DE2811004C3

DE2811004C3 - Verfahren zur Herstellung von Klümpchen verfilzter Glasfaserfäden

Info

Publication number: DE2811004C3
Application number: DE2811004A
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Matsusaka Ogino
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1978-03-14
Publication date: 1981-11-19
Also published as: US4164534A; JPS53114973A; JPS5857536B2; FR2384049B1; GB1580589A; DE2811004B2; FR2384049A1; DE2811004A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von spärischen oder nahezu spanischen Klümpchen verfilzter Glasfaserfäden aus kurzen Faserstücken.

Glasfasern werden für Wärme- und/oder Schallisolationszwecke in nichtgewebter Form verwendet, wobei verschiedene Verfahren zur Verarbeitung des Fasermaterials in filzartige Form bekannt sind. Mittlerweile gibt es viele Anwendungsbereiche, wo es geeigneter wäre, wenn Glasfasern in Form einer Vielzahl von Kugeln oder kugelartiger Klümpchen geeigneter Größe verfügbar wären. Jedoch wurde bisher zur industriellen Herstellung derartiger Faserklümpchen noch kein Verfahren entwickelt.

Aus den DE-AS 10 41010, 1100 601, 12 07 361 und 12 41365 sowie der US-PS 37 35 792 sind Verfahren bzw. Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Phasenaustausch oder eine chemische Reaktion zwischen Stoffen, die in einer oder verschiedenen Phasen vorliegen, stattfinden. Aus diesem Grund werden die in unterschiedlichen Phasen oder derselben Phase vorliegenden Stoffe in einem Wirbel meist im Gegenstrom geführt, um eine innige Durchmischuiig der Phasen und damit einen guten Phasenaustausch zu erhalten bzw. um eine gute Durchmischung der Stoffe für die chemische Umsetzung zu erreichen. So wird in der DE-AS 10 41010 ein Verfahren zur fortlaufenden Durchführung chemischer Reaktionen beschrieben. In der in der DE-AS 11 00 601 beschriebenen Vorrichtung werden ebenfalls chemische, und zr/ar katalytische Umsetzungen im Wirbelbett durchgeführt. Das gleiche gilt für die Vorrichtung der DE-AS 12 07 361, in der Aluminiumoxydhydrat dehydratisiert und umkristallisiert wird. Hierbei findet gleichzeitig ein Phasenaustausch statt, denn das durch die Hitze der Gase abgespaltene Wasser wird von den Gasen aufgenommen und weggeführt. Ein Phasenaustausch findet auch bei dem kontinuierlich arbeitenden Wirbelbett-Trockner für Kaoline der DK-AS 12 41 365 statt. Denn das Wasser der Suspension der festen Teilchen geht hier in den Gasstrom über. In der US-PS 37 35 792 wird ein Sprühtrocknungsverfahren beschrieben, also ebenfalls ein Verfahren, bei dem ein Phasenaustausch zwischen den Lösungen bzw. Suspensionen fester Teilchen und den heißen Gasen stattfindet

Die DE-AS 14 42 766 beschreibt eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Behandlung von Korn- und/oder Staubgut mit Gas im Gegenstrom. In welcher Weise das

ίο Korn- bzw. Staubgut behandelt werden soll, läßt sich dieser Druckschrift nicht entnehmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von Klümpchen verfilzter Glasfasern zu schaffen, das leicht in die industrielle Praxis umgesetzt werden kann.

Zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung von Klümpchen verfilzter Glasfaserfäden vorgeschlagen, bei dem eine Dispersion von kurzen, im wesentlichen unverdrillten Glasfaden in einem Gasstrom wirbeiförmig durch eine im wesentlichen zylindrische Kammer geführt wird, wobei die Dispersion durch Einführen der kurzen, im wesentlichen unverdrillten Glasfaden in den Gasstrom vor oder nach Eintritt in die Kammer gebildet wird, und der Gasstrom bzw. die Dispersion in tangentialer Richtung in die Kammer eingeblasen wird.

Im Unterschied zu den vorstehend besprochenen Druckschriften findet beim erfindungsgeinäßen Verfahren wedsr eine chemische Reaktion noch ein Phasenaustausch statt Vielmehr werden die Glasfasern in dem wirbeiförmigen Gasstrom miteinander verfilzt und gehen in Klümpchen über. Die Tatsache, daß eine Wirbelstromführung chemische Reaktionen und einen Phasenaustausch beschleunigt, legt es nicht nahe, daß man durch eine Wirbelstromführung aus Fasern Klümpchen bilden kann. Auch die DE-AS 14 42 766 konnte dem Fachmann keine Anregung für das vorliegende Verfahren geben, da dieser Druckschrift nicht zu entnehmen ist, in welcher Weise das Korn- und/oder Staubgut behandelt wird.

Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß Klümpchen verfilzter Glasfaden dadurch gebildet werden können, daß eine Dispersion von kurzen, im wesentlichen unverdrillten Fäden in einem Gasstrom in einem Wirbel bewegt wird, wodurch sich die Fasern miteinander verwickeln und in Klümpchen übergehen. Dabei kann man Gas und Fäden zuerst mischen und dann in eine wirbeiförmige Bewegung versetzen oder man kann zunächst den Gasstrom in eine wirbeiförmige Bewegung versetzen und diesem Gaswirbel dann die Fäden zuführen.

