DE2629786A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung von glasfasern unter verwendung einer oszillierenden spinnmaschine - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Glasfasern unter Verwendung einer oszillierenden Spinnmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Fasermatte, wobei einem zur Faserbildung bei hohen Geschwindigkeiten betriebenen Rotor geschmolzenes Material zugeführt wird, die Fasern zur Bildung einer aus losen Fasern bestehenden Säule außen vom Rotor abgestreift werden und bei dem die Säule über eine Sammelfläche hin- und herbewegt wird.

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Verfahren zur Faserbildung aus geschmolzenen Materialien, beispielsweise anorganischen Materialien, wie Glas, Schlakke, feuerfesten Zusammensetzungen etc. durch zentrifugales Spinnen des geschmolzenen Materials und nachfolgendes Abstreifen der gebildeten Fasern, derart, daßeine aus losen Fasern bestehende Säule oder Schleier erzeugt wird, sind bekannt. Bei Verwendung solcher bekannter Verfahren zur Bildung kontinuierlicher Matten oder Decken aus nichtgewebten Fasern besteht ein Problem in der Sammlung der Fasern, da die gewünschte Breite der Matte oder Decke gewöhnlich breiter ist als der durch das zentrifugale Spinnen erzeugte Schleier oder die Säule aus durch Luft mitgerissenen Fasern. Um dieses Sammelproblem zu lösen, ist es nicht nur notwendig, den Faserschleier derart auszubreiten, daß er die gesamte Breite eines bewegten Sammelbandes bedeckt, sondern ist auch die Sammlung der Fasern in solcher Weise notwendig, daß die aus gesammelten Fasern bestehende Schicht in ihrer Dicke und Dichte relativ gleichförmig ist. Obwohl viele Verfahren zur Lösung dieser Schwierigkeiten vorgeschlagen worden sind, hat jedoch kein Verfahren in zufriedenstellender Weise eine gleichförmige Sammlung erzielt, ohne daß weitere unerwünschte Schwierigkeiten oder Nachteile entstanden.

Ein bekanntes Verfahren versucht die gesponnenen Fasern gleichmäßig über eine Sammelfläche zu verteilen, indem eine Vielzahl von faserbildenden Spinnmaschinen in einer einzigen Sammelkammer plaziert werden und zwar in Reihe oder zickzackförmig versetzt. Dadurch wird eine ausreichende Turbulenz innerhalb der Kammer erzeugt, um eine gleichförmige gegen das Sammelband gerichtete Wolke aus Fasern zu schaffen. Obwohl dieses Verfahren eine Matte mit einer akzeptablen gleichförmigen Dicke und Dichte erzeugt, sind viele der Fasern in der gesammelten Matte ungerichtet entlang der

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•Mattendicke, was nachteilig für das thermische Isoliervermögen in einer solchen Faserniatte ist.

Andere Vorschläge beinhalten eine hin- und hergehende Oszillation eines Schleiers oder einer Säule aus in einem Gasstrom mitgerissenen gesponnenen Fasern in einer quer zur Bewegungsrichtung einer Sammelfläche verlaufenden Ebene. Derartige frühere Vorschläge bewirken die Oszillation der Säule über eine Vielzahl von in Seitenwänden der Sammelkamroer angeordneten Gasdüsen. Ein Nachteil eines derartigen Verfahrens ist, daß die Kraft der Gasdüsen einen Bruch des herabhängenden Faserschleiers bewirken kann, sodaß Klumpen oder Büschel der herunterfließenden Fasern vom Schleier weggeblasen werden können und somit irgendwo anders abgelagert werden , wodurch begrenzte ungleichförmige Bereiche in der sich auf der Sammelfläche ansammelnden Matte erzeugt werden. Dieses Verfahren ist aufgrund der zusätzlichen Kosten durch das Gasblasen sehr kostenaufwendig.

Ein weiteres bekanntes Verfahren beinhaltet die Anordnung eines langgestreckten Hohlkörpers unterhalb der Spinnmaschine, so daß der Schleier aus gesponnenen Fasern in ein Ende des Hohlkörpers geleitet wird. Der Körper wird dann um eine durch den oberen Abschnitt des Körpers laufende Achse hin- und hergeschwenkt, wodurch die Säule oder der Schleier aus Fasern abgebogen und auf verschiedene Abschnitte der Sammelfläche gelenkt werden. Bei diesem Verfahren ist die Zugabe von Bindemittel zu den Fasern, bis nach Ausgang der Fasern aus dem oszillierenden Hohlkörper nicht möglich. Falls das Bindemittel vor Eintritt der Fasern in den Oszillierkörper zugeführt wird, bauen sich Fasern und Bindemittel wegen der klebrigen Fasern im Inneren des Hohlkörpers auf ,was ein häufiges Unterbrechen des Betriebs erfordert, um den Hohlkör-?. per zu säubern.

