EP0928840B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes und Faserverbund in Strangform - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes und Faserverbund in Strangform Download PDF

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EP0928840B1
EP0928840B1 EP98124638A EP98124638A EP0928840B1 EP 0928840 B1 EP0928840 B1 EP 0928840B1 EP 98124638 A EP98124638 A EP 98124638A EP 98124638 A EP98124638 A EP 98124638A EP 0928840 B1 EP0928840 B1 EP 0928840B1
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EP
European Patent Office
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additional material
fibre composite
glass fibers
glass fibres
opening
Prior art date
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EP98124638A
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EP0928840A2 (de
EP0928840A3 (de
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Paul Hahmann
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Johns Manville Europe GmbH
Original Assignee
Johns Manville Europe GmbH
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Publication date
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Publication of EP0928840A3 publication Critical patent/EP0928840A3/de
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/16Yarns or threads made from mineral substances
    • D02G3/18Yarns or threads made from mineral substances from glass or the like
    • D02G3/182Yarns or threads made from mineral substances from glass or the like the glass being present only in part of the structure
    • D02G3/187Yarns or threads made from mineral substances from glass or the like the glass being present only in part of the structure in the sheath
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01HSPINNING OR TWISTING
    • D01H4/00Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques
    • D01H4/04Open-end spinning machines or arrangements for imparting twist to independently moving fibres separated from slivers; Piecing arrangements therefor; Covering endless core threads with fibres by open-end spinning techniques imparting twist by contact of fibres with a running surface
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/16Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a strand-like fiber composite of glass fibers and at least one additional material, in which a plurality of glass fibers are passed into a substantially rotationally symmetrical, at least in the circumferential direction to an insertion closed space in which they form a fiber vortex, the a front side of the room is withdrawn as a sliver, and the additional material is introduced into the room.
  • the invention relates to an apparatus for producing a strand-like fiber composite of glass fibers and at least one additional material with a spinning funnel having an elongated feed opening in its peripheral wall and a discharge opening on one end face, and with a trigger device.
  • the invention relates to a fiber composite in strand form of glass fibers and plastic, in which the plastic is formed as the soul of the fiber composite, which is wound by the glass fibers.
  • Glass fibers have proven themselves for many applications. When processed into sheet materials, such as woven or nonwoven fabrics, they often form a support for a coating. Examples include roofing membranes or floor coverings. To fulfill the carrier function certain requirements are placed on the fiber composites formed from glass fibers, in particular on the ductility and the tear strength. Similar requirements exist even if the fiber composites with glass fibers are present only in strand form, for example as roving or yarn.
  • fiber composites consisting only of glass fibers and fabrics made from them have very high dimensional stability under varying thermal conditions. They are also generally highly tear-resistant, but they can almost not be stretched. For this reason, it is known to combine glass fibers with plastic or synthetic fibers.
  • fabric carrier webs it is known, for example, to make them multi-layered, specifically a layer of glass fiber fabric and a layer of synthetic fiber fabric. Synthetic fibers are characterized by high elongation. However, they have only a small dimensional stability. Due to temperature fluctuations then expands the Sytheseliceur, and there are the smallest waves, since the glass fiber carrier web does not stretch and does not shrink. Moisture can penetrate into the waves, so that leaks may occur in roofing membranes, for example.
  • US Pat. No. 3,625,809 A shows a fiber composite in strand form of glass fibers and plastic, in which the plastic is formed as the core of the fiber composite, which is wound by glass fibers.
  • the glass fibers are continuous glass filaments.
  • EP 0 498 216 A1 shows a yarn which is formed from several layers.
  • a plastic core is surrounded by two plastic layers.
  • On these plastic layers comes a third layer of a wire, which is formed for example of stainless steel.
  • This layer is in turn wrapped by a fourth layer of polyester and a fifth layer of another polyester fiber.
  • Glass fibers can also be used as a core or cladding.
  • US 3 938 313 A shows a reinforcement for tires and a method for their manufacture.
  • a soul which may be formed of a plastic thread or of staple fibers or of continuous fibers is of continuous glass filaments wound helically. For this purpose, it is necessary that the donor organs for the glass fibers continuously rotate relative to the soul.
  • US Pat. No. 3,620,280 A shows another fiber composite for reinforcing certain articles, for example tires.
  • the fiber composite comprises a core of organic fibers on which a glass of continuously present fibers is wound on the outside.