Als Wirbelgas ist Luft geeignet, während der Behälter geeigneterweise durch einen Zyklon gebildet wird. Bevorzugt wird die Gasumwirbelung im Behälter so durchgeführt und die kurzen Fasern in den Behälter derartig hineingegeben, daß die Faserklümpchen, während das Gas vom Behälter nach oben abgegeben wird, auf den Behälterboden zu fallen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserklümpchen lassen sich besonders als Abdicht- oder Polstermaterial bei Wärme- und/oder Schallisolierungen verwenden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; diese zeigt schematisch und im Schnitt ein Ausführungsbeispiel einer ■rrichtung, die zur Ausführung des erfindungsgemä-LSen Verfahrens geeignet ist.

Mit dem Bezunszeichen 10 ist in der Zeichnung ein

Gespinst oder ein Bündel durchgehender Glasfasern wiedergegeben, die vorzugsweise nicht verdrillt, sondern parallel angeordnet sind. Das Faserbündel 10 wird zu einer Hackvorrichtung 20 gebracht die eine Schneidwalze 22 besitzt, welche an ihrer zylindrischen Oberfläche mit einer Vielzahl von Schneidklingen 24 unter gleichförmigen Umfangsabständen und mit einer im entgegengesetzten Sinne abrollenden Andrückwalze 26 ausgestattet ist, deren glatte zylindrische Oberfläche für die Schneidklingen 24 als Aufstoßfläche dient. Man läßt das Faserbündel 10 durch diese zwei Walzen 22,26 hindurchlaufen, damit es durch die Schneidklingen 24 in kurze Stücke gleichförmiger Länge abgeschlagen wird. Die sich daraus ergebenden Bündel aus kurzen Fasern — als abgehackte Stränge 12 bezeichnet — fallen in einen Trichter 28. Die abgehackten Stränge 12 werden vom Trichter 28 in eine Entwirrvorrichtung 30 mit einer Drehtrommel 32 eingegeben, die an ihrer zylindrischen Oberfläche mit hakenartigen Flügeln 34 ausgestattet und in einer Kammer eingebaut ist, die unter dem Trichter 28 angeordnet ist Die gehackten Stränge 12 fallen deshalb auf die Trommel 32 und stoßen gegen die Flügel 34 der rotierenden Trommel 32. Durch die Flügel 34 werden die abgehackten Stränge 12 natürlich zerschlagen, getrieben und zu komplizierten Bewegungen um die Trommel 32 herum gezwungen. Als Folge davon werden die gehackten Stränge 12 beinahe vollständig in kurze Faserstücke, die mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet sind, aufgelöst

Das wichtigste Bauteil der dargestellten Vorrichtung ist ein Zyklon 40, der analog einem einfachen Wirbelstromabscheider gebaut ist. Dieser Zyklon 40 zeigt in seinem Hauptteil die Form eines aufrechten Zylinders mit einem Einlaß 40a in der Seitenwand, während der zuunterst liegende Teil die Form eines Konus besitzt, dessen Spitze am Boden des Zylinders 40 zur Ausbildung eines Auslasses 40b abgeschnitten ist. Ein Rohr 42 ist im Zyklon 40 koaxial angeordnet; es erstreckt sich, duich die Oberwand des Zyklons 40 hindurch, nach oben und endet im Zyklon 40 bei einer etwas unter dem Niveau des Einlasses 40a gelegenen Höhe. Eine Leitung 38 schließt ein Gebläse 44 an den Einlaß 40a an; auf diese Weise wird Luft, die vom Gebläse 44 geliefert wird, in den Zyklon 40 im allgemeinen tangential eingeführt. Diese Leitung 38 verläuft unter der Entwirrvorrichtung 30; ein Trichter 36 ist so angeordnet, daß die Faserfilamente 14 bei einer etwas stromaufwärts vom Zyklon 40 gelegenen Stelle in die Leitung 38 eingeführt werden.

Ein Luftstrom hoher Geschwindigkeit, der durch die so Leitung 38 strömt und die Faserfilamente 14 trägt, tritt in den Zyklon 40 tangential ein; dies hat zur Folge, daß eine Dispersion von Fasern 14 in Luft innerhalb des Zyklons 40 so herumwirbelt, wie es beim Bezugszeichen 16 zu sehen ist. Während der Wirbel 16 nach unten vorrückt, werden die Filamente gut verteilt und verwickeln sich individuell miteinander mit der Folge, daß sie allmählich sich in eine Vielzahl von kugelförmigen Faserklümpchen 18 verwandeln. Wenn diese Klümpchen 18 individuell wachsen, wird ihre Schwebe- e>o fähigkeit geringe·"; schließlich kommen sie aus dem Luftwirbel herauf und fallen auf den Auslaß 406 des Zyklons 40 zu. Andererseits wird der Luftwirbel allmählich nach oben vom Zyklon 40 durch das Rohr 42 abgegeben. e.5

Die Anordnung einer Leitung 46 ist so gewählt, daß sie die Faserklümpchen 18 auf ein Förderband 48 führt, wobei Vorsorge für eine Luftschleuse 50 vom Drehtyp getroffen ist, um ein Ausströmen der Luft vom Zyklon 40 durch den Auslaß 40Z>nach unten zu verhindern.

