DE873068C

DE873068C - Glas- oder Mineralfasererzeugnis

Info

Publication number: DE873068C
Application number: DEO1645A
Authority: DE
Inventors: Henry R Hogendobler; Allen L Simison
Original assignee: Owens Corning Fiberglas Corp
Current assignee: Owens Corning
Priority date: 1951-06-05
Filing date: 1951-06-05
Publication date: 1953-04-09

Description

Glas- oder Mineralfasererzeugnis Die Erfindung betrifft Erzeugnisse aus Mineralfasern und -strähnen und insbesondere verstärkte, ineinander verfilzte bzw. Fasererzeugnisse in Matten- oder Scheibenform sowie Verfahren und Vorrichtungen zu deren Herstellung.
Zweck der Erfindung ist die Herstellung eines industriell erzeugten Körpers aus Faserwerkstoff, welcher in meßbares Grade stärker bnv. fester ist als die bisher hergestellten Mineralfaserprodukte.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer aus verhältnismäßig feinen Mineralfasern bestehenden Platte bzw. eines Gewebes, welches durch andere Mineralstoffe verstärkt ist und dessen Zugfestigkeit derart, verglichen mit üblichen Fasermatten, erheblich verbessert wird.
Weiter ist Zweck der Erfindung die Herstellung einer Faserstoffniatte aus verhältnismäßig feinen Fasern, die durch kontinuierliche, in die Matte eingebettete Strähnen verstärkt ist, welche derart eine homogene Mattenstruktur verhält und deshalb sehr dauerhaft und für zahlreiche Zwecke geeignet ist, wie beispielsweise für Rohrisolierungen, dielektrische Schutzplatten oder als elektrischer Isolierstoff.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung einer Matte üder Platte durch Rombination von verhältnismäßig kurzen Glasfasern mit fortlaufenden Strähnen aus Glasfäden in solcher Weise, daß die fortlaufenden Strähnen über den ganzen Bereich der Matte in die Fasern eingemengt oder mit diesen vermischt sind, und Aufbringen eines verkittenden oder bindenden Mittels in solcher Weise, daß der aus Fasern und Strähnen bestehende Körper in die Form eines verhältnismäßig dünnen plattenartigen Erzeugnisses gebracht wird, welches wesentlich höhere Festigkeit blesitzt als die bisher hergestellten Glasfasermatten.
Von den Abbildungen stellt Fig. 1 in halbschematischer Darstellung eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, leiner Vorrichtung zur Herstellung von verstärkten Faserplatten oder matten gemäß der Erfindung Idar; Fig. 2 ist ein Schnitt, der die Strähnenzuführungsvorrichtung zeigt, die einen Bestandteil der Vorrichtung bildet; Fig. 3 ist eine Aufsicht, die einen Teil einer ersten Art von gemäß der Erfindung hergestellten Matten darstellt; Fig. 4 ist eine Ansicht ähnlich wie Fig. 1 und zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung leiner anderen Art von verstärkten Fasermattenkörpern; Fig. 5 ist eine Aufsicht, die feinen Teil einer mittels der Vorrichtung nach Fig. 4 hergestellten Matte darstellt; Fig. 6 veranschaulicht eine Vorrichtung zur Herstellung einer anderen Art von Fasermatten gemäß der Erfindung, und Fig. 7 ist eine Aufsicht auf einen Teil eines Fasermattenkörpers, der mittels der in Fig. 6 dargestellten Vorrichtung hergestellt worden ist.
In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung einer Platte lodier Matte aus Mineralfasern, die durch fordafende Strähnen oder Garne verstärkt ist, dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einer oder mehreren Speisevorrichtungen I0, die ,elektrisch loder in anderer -geeigneter Weise beheizt werden können und aus denen leiae Mehrzahl von Strömen von geschmolzenem Glas ii kontinuierlich austritt. Auf die Ströme von geschmolzenem Glas wirken Gasstrahlen, die durch ein Gebläse 12 erzeugt werden, derart, Idaß durch: die Einwirkung oder das Auftreffen oder Gasstrahlen auf die geschmolzenen Fäden das Glas verjüngt bzw. zu verhältnismäßig feinen Fasern 13 ausgezogen wird, welche durch ein Gehäuse oder leine Haube 14 nach unten geführt und, während sie die Haube 14 passieren, verfestigt werden. Die so gebildeten Fasern sind von großer Länge und ungerichtet und willkürlich miteinander vermischt. Sie werden nahe dem unteren Teil der Haube 14 gesammelt.
Während dieses Sairen-elas biegen sich die Fasern rückwärts und vorwärts um sich selbst und bilden eine Matte, in welcher alle einzelnen Fasern in im wesentlichen völlig zufälliger Weise liegen.
Unterhalb der Haube 14 ist eine Fasersammelfläche, vorzugsweise in Form eines endlosen Förderers 15 mit poröser Förderfläche, angeordnet.
Dieser Förderer kann auf geeigneten Rollen 16 laufen und kontinuierlich über eine durch ieinen Riemen 18 von einem Elektromotor 19 oder einer anderen geeigneten Kraftquelle aus angetriebene Antriebsrolle 17 getrieben werden. Die Fasern 13 werden durch die Gasstrahlen des Gebläses 12 mit Gewalt auf die Oberfläche des Förderers 15 abgelegt, der eine Sammelzone bildet, auf welcher die Matte entsteht.
Dias nach der Erfindung hergestellte Erzeugnis weist ein verstärkendes, in die Mattenstruktur eingebettetes Medium auf, welches vorzugsweise durch fortlaufende Strähnen, Spulen oder Garne, - die aus verhältnismäßig feinen Fasern aus Glas ,oder anderem geeigneten, Material bestehen, gebildet wird. Zu diesem Zweck ist die Haube 14 mit leinem Ansatz 22 versehen, in dessen Stirnwand sich eine Öffnung 23 befindet, der gegenüber eine Zuführungsvorrichtung 25 für Strähnen oder Garn angeordnet ist. Eine Ausführungsform einer solchen Vorrichtung ist in Fig. 2 dargestellt. Die verstärkenden Strähnen ,oder Garne für die Matte oder Platte werden aus Glasfäden vorfabriziert oder vorgeformt. Ein Vorrat von solchen Strähnen wird, wie bei 26- dargestellt, aufgespult bereitgehalten.
Die Zufuhrung 26 für das Garn oder die Strähnen kann auf einem geeigneten Träger 27 angeordnet sein. Die Strähnen können der Beschickungsvorrichtung 25 mittels Oesen loder Führungen 28 und 29 zugeführt werden.
Die im einzelnen in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer solchen Zuführungsvorrichtung besteht aus seinem Gehäuse 32 und ,einen dieses abschließenden Deckel 33. Das Gehäuse weist leine Austrittsöffnung 34 auf, durch welche die fortlaufende Strähne 35 austritt, um durch die Öffnung 23 in die Haube 14 einzulaufen. Durch leine Öffnung 37 in dem Deckel 33 treten die Strähnen oder das Garn in das Gehäuse 32 ein. Das Gehäuse enthält eine Kammer 38, in welche über ein Rohr 39 Luft unter Druck eingeleitet wird. Der Luftstrom wird durch den konisch verjüngten Teil 40 der Austrittsöffnung 34 geleitet und bildet das Treibmittel, welches die Strähnen oder Garne, in die Haube 14 einführt. Durch Regelung des Luftzutritts zu der Kammer 38 durch nicht dargestellte Vorrichtungen oder durch Änderung des Luftdruckes kann die Zuführungsgeschwindigkeit der Strähne in gewünschter Weise geregelt werden. Die Energie des durch die Öffnung 34 ausgeblasenen Luftstromes wird in einer kurzen Entfernung von der Mündung der Austrittsöffnung verstreut. Die fortlaufende Strähne ,oder das Garn 35 faltet sich, wenn sie durch die Haube 14 in die herausgeblasenen Fasern I3 herunterfällt loder sich nach unten bewegt, um sich selbst, {und gelangt in Zufallsanordnung in die Fasermasse. Unterhalb der Sammelzone oder-fläche des Förderers ist ein Saugkasten 20 angeordnet, welcher durch einen Saugkanal 21 mit einer geeigneten, in den Abbildungen nicht dargestellten Luftabsaugevorrichtung in- Verbindung steht. Dler Saugkasten dient zum Abzug des fördernden Gas stromes, welcher aus der Haube 14 heraustritt und erleichtert das Sammeln und Zurückhalten der Fasern und der darin eingemischten fortlaufenden Strähnen auf der Fläche des Förderers 15. Es können eine oder auch mehrere Zuführungsvorrichtungen für fortlaufende Strähnen mit der Haube zusammenwirkend vorgesehen werden und die fort- laufenden Strähnen oder Garne werden völlig ungerichtet, je nach Zufall mit den feinen ausgeblasenen Fasern 13 vermischt, so daß die Fasern und die Strähnen auf der Fläche 15 gewissermaßen eine zusammengesetzte Masse bilden. Da der Förderer I5 durch den Motor 19 fortlaufend bewegt wird, wird der Körper aus den Fasern I3 und den darin eingemischten fortlaufenden Strähnen, die auf dem Förderer gesammelt werden, wie in Fig. 1 dargestellt, in Richtung nach rechts bewegt.