  • the invention has for its object to be able to better control the structure of the fiber composite.
  • This object is achieved in a method of the type mentioned above in that the additional material is introduced from the front side, which is opposite to that from which the sliver is withdrawn.
  • the additional material is present as a strand.
  • This strand for example, a fiber composite of staple fibers or filaments öder a single monofilament, can then be selectively combined with the glass fibers, so as to obtain a fiber composite of the fluidized glass fibers and the strand-like filler.
  • the glass fibers then provide within the fiber composite for a certain dimensional stability, while the additional material can cause other properties, such as improved elasticity.
  • the additional material is guided substantially centrally through the room.
  • the additional material then facilitates the removal of the glass fibers from the room. But of particular advantage but then the properties of the resulting fiber composite.
  • the fiber composite has a core of the additional material which is surrounded by the glass fibers.
  • the soul or the core is protected by the glass fibers.
  • the core is made of a combustible material, then due to the cladding of the glass fibers, it is possible to achieve a better fire behavior in a carrier made by means of such a fiber composite, ie, such a material can withstand fire exposure longer.
  • the additive material is formed from a plurality of filaments. This improves the connection between the glass fibers and the filler material. During turbulence, the filaments of the additional material slightly separate from each other and thus allow the glass fibers can then be easily held.
  • the additional material is surface-treated. Such a surface treatment serves to increase the adhesiveness of the glass fibers to the filler material.
  • the additional material is textured.
  • the texturing itself is known to increase the volume of the additive material. In the present case, however, it is also advantageously possible to use it to improve the contactability of the glass fibers to the additional material.
  • the additional material may be provided with an adhesion promoter.
  • the glass fibers then adhere to the surface of the additive material.
  • the fiber composite can be heat treated in a preferred embodiment.
  • the glass fibers can fuse with the additional material.
  • a intimate merging is neither necessary nor desirable in many cases. It is usually sufficient if the glass fibers adhere to the additional material after the heat treatment.
  • the additional material is a plastic.
  • plastics as a filler is known per se.
  • it has hitherto been limited because the combination of the glass fibers with the plastic has produced a fire protection behavior which no longer met many requirements. If you now encase the plastic with the glass fibers, so to speak, then you can dramatically improve the fire protection and enjoy the rest of the benefits of a combination of glass fibers and plastics, namely a high dimensional stability at varying temperatures while being stretchable under mechanical stress.
  • Such a fiber composite is protected, for example, against flying sparks and radiant heat, so that the fiber composite can also be used for the production of roofing membranes, when initially a flat carrier material is made from the fiber composite.
  • the plastic used is polyester.
  • Polyester has proven itself for the combination due to its mechanical properties, in particular due to its ductility.
  • the object is achieved in a device of the type mentioned above in that at the exhaust port opposite end face a feeder is arranged for at least one additional material.
  • the structure of the fiber composite can be controlled with the feed device. Due to the arrangement of the feed device on the end face of the spinning funnel, the additional material can be fed in a relatively targeted manner so that the additional material is at a predetermined position in the cross section of the fiber composite.
  • the feeding device has a thread dispenser.
  • a thread dispenser issues a thread.
  • the additional material can then be present as a "thread" and later wound by the glass fibers.
  • the "thread” can be present in many different forms. It may be a monofilament, but it may also be filaments of multiple filaments or staple fibers. It may also be a relatively looser composite of individual fibers. Finally, one can also use a wire, such as a copper wire.
  • the feed device preferably has a swirling device.
  • the swirling device can ensure that these filaments are slightly detached from one another, so that later the retention of the glass fibers is facilitated.
  • a heat treatment device is arranged behind the outlet opening. So you can heat the fiber composite, for example, to melt a plastic core or soften. In this case, the glass fiber can adhere better.
  • the improvement of the structure is achieved in that the glass fibers surround the soul as a fiber vortex.
  • the plastic core or the plastic core are protected by the surrounding glass fibers, for example, from flying sparks.
  • the glass fibers also shield radiant heat so that one can perceive the benefits of combining fiberglass and plastic without having to put up with the most disadvantages.
  • the fiber composite obtained is a roving, i. a relatively large volume fiber composite. This facilitates later the production of surface materials, because this one can achieve a higher area coverage.
  • the plastic core is not completely covered here.
  • the design in which the glass fibers are arranged around the soul as a fiber vortex is sufficient to achieve the desired properties, in particular with regard to the fire protection behavior.
  • the plastic is formed as a filament or Stapelmaschinevorgarn or Stapelmaschinegarn.
  • the glass fibers that are added during swirling then have the opportunity to adhere to the surface of the plastic.
  • the weight ratio between glass fibers and plastic is in the range of 5:95 to 80:20. It is thus relatively flexible to adapt the fiber composite to different requirements.
  • the invention also relates to a fabric made of a fiber composite, which is manufactured and constructed as described above. Such a fabric has a relatively good fire protection behavior.
  • a coating for example bitumen, a roofing membrane.
  • This is dimensionally stable and remains tight for a long time even with changing environmental temperatures.
  • it has a sufficient fire protection performance to meet safety requirements.
  • the glass fibers are transported on the spinning drum 2 or an air layer adhering thereto up to a lifting device 4, for example a doctor blade.
  • the lifting device 4 lifts the crowd of glass fibers from the spinning drum 2, which rotates in the direction of an arrow 5 from.
  • the glass fibers 3 are then introduced into a spinning hopper 6, which has an insertion opening 7 arranged in its peripheral wall for this purpose. Otherwise, the spinning hopper 6 is closed in the circumferential direction. It thus encloses a space in which the glass fibers 3 are swirled and form a fiber vortex.
  • the spinning hopper 6 has at its end with a smaller diameter an end opening 8, which forms a vent opening. At the opposite end side, a feed opening 9 is arranged. In order to form the fiber vortex, the spinning hopper 6 can be blown from the feed opening 9 to the discharge opening 8 with air or another gas.
  • the device 1 and the feasible with her manufacturing method corresponds to the procedure described in DE 36 34 904 A1.
  • a feeder 10 is now arranged in front of the feed opening 9, which has a thread dispenser 11 which emits a plastic thread 12.
  • the plastic thread 12 is formed of a plurality of fibers which may be formed either as filaments or as staple fibers.
  • the plastic thread is a thread made of polyester. Instead, a monofilament or a wire may be used.
  • the plastic thread 12 passes through a turbulizer 13, in which it is textured.
  • the texturing leads to an increase in volume and at the same time opens the surface of the plastic bag 12, ie its fibers are loosened.
  • the plastic thread 12 is passed through the spinning cone 6. This can be done before the glass fibers 3 are introduced. Since the plastic thread 12 is guided substantially centrally through the spinning hopper 6, the glass fibers 3 are placed around it during swirling. So they form a fiber vortex of glass fibers, which has a core of the plastic thread 12.
  • the fiber composite 14 thus has a relatively large volume, so that its processing to a tissue offers, because you can achieve a relatively high coverage here.
  • the fiber composite 14 can be guided by a further swirling device 15 in which mechanical cohesion between the plastic thread 12 or its fibers and the glass fibers 3 is further improved. Finally, the fiber composite 14 can also be guided by a heater 16 in which it can be heated so that the plastic thread 12 softens. This also leads to an improved connection between the glass fibers 3 and the plastic thread 12. The fiber composite 14 is then wound up in a winding device 17.
  • plastic thread 12 with an adhesion promoter before it enters the spinning hopper 6 in order to improve the adhesion of the glass fibers 3 to the plastic strand 12.
  • a fabric made from the fiber composite 14 has a fire protection performance that is better than that of the conventionally used plastic-glass fiber combinations. It is particularly protected against flying sparks and radiant heat, so that it can be used preferably for roofing membranes in which the fabric is provided with a coating of bitumen or the like.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes aus Glasfasern und mindestens einem Zusatzmaterial, bei dem eine Vielzahl von Glasfasern in einen im wesentlichen rotationssymmetrischen, zumindest in Umfangsrichtung bis auf eine Einführöffnung geschlossenen Raum geleitet werden, in dem sie einen Faserwirbel bilden, der an einer Stirnseite des Raumes als Faserband abgezogen wird, und das Zusatzmaterial in den Raum eingebracht wird.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes aus Glasfasern und mindestens einem Zusatzmaterial mit einem Spinntrichter, der in seiner Umfangswand eine längliche Zuführöffnung und an einer Stirnseite eine Abzugsöffnung aufweist, und mit einer Abzugseinrichtung.
