 erhitzt sowohl die Bodenscheibe 46 als auch die Umfangswand 48 des Rotors auf eine Temperatur die ausreicht, geschmolzenes Glas in 65 dem Rotor 34 auf der für die Faserbildung erforderlichen Viskosität zu halten. Geschmolzenes Glas wird Rotor über das Zuführrohr 26 in einer eingeführt, daß die gesamte Innenseite

der Umfangswand mit einer Glasschicht bedeckt wird, die stark genug ist, um das Glas aus öffnungen der Umfangswand auszutreiben zur Bildung von kontinuierlichen Fäden mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 7 Mikron oder weniger. Wenn die Fäden nach außen aus dem Rotor austreten, werden sie alternierend durch die aus den Düsen 72 austretenden Luftströme und durch die Zonen relativ ruhender Luft hindurchgeführt, wobei sie impulsartigen Druckstößen ausgesetzt werden, durch die die Fäden in Fasern begrenzter Länge zerteilt werden. Die aus den Düsen austretenden Luftströme führen die Fasern nach unten in die Sammelkammer 30. In der Sammelkammer 30 können die Fasern mit einem geeigneten Schlichtemittel aus Düsen 74 oder auf andere bekannte Weise beschichtet und dann im unteren Ende der Kammer auf einem Förderband 76 gesammelt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in einem System verwendet werden, bei dem zur Bildung des Filzes nur eine faserbildende Vorrichtung jeder Sammelkammer zugeordnet ist, wobei der aus einer Kammer anfallende Filz mit Filzen aus anderen Kammern an einer außerhalb der Sammelkammer liegenden Stelle zusammengeschichtet werden kann zur Bildung eines aus zwei

ίο oder mehr Schichten bestehenden Filzes. Außerdem kann eine Mehrzahl von faserbildenden Vorrichtungen in Hintereinanderanordnung über einer großen Sammelkammer angeordnet werden, in der ein Filz aufgebaut wird, der nicht aus einzelnen Schichten

ι ς besteht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Stapelfasern begrenzter Länge mit einem durchschnittlichen Durchmesser von höchstens 7 μίτι aus geschmolzenem, mineralischem Material, bei dem das geschmolzene Material aus einem gelochten Rotor ausgetrieben wird und die Fäden senkrecht zur Austrittsrichtung mit Luft beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden impulsartig kontinuierlichen Luftströmen unterworfen werden, die voneinander durch Zoner relativ ruhender Luft getrennt sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftströme eine Temperatur bis 65,6° C aufweisen.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem gelochten Rotor, dadurch gekennzeichnet, daß ein ringförmiges Rohr (68) den Rotor (34) umgibt, das entlang seiner Unterseite mit einer Mehrzahl rohrförmiger Düsen (72) versehen ist, deren Austrittsenden im Bereich der oberen Ebene des Rotors liegen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (34) v/enigstens 12 000 öffnungen mit einem Durchmesser zwischen 25 und 508 μπι besitzt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand (48) des Rotors (34) 40 000 bis 70 000 öffnungen mit einem Durchmesser von 254 bis 356 μητι besitzt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangswand (48) des Rotors (34) 200 000 bis 250 000 öffnungen mit einem Durchmesservon51 μπι aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Brenner (64) im Abstand zueinander und im Winkel gegen die Innenseite des Rotors (34) gerichtet an einem Ringrohr (62) angeordnet sind.