Es wird deutlich, daß die Filamente 14 nicht notwendigerweise durch die dargestellten Hack- und Entwirr-Prozeduren vorbehandelt werden müssen, sondern durch jedes andere Verfahren präpariert werden können. Sogar beim Einsatz allgemeiner Zerhack- und Entwirr-Prozeduren, so wie sie erläutert wurden, muß die Faser nicht anfänglich vorgesponnen oder parallel angeordnet werden, wobei die gehackten Stränge 12 in ihrer Länge unregelmäßig sein können. Weiterhin ist es nicht erforderlich, daß die Faser im genauen Sinne des Wortes als Dispersion unabhängiger Faserstücke in Strömungsluft in den Zyklon 40 eingeführt wird. Zulässig ist auch, daß jedes der in der Zeichnung wiedergegebenen Filamente 14 eine verdrehte oder verdrillte Ansammlung mehrerer Fasern darstellt; allerdings ist eine aus einer Vielzahl von Faserstücken bestehende Ansammlung unerwünscht, da dies eine ungenügende Verfilzung der Faserstücke in den individuellen Faserklümpchen 18 zur Folge hat.

Der Zyklon 40 kann einen Aufbau besitzen, der sich von der Darstellung unterscheidet Beispielsweise können die Faserstücke, die zu Klümpchen verarbeitet werden sollen, getrennt vom Luftstrom in den Zyklon eingeführt werden.

Durch Abänderung der Aufbau- und/oder Betriebsbedingungen des Zyklons kann Form und Größe der individuellen Faserklümpchen 18 in Abhängigkeit von der Größe und den physikalischen Eigenschaften der Faserstücke variiert werden.

Beispiel

Im Zyklon 40 des wiedergegebenen Typs werden etwa 3 mm lange und etwa 9—13 μηι dicke Glasfaserstücke 14 behandelt. Der zylindrische Abschnitt im Inneren des Zyklons 40 hatte einen Durchmesser von etwa 520 mm und war etwa 1600 mm hoch, während der Einlaß 40a ungefähr 1200 mm unter der Oberwand angeordnet war. Der konische Teil im Inneren des Zyklons 40 war etwa 330 mm hoch und hatte einen Durchmesser von etwa 300 mm am kegelstumpfartigen Bodenteil, d. h. am Auslaß 406. Der Außendurchmesser des Luftabgaberohrs 42 war ungefähr 225 mm. Die Luftströmung durch die Leitung 38 hatte eine Volumenströmungsgeschwindigkeit von 23 mVmin und einen Winddruck von 0,0186 bar (190 mmAq). Die Luftgeschwindigkeit am Einlaß 40a zum Zyklon 40 war 14 m/sec. Unter dieser Bedingung verwandelten sich die Glasfaserstücke, die dem Zyklon 40 zugeführt wurden, in kugelartige Faserklümpchen 18, deren individueller Durchmesser von ungefähr 2—15 mm reichte. Diese Klümpchen 18 besaßen in ihrem Aufbau und vom Anfühlen her eine Ähnlichkeit mit Baumwollekugeln, die von Hand gerollt wurden.

Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt folgende Vorteile:

(1) Das Verfahren kann mit Hilfe einer Vorrichtung ausgeführt werden, die sowohl im Aufbau als auch in ihrer Betriebsweise einfach ist.

(2) Es lassen sich sehr kurze Fasern verwenden, die für Textilien oder als Verstärkungsmaterialicn für Kynststoffmaterialien ungeeignet wären.

(J) Die Größe und die Dichte der Faserklümpchen können über weite Bereiche durch Abänderung der Betriebsbedingung der Verklumpungsvorrichtung, wie beispielsweise eines Zyklons, in Abhängigkeit

von den physikalischen Eigenschaften der Faserstücke variiert werden.

(4) Wenn die Betriebsbedingung der Verklumpungsvorrichtung, wie beispielsweise eines Zyklons, konstant gehalten wird, können Faserklümpchen mit nahezu gleichförmiger Größe erhalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Klümpchen verfilzter Glasfaserfäden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dispersion von kurzen, im wesentlichen unverdrillten Glasfaden in einem Gasstrom wirbeiförmig durch eine im wesentlichen zylindrische Kammer geführt wird, wobei die Dispersion durch Einführen der kurzen, im wesentlichen unverdrillten Glasfaden in den Gasstrom vor oder nach Eintritt in die Kammer gebildet wird, und der Gasstrom bzw. die Dispersion in tangentialer Richtung in die Kammer eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersion vor dem Eintritt in die Kammer gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzen Fäden vor der Einbringung in den Gasstrom im wesentlichen in Einzelfasern aufgetrennt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist