DE3135247A1

DE3135247A1 - Klimatisierung bei der herstellung genadelter fassenmatten

Info

Publication number: DE3135247A1
Application number: DE19813135247
Authority: DE
Inventors: Jeffrey Allen 28017 Boiling Springs N.C. Neubauer; Vincent Anthony 15243 Pittsburgh Pa. Sarni
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1980-12-11
Filing date: 1981-09-05
Publication date: 1982-06-24
Also published as: NL179403B; FR2502199B1; JPS57101051A; JPS5932582B2; US4404717A; IT1143477B; CH644649A5; DE3135247C2; NL8101642A; IT8167454A0; FR2502199A1; CA1154239A; GB2089382B; GB2089382A; NL179403C; BE888203A

Description

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In den US-Patentschriften 3₉883₅333 und 4,158,557 ist die Herstellung endloser Glasfasermatten beschrieben, bei der endlose Faserstränge quer über die Breite eines sich beiliegenden Trägerbandes abgelegt werden, um eine Matte der gewünsch- ^ ten Dicke zu bilden» Die Matte tuird dann won dem Trägerband in eine Nadelstation überführt, wo sie mit Häken-Nadeln durchstoßen wird;, um die einzelnen Faserstränge untereinander zu verwirren und der Matte mechanische Festigkeit zu verleihen. Die Faserstränge dieser Matte sind normalerweise mit Feuchtigkeit beladen« Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt Ί a % bis 2o % oder mehr_s denn nach dem Ausziehen der Faserstränge wurden diese mit einer wässrigen Schlichte behandelt. Die nach dem in den Patentschriften beschriebenen Verfahren hergestellten Glasfasermatten dienen zur Herstellung glasfaserverstärkter thermoplastischer Kunststoffteile. Die als Schlichte verwendeten wässrigen Dispersionen sind in der US-Patentschrift 3₈849_S148 beschrieben.

Als eine Verfahrensvariante ist in US-PS 4,158,557 beschrieben, die Matte aus Glasfasersträngen herzusteller, die aus einer Formpackung gezogen werden anstelle der direkten Zufuhr aus den Spinndüsen. Die Faserstränge auf Formpackung oder Spulen haben einen niedrigeren Feuchtigkeitsgehalt als die, die direkt aus den Spinndüsen mit Schlichte versehen zum Herstellen der Matten verwendet werden. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt üblicherweise 5-8 Gew. %,

Es wurde festgestellt, daß die Herstellung von genadelter Glasfasermatten aus feuchten geschlichteten endlosen Glas-So fasermatten häufige Produktionsunterbrechungen zum Reinigen der iMadelstation erfordert, weil diese mit Glasfaserbruchstücken, Bindemittel oder Schlichtbestandteilen, die sich auf den Strängen befinden, verunreinigt wird. Das Material klebt an den Nadeln₉ baut sich auf der Abstreifer- und der Boden-

platte auf, so daß υοη Zeit zu Zeit die Bandzufuhr unterbrochen werden muß, um die Nadelstation zu reinigen. Dies führt zu erheblichen Produktionsstörungen und Verringerung der Produktionsleistung einer Anlage. 5

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Herstellen endloser genadelter Glasfasermatten zu schaffen, bei dem die Zahl der erforderlichen Produktionsunterbrechungen zur Reinigung der Nadelstation stark reduziert ist. 1o

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Verfahren gemäß den Patentansprüchen.

Es wurde gefunden, daß eine wesentliche Verbesserung der Produktionsleistung des Nadelverfahrens infolge verringerter Reinigungszyklen möglich ist, wenn die nassen endlosen Fasermatten einer Reihe von Vorbehandlungsschritten vor der Nadelung und mährend des Nadeins unterzogen werden. Anders ausgedrückt, daß die Herstellung der Matte- in Zonen mit konditionierter klimatisierter Luft erfolgt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die endlose Fasermatte nach ihrer Bildung durch eine Trockenzone geführt, in der sie in Berührung mit einem Gas relativ niedriger Luftfeuchte, vorzugsweise Luft, von einer Temperatur unter 49° Celsius gebracht wird. Nach dem Austreten der Matte aus der Trockenzone wird sie anschließend mit einem Gas niedriger Feuchtigkeit und einer Temperatur unter 49° Celsius beschickt. Die Zufuhr erfolgt auf die Oberfläche, die der in der Trockenzone mit Luft beschickten Zone gegenüberliegt. Diese Oberflächenbehandlung der Matte in einer zweiten Zone entfernt noch vorhandene Feuchtigkeit von der Oberfläche. Diese Feuchtigkeit entsteht auf der in der Trockenzone nicht beschichteten Seite der

Glasfasermatte beim Durchtreten der Luft durch die Fasermatte. Danach wird die Matte in die Nadelstation eingeführt, in der eine Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit und eine Temperatur unter 49° Celsius aufrecht erhalten wird, während des Nadeins,

Es wurde überraschend gefunden, daß das Einstellen einer niedrigen Feuchtigkeit bei Temperaturen unter 49° Celsius in der Nadelzone beim Nadeln einer Matte, die 1-2 Gew. % Feuchtigkeit aufweist, auftretende Störungen in dem Bereich in erheblichem Maße reduziert.

Das in den Patentansprüchen detailliert beschriebene Verfahren wird zum besseren Verständnis noch anhand der Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 ist eine seitliche zeichnerische Darstellung einer in Betrieb befindlichen Anlage zur Herstellung von genadelten Glasfasermatten, bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird.

Figur 2 ist eine perspektivsche zeichnerische Darstellung einer in Betrieb befindlichen Anlage zur Herstellung von genadelten Glasfasermatten einschließlich der Nadelstation, die in der erfindungsgemäßen Weise betrieben wird.

Figur 1 zeigt die Bildung einer endlosen Glasfasermatte 1 aus einer Vielzahl von Glasfasersträngen 4, 5, B und 7, die von oben nach unten auf ein Trägerband, vorzugsweise eine Drahtgewebekette (wire neck chain) abgelegt werden. In der Abbildung ist nicht zu sehen, daß die Faserstränge 4, 5, und 7 quer über die Breite des Trägerbandes 2 bewegt werden, um die gesamte Breite des Trägerbandes 2 mit Glasfasersträngen zu bedecken. Die Stränge 4, 5, 6 und 7 können direkt von Glas-

faserausziehdüsen zugeführt werden oder υοη einer Spule, wie es in US-Patentschrift 4,158,557 beschrieben ist.

Die aus der Vielzahl υοη Fasersträngen 4, 5, B und 7 abgelagerte Watte weist die gewünschte Dicke auf und enthält üblicherweise Feuchtigkeit. Wenn die Faserstränge 4, 5, B und direkt aus der Spinndüse zugeführt werden, liegt der Feuchtigkeitsgehalt im Bereich υοη 2o % oder niedriger, üblicherweise zwischen 12 % und 15 %, Wenn die Stränge υοη einer Spule zugeführt werden, liegt der Feuchtigkeitsgehalt üblicherweise bei 8 % oder weniger, beispielsweise beträgt er 4 - 6 %, Die Watte wird kontinuierlich durch einen Ofen 1o geführt. Der Ofen 1o ist mittels eines Kanals 11 mit einem Heizer 12 uerbunden. Dieser ist uorzugsweise ein liJiderstandsheizer zum Erwärmen der Gase, die durch den Kanal 11 geleitet werden. Das erwärmte Gas, υoΓzugsweise Luft, wird in die Haube 1oa des Ofens 1o eingeführt, die sich oberhalb der Watte auf dem Trägerband 2 über seine gesamte Breite und über eine Länge des Trägerbandes erstreckt, die ausreichend ist, um der Watte eine Aufenthaltszeit im Ofen zwischen 5o und 12o Sekunden, uorzugsweise zwischen 7o und 9o Sekunden zu ermöglichen. Der Kanal 11 wird mit Luft beschickt, die eine relatiue Feuchtigkeit υοη 6o % oder weniger hat, υorzugsweise eine relat^e Feuchtigkeit υοη 4o % ■- 5a % aufweist. Die Luft gelangt durch den Kanal 11 durch die Haube 1oa und durch die Watte 1. Nachdem die Luft durch die Watte. 1 hindurchgegangen ist, wird sie durch die Kammer 1 ob in den Kanal 14 abgesaugt.

Nach dem Durchlauf der Watte 1 durch den Ofen 1o wird sie über einen langgestreckten Kanal 2o geführt, der eine spaltförmige Öffnung 21 aufweist, die sich quer über die gesamte Breite der Watte 1 erstreckt. Der Kanal 2o steht ebenfalls mit einem Heizer 22 in Verbindung, um das durch den Kanal hindurchgeführte Gas zu erwärmen. Das Gas ist uorzugsweise Luft, dessen relative Luftfeuchtigkeit gesteuert wird und 6o % oder weniger beträgt. Dieser bevorzugte Luftstrom ge-

langt in Kontakt mit der unteren Oberfläche der Matte 1 und entfernt von dieser Oberfläche vorhandene Feuchtigkeit, die die Tendenz hat, sich an der unteren Oberfläche der Matte und an Strängen in unmittelbarer Nähe der Oberfläche zu P ^oammeln_ä als Folge des Trocknens im Ofen 1o. Es wurde gefunden, daß im Ofen 1.ο während die Luft durch die Matte dringt, sich diese mit Feuchtigkeit sättigt°der nahezu sättigt, so daß der Hauptteil der Matte 1 getrocknet wird, jedoch die Neigung besteht, daß an der unteren Oberfläche der Matte ein Teil der Feuchtigkeit verbleibt«,

Die Matte 1 wird dann zwischen der Preßwalze 3 und de'r flntriebswalze 9 hinduxchgeführt.. Das Trägerband 2 wird um die Antriebswalze 9 zurück über die Umlenkwalze 8 in die Mattenbildungszone geführt. Die Antriebsrolle 3o ist über die Kette 31 mit der Spannwalze 32 verbunden und läuft über diese UIaI-zen mit einer bestimmten Geschwindigkeit um die Matte mit der gewünschten Dichte von der Preßwalze 3 abzuziehen. Dadurch kann die Matte 1, insbesondere ihre Dicke, durch die Kette ausgezogen werden, um eine Matte niederer Dichte als zwischen den Ulalzen 3 und 9 zu erzeugen, falls dies gewünscht ist.

Die Matte 1 wird dann von der Oberfläche des Kettenbandes in die Nadelstation 5o eingeführt. Der Nadler 5o weist ein Nadelbrett 51 mit daran befestigten Nadeln 52 auf, die üblicherweise in parallelen Reihen angeordnet sind. Der Nadler 5o weist weiterhin eine Abstreiferplätte 53 auf, die entsprechend der Stellung der Nadeln, in Reihen angeordnete durchgehende Bohrungen 54 aufweist, durch die die Nadeln beim Nadelprozeß hindurchgeführt werden. Die Nadelstation 5o weist weiterhin eine Bodenplatte 55 auf, mit entsprechend angeordneten Bohrungen 56, die einen solchen Durchmesser aufweisen, daß die Nadeln 52 des Nadelbrettes 51 hindurchgeführt werden können. Die Bodenplatte 55 fungiert auch als tragende Oberfläche für die Matte 1 während des Durchlaufs

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durch die Nadelstation 5o. Der Doppelpfeil zeigt an, daß das Nadelbrett 51 auf und ab bewegt wird und die Nadeln durch die Watte 1 und die beiden Platten 53 und 55 gestoßen werden und dabei werden die Faserstränge der Matte 1 uerwirbelt und es entsteht eine mechnanisch gebundene Watte beim Passieren der Nadelstation 5o. Die Matte wird durch die Nadelstation gefördert durch die Antriebswalze 58_, die als Zugwalze auf die Ratte 1 einwirkt. Unter der Nadelstation 5o ist ein Seitenband (track) 59 angeordnet, um Bruchstücke υοη Glasfaserfilamenten, die durch die Öffnungen 56 in der Bodenplatte 55 gelangen, aufzufangen und abzuführen.

Die Atmosphäre in der Nadelstation, insbesondere in der Nadelzone, d.h. der Raum zwischen der Abstreiferplatte 53 und der Bodenplatte 54 wird klimatisiert und gesteuert, um in diesem Bereich die Temperaturen zwischen etwa 1o Celsius und 49 Celsius zu halten, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit uon 4o % bis 6o %. Diese Klimatisierung erfolgt durch ständiges Einbringen uon Gas bzw. Luft mit relativ/ niedriger Feuchtigkeit in die Nadelzone aus dem Kanal 41. Im Kanal 41 ist ein Heizer 42 angeordnet, so daß die durchgeleitete Luft in der gewünschten Weise erwärmt werden kann und die Feuchtigkeit geregelt wird, um die erwünschte relativ/e Luftfeuchtigkeit einzustellen. Das Ende des Kanals 41 ist als im allgemeinen rechteckiger Spalt 43 ausgebildet, der sich über die gesamte Breite der Nadelzone erstreckt, um sicherzustellen, daß das Gas mit niedriger Luftfeuchtigkeit gleichmäßig über die gesamte Breite der Nadelstation 5o zugeführt wird.

In Figur 2 wird die Anordnung der Kanäle 2o und 41 mit ihren Schlitzdüsen 21 und 43 nochmals detaillierter gezeigt. In gleicher Weise ist die Anordnung des Heizofens 1o aus Figur 2 besser ersichtlich.

Bei dex Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der in Figuren 1 und 2 gezeigten Anlage wird die Matte, die im wesentlichen eine übliche Feuchtigkeit von 4 bis 15 % enthält, kontinuierlich dem Ofen 1o zugeführt. Luft mit einer Z "Temperatur zwischen 21 Celsius und 49 Celsius wird durch die Matte geblasen aus der Haube 1oa in den Absaug-kanal 14 in ausreichender Menge, um sicherzustellen, daß die den Ofen 1o verlassende Matte im Feuchtigkeitsgehalt wesentlich reduziert ist, d,h. auf 1 bis 2 Gew. % bezogen auf das Gewicht der Matte 1. Luft wird dann über die gesamte Breite der Matte 1 mit einer Temperatur zwischen 21° Celsius und 49° Celsius aus dem Kanal 2o durch die Matte geblasen, um den Feuchtigkeitsgehalt der Matte weiter zu verringern, so daß die Matte beim Eintritt in die Nadelstation einen Feuchtigkeitsgehalt von o,5 bis 1 Gew. % aufweist. Die Atmosphäre in der Nadelstation 5o ist klimatisiert und weist eine Temperatur zwischen 21° und 49° Celsius auf mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 6o %_% so daß die genadelte endlose Fasermatte einen Feuchtigkeitsendgehalt von nur o,3 Gew. % oder weniger aufweist.

Es wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, die Herstellung der Matte und den Nadelprozeß in klimatisierter Umgebung auszuführen, weil dadurch die Verunreinigungen der Abstreifer- und der Bodenplatte in der Nadelstation wesentlich reduziert werden, so daß Produktionsunterbrechungen weniger häufig erforderlich sind und die Produktionsleistung der Anlage erhöht ist.

Wenn man beispielsweise eine 254 cm breite genadelte Matte mit einer Geschwindigkeit von 4,88 m pro Minute herstellt und alle drei Einrichtungen zurSteuerung des Klimas in der Anlage benutzt, den Trockenofen, den Bodentrockner und die Klimatisierung der Nadelstation, ist nur eine Produktions-

unterbrechung in einer 8-Stunden Schicht erforderlich, um
die Bodenplatte und die Abstreiferplatte der Nadelstation
zu säubern· Ohne den Bodentrockner ist eine dreimalige
Reinigung der Nadelstation innerhalb 8 Stunden erforderlich.

Dies bedeutet einen Ao-minutigen Produktionsausfall "im" Vergleich zu einer 8-stündigen Produktion mit nur einer Unterbrechung. Es wurde ferner festgestellt, daß mit und ohne
Bodentrocknung die Klimatisierung der Atmosphäre und Steuerung der Umujeltbedingungen in der Nadelstation das Aufbauen von Abfällen auf der Abstreiferplatte wesentlich reduziert, im Vergleich zu unklimatisierter Atmosphäre.

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6 G β

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BEZUGSZEICHEMLISTE

1 endlose Glasfasermatte

2 Trägerband

3 Preßwalze
A/5/6/7 Glasfaserstränge

8	Umlenkwalze
9 .	Antriebswalze
1o	Ofen
1 oa	Haube des Ofens
1ob	Kammer unter' dem Ofen
11	Kanal
12	Heizer
14	Absaugkanal, Kanal
2o	Kanal
21	Schlitzdüse, spaltförmige Öffnung
22	Heizer
3o	Antriebswalze
31	Kette, Kettenband
32	Spannwalze
41	Kanal
42	Heizer
43	Austrittsspalt, Spaltöffnung
5o	Nadelstation
51	Nadelbrett
52	Nadeln
53	Abstreiferplatte
54	Bohrungen
55	Bodenplatte
56	Bohrungen
58	Antriebswalze
59	Abfallabführband

Claims

Dr₉ H.-G. Sternagel

Marburger Str. 38

63oo Gießen

Titel der Anmeldung: Klimatisierung bei der Herstellung

genadelter Fasermatten

Anmelder; Priorität:

PPG Industries, Inc.

One Gateway Center,

Pittsburgh, Pennsylvania, U.B.A,

U.S.A. 11. Dezember 198o, Serial No: 214 832

Patentansprüche

1a) Verfahren zur Herstellung endloser genadelter Glasfasermatten aus endlosen Glasfasersträngen, die einen erheblichen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen,

dadurch gekennzeichnet , daß man die feuchte endlose Matte nach ihrer Bildung auf einem endlosen Träger durch eine erste Behandlungszone führt, in der Luft mit einer Temperatur unter 49° Celsius, mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 6o % durch .die Matte v/on der ersten Hauptoberfläche zur zuleiten Hauptoberfläche geblasen wird, anschließend die Matte einer zweiten Behandlungszone zuführt, in der Luft mit einer Temperatur unter 49° Celsius mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter Bo % auf die zweite Hauptoberfläche der Matte geblasen wird und die so behandelte Matte einer Nadelstation zuführt, in der

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die endlosen Faserstränge durch eine Vielzahl won Nadeln untereinander verwirrt und zu einer gebundenen Matte verbunden werden, die beim Verlassen der Nadelstation einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als o,35 Gew. % aufweist. 5
2.) Verfahren zur Herstellung endloser genadelter Glasfasermatten aus endlosen Glasfasersträngen, die einen erheblichen Feuchtigkeitsgehalt haben,
dadurch gekennzeichnet , daß man eine Vielzahl endloser feuchter Faserstränge aus einer Vielzahl von Glasfaserquellen kontinuierlich auf.eine sich bewegende Oberfläche über deren gesamte Breite ablegt und auf dem Träger eine endlose Fasermatte bildet, die so gebildete Watte durch eine Konditionierzone führt, in der man eine Mattenoberflache mit konditionierter Luft, die eine Temperatur zwischen 38° Celsius und 49 Celsius -und eine relative Luftfeuchtigkeit von mindestens 2o % aufweist, beschickt,
nach Verlassen dieser ersten Zone die andere gegenüberliegende Mattenoberfläche mit Luft von einer Temperatur von mindestens 38° Celsius und einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 2o % beschickt,

anschließend die so behandelte Matte einer Nadelstation, in der die Matte durch Verwirren der endlosen Faserstränge mittels Nadeis mechanisch gebunden wird, zuführt, wobei man in die Nadelstation ständig konditionierte Luft mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von mindestens 2o %, aber unter etwa 6o % einführt.
3.) Verfahren zur Verbesserung der Arbeitsweise einer Nadelstation, in der endlose Glasfasermatten durch Durchstoßen mittels mit Haken versehener Nadeln durch Verwirren der Faserstränge mechanisch gebunden werden und die Matte einen Feuchtigkeitsgehalt zwischen o,5 und 1 Gew. % aufweist,

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dadurch gekennzeichnet , daß man in die Nadelstation Luft in einer solchen Menge einführt, daß eine Atmosphäre mit einer Temperatur von 21° Celsius bis 49 Celsius und einer relativen Luftfeuchte zwischen 2o % und 6o % gebildet wird.
4.) Verfahren zum Reduzieren der Produktionsunterbrechungen beim Nadeln von endlosen Glasfasermatten, die einen Wassergehalt von 6 Gew. % haben,

dadurch gekennzeichnet , daß man während des Zuführens der Matte zur Nadelstation in einer thermischen Behandlungszone erwärmte Luft durch die Matte bläst,

die andere Mattenoberfläche beim Verlassen der thermischen Behandlungszone mit einem ersten konditionieren Luftstrom beschickt, der dem der thermischen Behandlungszone entgegengesetzt gerichtet ist, wobei die erwärmte Luft eine niedrige relative Luftfeuchte aufweist und so Feuchtigkeit von der Mattenoberfläche entfernt,

die Matte durch die Nadelstation hindurchführt, während man einen zweiten Strom konditionierter Luft mit niedriger relativer Luftfeuchte in der Nadelstation über die Mattenoberfläche schickt, die der mit dem ersten konditionierten Luftstrom behandelten Oberfläche gegenüberliegt.

5«)' Verfahren zum Nadeln einer endlosen Glasfasermatte, die einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 1 Gew. % bezogen auf Glas aufweist,
dadurch gekennzeichnet , daß man in die Nadelzone, in der die Matte von mit Haken versehenen Nadeln durchstoßen und durch verwirren der endlosen Faserstränge mechanisch gebunden uiird eine solche Menge konditionierte Luft einführt,- daß in der Nadelzone eine Temperatur

υοη 21° Celsius bis 49° Celsius und eine relative Luftfeuchte unter 6o % ausgebildet wird.

B.) V/erfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur in der Nadelzone zwischen 21 Celsius und 54° Celsius hält, wobei die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 2o % und 5o % beträgt.