Wenn die zusammengesetzte Masse sich von der Stelle unterhalb der Haube 14 auf dem Förderer weiterbewegt, kann sie mit einem bindenden oder fixieren den Stoff oder einem Klebemittel 42 behandelt werden, welches sich gewöhnlich in flüssiger Form befindet und gegebenenfalls auf die Masse mittels einer Düse 43 aufgesprüht wird, die mit einem nicht dargestellten Behälter oder einer Speis-evorrichtung für das Bindemittel in Verbindung steht. Die zusammengesetzte Platte oder Matte wird über eine Rolle 44 und um eine zweite Rolle 45 herumgeführt, welche in zein geeignetes Bindemittel oder Medium 46 eintaucht, das in einem von seinem Träger 48, der einen Teil der Rahmenkonstruktion 49 bildet, getragenen Behälter enthalten ist. Die behandelte Masse gelangt über eine Rolle 48 aus dem Behälter 47 heraus und wird dann durch einen auf dem Rahmen 49 angeordneten Trockenofen 50 geführt.
Beispiele von geeigneten Bindemitteln sind versie denke Arten von Harzen, Asphaltverbindungen, Kohlenteerderivaten, Pech, Phenol-Formaldehydharze, Kautschuk, Stärke, Zucker, Gelatine, Polystyrene, Methyl-Methakrylate oder ähnliche Stoffe.
Die imprägnierte Platte oder Matte 52 gelangt dann - auf einen zweiten, sich bewegenden, durch einen Motor 54 angetriebenen Förderer 53, der die imprägnierte Platte durch die Sammler 55 des Trockenofens 50 transportiert, wo der lösende Bestandteil des Bindemittels ausgetrieben und der Bindestoff getrockn,et oder in der Wärme zum Abbinden gebracht und auf der Faser fixiert wird. Die nunmehr fertige Matte oder Platte wird schließlich, wie blei 56 dargestellt, aufgerollt. Es ist lerwünscht, daß durch die Kammer 55 des Trockenofens ein Luftumlauf stattfindet. Zu diesem Zweck ist in Verbindung mit der Ansaugseite eines Gebläses 6I eine Leitung 58 vorgesehen, die einen Saugstutzen 57, der auf die Matte 52 einwirkt, aufweist, so daß die frische Luft, die in die Trockenkammer 55 eintritt, vorher die fertige Masse durchströmt, diese abkühlt und gleichzeitig die Luft, welche in den Trockenofen 55 eintritt, anwärmt.
Heizelemente 59 dienen zur Erwärmung der durch die Leitung 58 hindurchströmenden Luft. Die abgesaugte Luft und die darin enthaltenen flüchtigen Bestandteile werden durch einen Abzugsschlot 60 abgeführt.
Fig. 3 stellt leinen Teil der fertigen Matte dar, wie sie mittels der in Fig. I veranschaulichten Vorrichtung bzw. dem entsprechenden Verfahren hergestellt wird. Die kontinuierlichen Strähn'en 35 sind in die ganze Masse der Fasern 13 eingemischt, welche in völlig ungeregelter Anordnung und die kontinuierlichen Strähnen 35 in der zufälligen Lage zueinander liegen, die sich aus ihrer Einführung in der oben beschriebenen Weise lergibt. Die kontinuierlichen Strähnen ,oder Garne verl'eihen dem Fertigprodukt leine außerordentlich hohe Zugfestigkeit, die um ein Vielfaches höher ist als die einer Fasermatte ohne verstärkende Strähnen. Durch die Einführung der Verstärkungssträhnen in den Strom von sich in der Haube 24 abwärts bewegenden Fasern werden die Strähnen in die Masse der Fasern 13 leingebettet, und nur ein sehr kleiner Anteil der Strähnen liegt auf der Oberfläche der Matte.
Eine andere Art eines Erzeugnisses nach der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt, gemäß welcher die Masse aus durch die Einwirkung des Luftstrahles verjüngten bzw. ausgezogenen Einzelfasern I3' durch eine Mehrzahl von Strähnen oder Garnen 35' in im wesentlichen zueinander paralleler Anordnung verstärkt wird. Die ein Ganzes bildende Masse aus Fasern und mehrfädigen Verstärkungssträhnen wird bei - dieser Art des Erzeugnisses mittels eines oder mehrerer der oben aufgezählten Bindemittel zu einer einteiligen plattenartigen Matte verbunden.
Fig. 4 veranschaulicht eine dem Verfahren gemäß Fig. I ähnliches Verfahren bzw. eine zu seiner Durchführung dienende Vorrichtung zur Herstellung einer Matte oder ieinles Erzeugnisses der in Fig. 5 dargestellten Art. Diese Ausführungsform der Vorrichtung ist mit elektrisch beheizten Spreisevorrichtungen 10' ausgerüstet, aus denen Ströme von geschmolzenem Glas zu einer Haube 14 fließen. Die Glasströme werden durch Gasstrahlen, die mittels eines Gebläses 11' erzeugt und auf sie gerichtet werden, zu Fasern ausgezogen, und die verjüngten Fasern gelangen in Richtung nach unten durch die Haube 14' nach einer Sammelzone, die durch die durchlässige Oberfläche des Förderers 15' abgeschlossen wird. Der Förderer 15' wird durch einen Motor 19' in der gleichen Weise und im gleichen Sinn wie der Förderer 15 der in Fig. I veranschaulichten Ausführungsform der Vorrichtung alngetrieben.
Die verstärkenden Medien in Form von Strähnen 35' werden von Spulen 26' aus zugeführt, die auf geeigneten Spindeln oder Trägern angeordnet sind, wobei die einzelnen Strähnen von der Zuführungsstelle aus durch Ösen oder Führungen 29' im Abstand voneinander geleitet oder geführt werden. Die Strähnen 35' laufen quer über die obere Fläche des Förderers 15', wie dies in Fig. 4 gezeigt ist, und die aufgeblasenen Fasern sammeln sich auf den Strähnen; Die Masse von ausgeblasenen Fasern und im wesentlichen parallel zueinander liegenden Strähnen bildet eine zusammengesetzte Platte oder Matte 52'. Wenn die Ges,amthleit von Fasern und Strähnen von der Stelle unterhalb der Haube 14' aus weiterbewegt wird, so wird auf die Matte oder Masse aus Fasern und Strähnen aus einer Düse 43' ein Bindemittel 42' aufgesprüht. Dias in Fig. 5 dargestellte Erzeugnis ist besonders geeignet für Zwecke, für welche eine besonders hohe Zugfestigkeit in einer Richtung erforderlich ist.
In Fig. 7 ist eine andere Art des Erzeugnisses 64 dargestellt, welche dadurch hergestellt wird, daß eine Matte aus Fasern oder Strähnen von geringer Länge durch mechanisches Zerreißen von Fasern oder Strähnen aus einer Masse von Fasern oder von Strähnen aus Mineral oder Glasfasern hergestellt wird. Die Fasern lodier Strähnen in der Matte besitzen im wesentlichen gleichmäßige Länge und werden miteinander durch zueinander parallele kontinuierliche Strähnen, deren jede aus einer Mehrzahl von verhältnismäßig feinen Glasfäden besteht verbunden-lund verstärkt. Die verhältni,smäßig kurzen Abschnitte der geschnittenen Fasern oder Fäden sind mit 65 und die kontinuierlichen Strähnen aus dem verstärkenden Material mit 66 bezeichnet.
Ein zur Herstellung des in- Fig.7 dargestellten Erzeugnisses geeignetes Verfahren und eine für seine Durchführung dienende Vorrichtung sind aus Fig. 6 ersichtlich. Die Vorrichtung weist eine Haube oder lein Gehäuse 68 auf, innerhalb dessen ein Werkzeug 69 zum Aufnehmen oder Zerschneiden der Fasern gelagert ist, welches aus einem mit sich in radialer Richtung erstreckenden Zapfen 70 ausgerüsteten Rotor besteht, der auf einer durch einen Motor oder andere nicht dargestellte geeignete Mittel angetriebenen Welle 71 angeordnet ist. Die Haube oder das Gehäuse 68 ist mit einem Einführungsschlitz oder einer Öffnung 74 versehen, durch welche die auf die gewünschten kurzen Längen geschnittenen Fasern oder Strähnen mittels eines geeigneten auf Rollen 77 laufenden und in geeigneter Weise angetriebenen Bandförderers 76 zugefördert werden. Eine Wandung des Eintrittsschlitzes oder der -öffnung 74 wird durch ein festes Messer 78 gebildet, so daß die zugeführten Fasern oder Fäden aufeinanderfolgend von den Zapfen 70 ergriffen werden, die mit dem festen Messer 78 zusammenwirkend die Fasern oder Strähnen von den zugeführten Fasern bzw. Strähnen abreißen und sie auf eine Sammelfläche 80 aufwerfen, die einen Teil eines von geeigneten Rollen, von denen eine mit 81 bezeichnet ist, getragenen und angetriebenen Förderers bildet.
Die Zuführung der ,aus leiner Vielzahl -von Glasfasern gebildeten Strähnen 66 erfolgt grundsätzlich in der gleichen Weise, wie oben an Hand von Fig. 4 beschrieben, von Vorratsspulen 83 aus über Führungsösen 84. Ebenso ist der Vorrichtung zur Herstellung der Matte ein Trockenofen 92 nachgeschaltet, und das Aufsprühen des Bindemittels 86 ,durch eine Düse 87 uf die die Ablagefläche 80 verlassende Matte erfolgt in der grundsätzlich gleichen Weise.
Der unter der Oberfläche angeordnete Saugkasten 89 steht unter der Wirkung teiner Absaugleitung go.
Es wurde gefunden, daß Fasern mit leinlem Durchmesser von etwa 0,08mm, die zu Strähnen, die aus je hundert oder mehr Fasern bestanden, vereinigt werden, in Längen von 25 bis 125mm eine ausgezeichnete Struktur der Matte ergeben.
Die verstärkten Matten nach der Erfindung können als Verstärkungseinlagen für Harze und Kunststoffe, als Grundgewebe für mit einem Überzug versehene Gewebe, für gefirnißte Gewebe für elektrische Isolierzwecke und andene Zwecke, für welche es auf eine hohe Zugfestigkeit ankommt, verwendet werden.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Glas- oder Mineralfasererzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einer Grundmasse von voneinander unabhängigen, willkürlich angeordneten Mineralfasern und leiner Verstärkung in Gestalt einer kontinuierlichen Glasfasersträhne, die über die Masse der Mineralfasern verteilt ist, besteht.
2. Erzeugnis nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasersträhne aus einer großen Zahl von Glas fä den besteht, deren jeder sich im wesentlichen kontinuierlich über die Länge der Strähne erstreckt,
3. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkende Strähne in Schlingen und Spulen nach rückwärts und vorwärts ungelegt durch die Masse verläuft.
4. Ausführungsform des Erzeugnisses nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verstärkenden Strähnen nebeneinander und parallel zueinander in der Masse aus Mineral: fasern liegen.
5. Erzeugnis nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse aus Mineralfasern aus geschnittenen Glasfasersträhnen und die verstärkende Strähne aus Glasfasergarn besteht.
6. Erzeugnis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über die Masse ein Bindemittel verteilt ist, welches die Mineralfasern und die Glasfasersträhnen miteinander verklebt bzw. verbindet.
7. Verfahren zur Herstellung von Matten aus Mineralfasern nach Anspruch I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne voneinander getrennte Mineralfasern auf einer. Sammelfläche abgelegt und hier zu einer Matte vereinigt werden und gleichzeitig mit den Mineralfasern eine fortlaufende Strähne aus Glasfasern auf die Unterlage abgelegt wird, so daß die Strähnen in die Masse aus Mineralfasern eingebettet werden und diese verstärken.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfasern in Form von Glasfasern werwendet werden, die aus geschmolzenem Glas mittels eines Gasstrahles ausgezogen und zum Zweck der Bildung einer Matte auf eine Sammelfläche abgelegt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Matte zum Zweck der Miteinanderverbindung der Fasern und der verstärkenden Strähnen ein Bindemittel aufgebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Strähne aus verstärkenden Fasern in schlingen- oder spulenförmiger Anordnung in die Masse im Zuge des Ablegens der Fasern eingeführt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, d.adurch gekennzeichnet, daß die verstärkende Glasfasersträhne in die Masse in einander parallelen, in seitlichen Abständen voneinander liegenden Lagen eingeführt wird.