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Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zu einer hin- und hergehenden Bewegung eines Schleiers oder einer Säule aus gesponnenen Pasern über eine SammeIflache ohne die Notwendigkeit der Verwendung von Gasdüsen oder schwenkenden Hohlkörpern nach dem Stand der Technik,

Erfindungsgemäß wird dies durch eine derartige Bewegung des Rotors oder des Spinners gelöst, daß der Faserschleier über dem gewünschten Bereich gelenkt wird. Obwohl der Spinner seitwärts bewegt oder oszilliert werden könnte, wobei die Rotationsachse in einer vertikalen Position bleibt, ist es vorteilhafter, den Spinner um eine Achse zu oszillieren, welche die Rotationsachse des rotierenden Spinners derart kreuzt, daß die Rotationsachse über der Bodenwand des Rotors um eine Schwenkachse schwenkt, die vorzugsweise innerhalb eines Abstands von 15,24 cm zur Bodenwand des Spinners liegt.

Obgleich die meisten faserbildenden Spinnmaschinen nach Maßgabe der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist die Verwendung eines Spinners am vorteilhaftesten, welcher kein Heißblasen mit hoher Strömungsgeschwindigkeit zur Streckung der Fasern erfordert.

Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte bei dem einem zur Faserbildung bei hohen Geschwindigkeiten betriebenen Rotor geschmolzenes Material zugeführt wird, die Fasern zur Bildung einer aus losen Fasern bestehenden Säule außen vom Rotor abgestreift werden und bei dem die Säule über eine Sammelflache hin- und herbewegt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Säule durch Bewegung der Rotorachse bewegt wird.

Die Erfindung schafft weiter ein Gerät zur Faserbildung durch

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Zentrifugalkraft »it einem eine Bodenwand aufweisenden Rotor zur Faserbildung, einer Zuführeinrichtung für das geschmolzene Material zum Rotor, einem Antrieb des Rotors um die Rotorachse sowie einer Rotorstütze, wobei das Gerät durch einen Aufbau zu einer derartigen Bewegung der Rotorachse bei drehendem Rotor gekennzeichnet ist, daß die Rotorachse um eine innerhalb eines Abstands von ungefähr 15, 24 cm zur Bodenwand des Rotors angeordneten Schwenkachse schwenkbar ist.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine gebrochene Seitenansicht einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform,

Fig. 2 eine Draufsicht der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung entlang der Schnittlinie H-II,

Fig. 3 eine gebrochene Teilansicht entlang Schnittlinie III-III der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung, welches einen oszillierenden Triebmechanismus in verschiedenen Stellungen während eines Oszillationszyklus zeigt.

Fig. 4 einen Teilschnitt durch eine Sammelkammer, welcher einen schwingenden Spinner und die Bahn des Schleiers zeigt, wenn sich der Spinner in verschiedenen Positionen befindet,

Fig. 5 eine perspektivische Teilansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform bei der ein Teil weggebrochen ist, um den faserbildenden Spinner besser darzustellen.

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Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Aus Figur 1 ersieht man, daß die Vorrichtung einen vertikalen Stützaufbau 2, einen horizontalen Stützaufbau 4, einen in Vertikalrichtung angeordneten Aufbau 9, einen Schwingmechanismus 6, einen faserbildenden Zentrifugen- oder Spinneraufbau 8 umfaßt. Der vertikale Stützaufbau 2 weist ein drehbares vertikales und an einem unteren und oberen Lagerstutζrahmen 12 bzw. 14 gelagertes Stütz- und Führungsteil 10 auf, wobei beide Lagerstützrahmen übliche an Stahlrahmen eines Gehäuses befestigte Lageraufbauten sein können. Am vertikalen Stützteil 10 ist eine Hülse 20 verschiebbar angeordnet, wobei entsprechende Buchsen verwendet werden, die ein Verschieben der Hülse 20 entlang der Länge des Stützteils 10 in einer Führungsnute (nicht gezeichnet) erlauben. Zur Abstützung des horizontalen Stützaufbaues 4 ist an der Hülse 20 eine Stützplatte 22 befestigt.

Der horizontale Stützaufbau 4 umfaßt einen inneren Hohlzylinderkörper 16 und eine hohle Außenhülse 18. Die Hülse ist fest mit der Stützplatte 22 verbunden. Zwischen Hülse 18 und Innenkörper 16 sind übliche Lagerbuchsen und Lagerhülsen (nicht gezeichnet) derart angeordnet, daß der Innenkörper 16 relativ zur Hülse 18 gedreht werden kann. Zusätzlich zur Abstützung des Spinnmaschinenaufbaues 8 dient der Innenkörper 16 als Leitungsrohr für verschiedene Betriebsmittel wie beispielsweise Luft, Verbrennungsgemisch, Wasser und Bindemittellösung, welche durch den Spinnaufbau 8 benötigt werden. Diese Betriebsmittel werden im Detail nachfolgend näher erläutert.

Durch den Schwingmechanismus 6 wird der Innenkörper 16 über einen gewünschten Winkel in Uhrzeiger- sowie Gegenuhrzeigerrichtung gedreht. In der dargestellten Ausführungsform wird

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der Schwingmechanismus durch einen an der vertikalen Hülse 20 befestigten Querträger 24 abgestützt, über Bolzen 28
sind am Querträger 24 zwei Hydraulikzylinder 26 schwenkbar befestigt. Obwohl beim dargestellten Gerät zwei Hydraulikzylinder verwendet werden, kann die Maschine mit einem
Hydraulikzylinder oder irgendeinem anderen entsprechenden
Mechanismus betätigt werden, um die Drehung und Gegendrehung auszuführen. Desgleichen können in einer Richtung wirkende oder in zwei Richtungen wirkende Kolbenstangen verwendet
werden, obgliich.die dargestellten Flüssigkeitszylinder
von der Art mit zwei Kolbenstangenenden sind.

Die Kolbenstange 29 eines jeden der Zylinder 26 sind durch eine Gabel 31 und einem Bolzen 32 an einem Joch 30 befestigt. Durch einen Bund 34 ist das Joch 30 am Innenhohlkörper 16 starr befestigt. Streben 36 bewirken eine zusätzliche Abstützung zwischen Joch 30 und dem Bund 34-, Der Schwingmechanismus
ist am Besten aus Figur 3 ersichtlich.

Am anderen Ende des Innenhohlkörpers 16 ist der Spinneraufbau 8 durch einen starr am Innenkörper 16 befestigten Bund 38 und durch ein starr am Bund 38 befestigtes Stützgestell 40 befestigt. Eine Metallplatte 42 überspannt das Stützgestell 40 und liegt auf üblichen Vibrationsdämpfern 44. Durch Bolzen 46 ist die Platte 42 am Stützgestell befestigt.

Obwohl jeder gewöhnliche Spinnmaschinenaufbau beim erfindungsgemäßen Gerät verwendet werden kann, wird bevorzugt ein Spinnmaschinenaufbau ohne äußere Heißgas-Blasstreckung benutzt, beispielsweise wie der in Figur 1 dargestellte. Ein in bevorzugter Weise aus einem Stück gegossener metallischer
Rotor 48 ist an einer ärehbaren Welle 50 durch eine Mutter 52 in üblicher Weise befestigt. Der Rotor 48 weist in bevor-

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zugter Weise wenigstens ungefähr 30 000 durch Laserstrahlen gebohrte öffnungen auf, die jede einen Durchmesser von wenigstens 0,228 bis 0,33 mm in der Außenwand aufweisen. Die drehbare Welle 50 ist in üblichen flüssigkeitsgekühlten und an der Metallplatte 42 befestigten Lagern 54 gelagert. Die Welle 50 und der Rotor 48 werden durch einen Elektromotor 56 und einem gewöhnlichen Treibriemen 58 von einer Motorriemenscheibe 60 und einer Wellenriemenscheibe 62 angetrieben. Durch einen Metallrahmen 64, der auf einem Fuß des Stützgestelle 40 befestigt ist, wird der Motor 56 in seiner Lage gehalten.

Obwohl die durch den Spinneraufbau benötigten Betriebsmittel wie beispielsweise Luft, Wasser, Gas und Bindemittellösung über biegsame Leitungen, die zu Verzweigungen um den Spinneraufbau laufen, zum Spinneraufbau geführt werden können, werden diese Betriebsmittel in der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform durch den Innenhöhlkörper 16 zugeführt. Dies ist aus zwei Gründen vorteilhaft. Es sind keine Leitungen um den Spinneraufbau vorhanden und die Zuführleitungen beeinflussen nur minimal den Schwing vor gang, da sie nahe an der Schwingachse angeordnet sind. Ein Gemisch aus Brennstoff und Luft wird einer Vielzahl von Brennern 66 zugeführt, die derart angeordnet sind, um die Flamme im Innern des aRotors 48 gut zu verteilen und damit das geschmolzene Material auf der richtigen Spinntemperatur zu halten. Dies wird durch eine Leitung bewirkt, welche an einem Einlaß 68 in den Innenkörper 16 tritt und diesen als Leitung 70 verläßt. Luft unter relativ geringem Druck wird in die Leitung 72 geführt, die durch das Innere des Innenhohlkörpers verläuft und über ein Kniestück 76 an eine durch einen Quersteg des Stützgestells 40 gebildete Verzweigung 74. Die Verzweigung 74 führt komprimierte Luft über eine Auslaßleitung 80 zu Stripperringen 78,

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übliche in der Auslaßleitung 80 angeordnete Druckregler

(nicht gezeichnet) bewirken in den Stripperringen 78 einen

2 gewünschten Druck von kennzeichnenderweise ungefähr 10 546 kp/m , über eine Vielzahl von Sprühdüsen 82 tritt die Luft aus den Stripperringen 78 aus, um die gesponnenen Pasern in Stapelfaser von gewünschter Länge zu brechen.

Wenn zu den gesponnenen Fasern ein Bindemittel zugesetzt
werden soll, liefert die Verzweigung 74 komprimierte Luft
über eine Leitung 86 zu einer Leitung 84, um eine Bindemittellösung zu zerstäuben, welche über einen Einlaß 98 und eine
leitung 92 zu einer Verzweigung 88 für das Bindemittel geführt wird. Von der Leitung 84 in eine Verzweigung 94 strömende Luft nimmt die Bindemittelllösung aus dem Verteiler 88
für das Bindemittel auf, zerstäubt die Bindemittellösung und sprüht das Bindemittel auf die gesponnenen Fasern über eine Vielzahl von gewöhnlichen Sprühdüsen 96, die um den Verteiler 94 angeordnet sind.

Die Rotorwelle 50 und die Lager 54 sind wassergekühlt, um
eine überhitzung aufgrund der hohen Temperaturen im Bereich des Rotors 48 zu verhindern. Das Wasser zur Kühlung wird
durch eine Leitung 90 zugeführt, welche durch den Hohlkörper 16 läuft und über eine Leitung 1o4 in einer Rohrverzweigung 102, welche Teil des Stützgestells 40 ist, mündet. Die
Leitungen 106 und 108, die von der Rohrverzweigung 102 wegführen, bringen in üblicher Weise Kühlwasser zur Rotorwelle und den Lagern. Nach Rotorwelle 50 und den Lagern 54 strömt das Kühlmittel über Leitungen 110 und 112, die an einer Rohrverzweigung 114, welche ebenfalls Teil des Stützgestells 40 ist, angeschlossen sind. Dieses verbrauchte Wasser verläßt
die Rohrverzweigung 114 über eine Leitung 116, die durch

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den Innenhohlkörper 16 läuft und beim Auslaß 100 endet.

Eine wahlweise Sondereinrichtung der bevorzugten Ausführungsform stellt der vertikale Stellmechanismus 9 dar. Dieser Mechanismus umfaßt eine mit einem Gewinde versehene Welle 120, die an einer Hülse 122 starr fixiert ist, die ihrerseits mit der Stützplatte 22 verschweißt ist. Die Gewindewelle 120 läuft durch einen gewöhnlichen Hebemechanismus 124, wie beispielsweise einer Duff-Norton Hebebüchse. Diese Hebebüchse ist.auf einer Platte 126 angeordnet, die ihrerseits am vertikalen Stützteil 10 angeschweißt oder in sonsteiner Weise fest verbunden ist. Die Hebebuchse 124 ist reversibel und zieht die Welle 120 vertikal nach oben, wenn sie in einer Richtung betätigt wird, wodurch seinerseits der Spinne mechanismus 8 vertikal nach oben bewegt wird,- Bei-umkehrung wird die Welle 120 abgesenkt und somit der Spinnmechanismus 8. Die Hülse 20 bewegt sich in Vertikalrichtung entlang des vertikalen Stützteils 10, wie in Figur 1 durch Pfeile angegeben. Die Sondereinrichtung, um den Spinnmechanismus 8 anzuheben ader abzusenken ist nicht notwendig, jedoch manchmal von Nutzen, um zur Wartung einen besseren Zugang zum Spinneraufbau 8 zu haben. Anstelle der Hebebuchse und der Gewindewelle kann irgendein anderer äquivalenter Mechanismus benutzt werden, mit dem ein Gegenstand angehoben oder abgesenkt werden kann.

Der Schwingmechanismus 6 wurde oben beschrieben. Ein geeigneter Mechanismus ,um die Lage des Spinners anzuzeigen und die Geschwindigkeit der Schwingung und den Grad der Neigung des Rotors 48 zu steuern, ist auch in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Dieser Mechanismus umfaßt eine Kette 128, die um die Außenfläche des Innenkörpers 16 vorgesehen ist. Diese Kette ist in ähnlicher Weise wie eine Fahfcradkette

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aufgebaut, jedoch größer und von gröberer Bauart. In dieser Kette befindet sich ein Zahnrad 130, welches drehbar durch einen Bolzen 132 in einem Stützrahmen 134 abgesützt ist. Mit einer Seite des Zahnrades 130 ist ein Bauteil eines gewöhnlichen kleinen Potentionmeters 136 fest verbunden. Der andere Teil des Potentionmeters (nicht gezeichnet) ist fest mit dem Stützrahmen 134 derart verbunden, daß bei Drehung des Zahnrads 130 ein Teil des Potentiometers mit dem Zahnrad dreht, während der andere Teil des Potentiometers fixiert bleibt. Das Potentiometer 136 gibt ein Signal ab, dessen Polarität von der Richtung abhängig ist, in welcher das Zahnrad 130 dreht, wobei die Größe davon abhängig ist, wie weit das Zahnrad 130 von einem fixierten neutralen Punkt sich wegbewegt hat. Der fixierte neutrale Punkt ist gewöhnlich da, wo die Rotationsachse des Rotors sich in einer vertikalen Lage befindet.

Durch Überwachung des durch das Potentiometer 136 erzeugten Signals kann die Position des Rotors 48 fortgehend über den Oszi11ationszyklus erfaßt werden. Dieses Ausgangssignal vom Potentiometer kann auch in Verbindung mit anderen üblichen Steuer- und Ventileinrichtungen zur Betätigung des Schwingmechanismus 6 verwendet werden. Mit dieser Steuerung kann der Winkel, wie durch die Pfeile B und C wie in Figur 3 dargestellt, verändert und gesteuert werden, und kann weiter auch der Betrag, um den der Rotor oder dessen Rotationsachse aus einer Position in^r eine andere geändert wird, sowie die Geschwindigkeit, mit der die Schwenkbewegung des Rotors am Ende des Hubs reversiert wird, gesteuert und Verändert werden. Beispielsweise ist es manchmal vorteilhaft, den Betrag zu steigern, um den der Rotor im Endabschnitt eines Hubs und beim Beginn des reversierenden Hubs verschwenkt wird, um eine

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leichte Verzögerung zu kompensieren, die durch die zum Stoppen der Bewegung in einer Richtung und zum Starten des Rotors zum Rückwärtsschwenken in die entgegengesetzte Richtung erforderliche Ventiltätigkeit verursacht ist. Diese kleine Verzögerung kann ansonsten bewirken, daß die Kanten einer aufgesammelten Fasermatte dicker werden als der Mittelabschnitt, wobei dieses durch Erhöhung der Oszillationsgeschwindigkeit an einem entsprechenden Punkt zur Kompensierung der Verzögerung im Reversiermechanismus ausgeschlossen werden kann.

Während des Betriebs ist die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Vorrichtung derart positioniert, daß der Rotor 48 über einer Sammelkammer 138, wie in Figur 4 gezeigt, angeordnet ist. Durch Drehung des Rotors 48 auf 2 000 bis 3 000 Umdrehungen pro Minute wird die Faserbildung in Gang gesetzt, wobei ein Material wie beispielsweise geschmolzenes Glas aus einer Zuführvorrichtung 139, wie beispielsweise einem Vorherd eines Glasbehälters, einem elektrischen Ofen, einem Raffineriertank, etc. in Form eines Stromes 140 über eine rechteckige Nut 142 in der Platte 42 in den Rotor 48 zuge-

2 führt wird. Auf ungefähr 10 546 kp/m komprimierte Luft wird den Stripperringen 78 zugeführt und mit einem Druck von unge-

fähr 3 515,5 kp/m durch die Sprühdüsen 82 nach außen gegeben.

Ein Luft/Brennstoffgemisch wird den Brennern 66 zugeführt, welches die Innentemperatur des Rotors 48 innerhalb eines für die Faserbildung geeigneten Bereichs aufrechterhält. Die durch die schnelle Drehung des Rotors 48 verursachte Zentrifugalkraft bewirkt das Fließen der Glasschmelze durch die kleinen Öffnungen in der Außenwand des Rotors zur Bildung von Fasern von ungefähr 5 χ 10 oder weniger im Durchmesser. Die Luftströmungen mit relativ geringer Strömungsgeschwindigkeit von den Sprühdüsen 82 kühlen die gesponnenen Fasern und

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bewirken deren Abbrechung in Stapelfasern mit gewünschter Länge.

Die Kombination des Spinnerrotors 48 und der aus den Sprühdüsen 82 gelangenden Luftströme erzeugen einen Schleier oder eine Säule von Fasern 144 (Figur 4). Wenn der Rotor in einer fixierten Position aufrechterhalten wird, wird der Faserschleier 144 nicht die volle Weite einer Sammelflache 146 am Boden der Sammelkammer 138 bedecken. Wenn aber der Rotor in der- in Figur 3 dargestellten und durch strichpunktierte Linie in Figur 4 angegebenen Weise oszilliert wird, wird der Schleier aus Fasern 144 über die gewünschte Weite der Sammelflache 146 hin- und hergeschwenkt, um eine Schicht aus Fasern mit einer gleichförmigen Dicke und Dichte zu bilden. Um eine Matte mit einer Weite von 2,44 m mit den in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Gerät herzustellen, bewegt sich die Geschwindigkeit der Oszillation in kennzeichnenderweise im Bereich von ungefähr 0,2 Zyklen pro Sekunde bis ungefähr 1 Zyklus pro Sekunde, bevorzugt ungefähr 0,5 Zyklen pro Sekunde. In Figur 4 ist ein Schwenkzyklus dargestellt, wobei der Rotor van seinem Ausgangspunkt her derart bewegt wird, daß die Fasersäule zu einer Kante der Sammelfläche schwenkt, sich über die. Breite der Sammelfläche zur gegenüberliegenden Kante zurückbewegt und sich dann in entgegengesetzter Richtung zum Ausgangspunkt zurückbewegt. Die tatsächliche Oszillationsgeschwindigkeit ist vom Betrag der Faserbildung durch den rotierenden Spinner und den Betrag der Bewegung der Sammelfläche abhängig. Desto schneller die Sammelfläche bewegt wird, desto größer muß die Schwenkung sein, um eine Matte mit gleichförmiger Dicke zu erzeugen.

Durch Verwendung einer permeablen Sammelfläche, gewöhnlicherweise einer bewegten Drahtgeflechtmatte, und Durchleitung

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von Gasen durch die öffnungen in der SammeIflache und durch einen unterhalb der Saminelfläche angeordneten Saugkasten 148 mit einem großen Sauggebläse werden die Fasern auf der Sammelfläche 146 gesammelt.

Die Bewegung des F as er Schleiers über die Saiunelf lache 146 durch Bewegung des Spinners oder Rotors 48 oder dessen Rotationsachse schafft gegenüber dem Stand der Technik viele Vorteile. Einer dieser Vorteile ist, daß das Bindemittel näher zu der Stelle auf die.Faser gegeben werden kann, wo die Fasern gebildet werden, trotzdem die Fasern sich in ihrer offensten oder am weitesten verbreiteten Lage befinden. Weiter wird durch die Bewegung des Rotors die ganze Säule oder Schleier aus Fasern bewegt, anstatt, daß der Fluß des Schleiers aus Fasern unterbrochen und der Schleier wieder in eine andere Richtung gerichtet wird. Aus diesem Grund kann vorliegend der gleiche Effekt erzielt werden, der mit dem bekannten Stand der Technik erzielt wird, jedoch mit wesentlich geringerem vertikalen Raumbedarf zwischen Rotor 48 und Sammelflache 146.

Obgleich die Verwendung eines Spinneraufbaues ohne äußere Heißgasblasung zur Streckung der Fasern verwendet wird, kann vorliegend auch ein gewöhnlicher Spinnmaschinenaufbau mit äußerer Heißgas-Blasstreckung verwendet werden. Bei Benutzung derartiger Spinnmaschinen und bei Zugabe von Bindemittel zu den Fasern in einem Bereich unmittelbar unterhalb des Rotors bewirken die höheren Temperaturen der durch Heißblasen gestreckten Fasern, daß das Bindemittel teilweise aushärtet und die Fasern sehr klebrig macht. Aus diesem Grund ist es bei Verwendung derartiger Techniken ratsam, die RotDrbewegung derart zu steuern, daß der Schleier aus Fasern nicht die Wände der Sammelkammer berührt, um einen Aufbau an den

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Sammelkamroerwänden zu vermeiden.

Bei Bewegung des Spinners oder dessen Rotationsachse in der in Figur 3 dargestellten Weise ist es vorteilhaft, wenn die Achse, um welche der Rotor schwenkt oder oszilliert, durch die Bodenwand des Spinners oder Rotors läuft. Obwohl dies nicht wesentlich ist, ist es jedoch erwünscht, daß eine solche Schwingung die wenigste Unterbrechung oder Einflußnahme auf den Schmelzglasfluß im Rotor bewirkt bzw. nimmt.

Es ist auch möglich, die gewünschten Ergebnisse durch Bewegung des Rotors 48 oder dessen Rotationsachse in einer anderen, als der in Figur 3 dargestellten Weise, zu erreichen. Beispielsweise kann die Bodenwand des Rotors 48 in einer fixierten horizontalen Lage gehalten werden, wohingegen der Rotor seitlich bewegt wird, beispielsweise mittels Schwingen des Rotors in einem Bogen durch Drehung und Gegendrehen des vertikalen Stützteils 10 in einem gewünschten Betrag, um zu bewirken, daß der Schleier aus Fasern 144 die gewünschte Breite der Sammelfläche 146 bedeckt. Der Spinneraufbau könnte auch auf einem Querlaufmechanismus angeordnet sein, so daß er über eine Distanz quer nach hinten und nach vorne bewirkt werden kann und zwar entsprechend der gewünschten Breite des Sammelbands oberhalb der Sammelkammer. Die in Figur 4 dargestellte Bewegung des Rotors 48 wird bevorzugt, da sie wenig Energie benötigt und nur geringen oder überhaupt keinen Einfluß auf das Strommuster des geschmolzenen Materials im Rotor 48 hat.

Die in den Figuren 1 bis 3 offenbarte Vorrichtung verwendet eine freitragende Stütze für den Spinnmaschinenaufbau 8, wohingegen die in Figur 5 dargestellte Vorrichtung Stützen an beiden Seiten des Spinnmechanismus vorsieht. In dieser Ausführungsform ist ein Spinnmechanismus 208, der der gleiche oder

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auch ein anderer als der in Figur 1 dargestellte Spinnermechanismus sein kann, in einem Joch 210 aufgenommen, welches sich um im Joch 210 starr befestigten Stangen 212 schwenkt. Zur drehbaren Abstützung der Bolzen oder Stangen 212 werden gewöhnliche Stützlager verwendet. Die Oszillation des Rotors 48 wird durch einen durch Flüssigkeit betätigten Zylinder 214 mit einer an einer Gabel 218 befestigten Stange 216 durchgeführt, wobei die Gabel 218 mittels eines Bolzens 222 schwenkbar an einem Ausleger 220 befestigt ist. Der Ausleger 220 igt mit dem Joch 210 starr verbunden. Die Zylinderbewegung verursacht, daß das Joch 210 um die Achse der Stangen 212 in den durch Pfeile D angegebenen Richtungen dreht. Wiederum ist es bevorzugt, daß der Spinneraufbau derart auf dem Joch 210 angeordnet ist, daß die Rotationsachse der Stangen 212 durch oder in der" Nähe der Bodenwand des Rotors 48 verläuft und die ,Achse kreuzt, um welche der Rotor zur Faserspinnung drehtt

Die Lage des Auslegers 220 und .somit die Lage der Bodenwand des Rotors 48 wird aufgezeichnet und die Zylinder 214 weaiden in ähnlicher Weise wie in der verwendeten bevorzugten Ausführung gesteuert. Ein Teil eines Potentiometers 224 ist über einen Gelenkhebel 226 über Bolzen 228 und 230 derart mit dem Ausleger 220 verbunden, daß bei Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung des Auslegers 220 ein Teil des Potentiometers 224 sich gegenüber dem anderen Teil dreht und somit ein Signal abgibt, welches die Lage des Arms 220 anzeigt. Andere bekannte Mechanismen, die zur Anzeigung der Lage der Bodenwand des Rotors oder der Rotationsachse des Rotors sowie zur Steuerung des Oszillationsmechanismen in gewünschter Weise verwendet werden können sind fertig verfügbar und können anstelle des hierin beschriebenen Angabe- und Steuerungsmechanismen verwendet werden.

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Die Arbeitsweise des in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Spinne rau fbaues 8 kann ein bekanntes Verfahren sein. Ein besonders geeignetes Verfahren ν rwendet einen Spinneraufbau, der Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 7 χ 10** oder weniger ohne Gebrauch eines Streckbrenners herstellt. Es gibt viele Vorteile bei Verwendung eines derartigen Spinnmaschinenaufbaues und Verfahrens zur Bildung von Fasern, insbesondere von Glasfasern, mit der vorliegenden Erfindung. So herrscht im Schleier, der durch einen derartigen Spinneraufbau und eines solchen Verfahrens erzeugt wird, viel weniger Turbulenz und sind die durch das Bindemittel beschichteten Fasern nicht so klebrig, daß sie an irgendwelchen Oberflächen, mit denen sie in Berührung kommen, kleben bleiben. Aus diesen Gründen ist der Aufbau oder die Anlagerung von Fasern und Bindemittel an der Sammelkammer kein Problem.

- Patentansprüche -

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Claims (18)

1. Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte, bei dem einem zur Bildung der Paser bei hohen Geschwindigkeiten betriebenen Rotor geschmolzenes Material zugeführt wird, die Fasern zur Bildung einer aus losen Fasern bestehenden Säule: außen vom Rotor abgestreift werden und bei dem die Säule über eine Sammelfläche hin- und herbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Säule durch Bewegung der Rotorachse bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß die Rotorachse in einer Ebene hin- und hergeschwenkt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorachse durch Schwenkung um eine innerhalb eines Abstandes von 15,24 cm von der Bodenwand des Rotors entfernten Schwenkachse geschwenkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse innerhalb der Bodenwand des Rotors liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Umfangswand mit einer- Vielzahl von öffnungen aufweist, und daß die Fasern dadurch gebildet werden, daß das geschmolzene Material aufgrund der durch den Spinnerrotor erzeugten Zentrifugalkraft durch die öffnungen geleitet wird.

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6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern um den Rotor durch Gasströme abgerissen werden, deren Temperatur nicht zu einer Faserstreckung ausreicht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelfläche in einer Richtung quer zu der Ebene bewegt wird, in welcher die Rotorachse bewegt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit bei der die Achse bewegt wird, wenigstens während eines Schwingungsabschnitts eines Zyklus geändert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit in der Nähe der äußersten Randlagen der Achsenbewegung gesteigert wird, um jegliche Verzögerung bei Abstoppung der Achsenbewegung in einer Richtung und bei Beginn der Achsenbewegung zurück in entgegengesetzte Richtung zu kompensieren.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse entlang einer Kurvenbahn um einen in einem Abstand von dieser Bahn angeordneten Punkt bewegt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Rotorschwingung wenigstens ungefähr 0,2 Schwingungen pro Sekunde beträgt.

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12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Schmelzmaterial anorganisch ist.

13. Vorrichtung zur Faserbildung durch Zentrifugalkraft mit einem eine Bodenwand aufweisenden Rotor zur Faserbildung, einer Zuführeinrichtung für das geschmolzene Material zum Rotor, einem Antrieb des Rotors um eine Rotorachse, sowie einer Rotorstütze, dadurch gekennzeichnet f daß die Rotorachse um eine innerhalb eines Abstands von ungefähr 15,24 cm zur Bodenwand des Rotors

(48) angeordnete Schwenkachse schwenkbar ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Aufbau zur Bewegung der Rotationsachse zur Ausführung von hin- und hergehenden Schwenkbewegungen derart, daß der durch die Achse überstrichene Bereich oberhalb der Bodenwand eine V-Form aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, gekennzeichnet ' durch einen Monitor zur Erfassung der Achs lage und einen mit dem Monitor zusammenwirkenden Aufbau (6) zur Änderung der Bewegungsrichtung der Rotationsachse.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, gekennzeichnet durch eine mit dem Aufbau (6) zur Bewegung der Rotationsachse zusammenwirkende Steuervorrichtung zur Änderung der Bewegung der Rotationsachse.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine um eine Horizontalachse drehbare Horizontalstütze zur Abstützung des Rotors (48) und des Antriebs (56), wobei die Horizontalachse in der

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Ebene der Bodenwand des Rotors (48) liegt, sowie durch einen Schwenkmechanismus (6) zur oszillierenden Schwenkung der Horizontalstütze, wodurch die Rotationsachse des Rotors um einen innerhalb der Bodenwand des Rotors liegenden Punkt schwenkbar ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Horizontalstütze ein hohles Rohr (16) ist in dessen Innerem eine Vielzahl von Leitungen für die Betriebsmittelzuführung zum Rotor vorgesehen ist.

Starnberg, den 30. Juni 1976/10/62

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