  • Schließlich betrifft die Erfindung einen Faserverbund in Strangform aus Glasfasern und Kunststoff, bei dem der Kunststoff als Seele des Faserverbundes ausgebildet ist, die von den Glasfasern umsponnen ist.
  • Glasfasern haben sich für viele Anwendungszwecke bewährt. Wenn sie zu Flächenmaterialien verarbeitet werden, beispielsweise als Gewebe oder als Vliese, bilden sie vielfach einen Träger für eine Beschichtung. Beispiele hierfür sind Dachbahnen oder Fußbodenbeläge. Zur Erfüllung der Trägerfunktion werden an die aus Glasfasern gebildeten Faserverbände gewisse Anforderungen gestellt, insbesondere auf die Dehnbarkeit und die Reißfestigkeit hin. Ähnliche Anforderungen existieren auch dann, wenn die Faserverbände mit Glasfasern nur in Strangform vorliegen, beispielsweise als Vorgarn oder Garn.
  • Faserverbände, die nur aus Glasfasern bestehen, und daraus hergestellte Gewebe haben zwar eine sehr hohe Dimensionsstabilität bei wechselnden thermischen Bedingungen. Sie sind im allgemeinen auch hoch reißfest, können jedoch fast nicht gedehnt werden. Aus diesem Grunde ist es bekannt, Glasfasern mit Kunststoff- oder Synthesefasern zu kombinieren. Bei Gewebeträgerbahnen ist es beispielsweise bekannt, sie mehrlagig auszubilden, und zwar eine Lage aus Glasfasergewebe und eine Lage aus Synthesefasergewebe. Synthesefasern zeichnen sich nämlich durch eine hohe Dehnung aus. Sie haben allerdings nur eine geringe Dimensionsstabilität. Aufgrund von Temperaturschwankungen dehnt sich dann die Sytheseträgerbahn aus, und es entstehen kleinste Wellen, da sich die Glasfaserträgerbahn nicht mitdehnt und auch nicht schrumpft. In die Wellen kann Feuchtigkeit eindringen, so daß sich beispielsweise bei Dachbahnen hier Undichtigkeiten ergeben können.
  • Man hat daher schon Versuche angestellt, die Kombination von Glasfasern und Synthesefasern bei der Herstellung des Faserverbundes zu bewirken. So ist es aus DE 36 34 904 A1 bekannt, der Trommel, die zum Ausziehen und Erzeugen der Glasfasern dient, Fasern oder Fäden eines anderen Materials zuzuführen, die dann parallel mit den Glasfasern in den geschlossenen Raum des Spinntrichters geleitet werden und dort gemeinsam verwirbelt werden. Der Kunststoff kann beispielsweise auf die Trommel aufgespritzt werden. Hierbei ergibt sich eine relativ homogene Fasermischung, d.h. in dem Faserverbund liegen Glasfasern und Kunststoffasern im Querschnitt mit einer statistisch vorgegebenen Verteilung vor.
  • US 3 625 809 A zeigt einen Faserverbund in Strangform aus Glasfasern und Kunststoff, bei dem der Kunststoff als Seele des Faserverbundes ausgebildet ist, die von Glasfasern umsponnen ist. Bei den Glasfasern handelt es sich um kontinuierliche Glasfilamente.
  • EP 0 498 216 A1 zeigt ein Garn, das aus mehreren Schichten ausgebildet ist. Ein Kunststoffkern wird von zwei Kunststofflagen umgeben. Auf diese Kunststofflagen kommt eine dritte Lage aus einem Draht, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl gebildet ist. Diese Lage wird wiederum von einer vierten Lage aus Polyester und einer fünften Lage aus einer weiteren Polyesterfaser umwickelt. Glasfasern können auch als Kern oder Umhüllung verwendet werden.
  • US 3 938 313 A zeigt eine Verstärkung für Reifen und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Eine Seele, die aus einem Kunststoff-Faden oder aus Stapelfasern oder aus kontinuierlichen Fasern gebildet sein kann, wird von kontinuierlichen Glasfilamenten schraubenlinienförmig umwickelt. Hierzu ist es erforderlich, daß sich die Spendeorgane für die Glasfasern kontinuierlich relativ zur Seele drehen.
  • US 3 620 280 A zeigt einen weiteren Faserverbund zum Verstärken von bestimmten Artikeln, beispielsweise Reifen. Der Faserverbund weist eine Seele aus organischen Fasern auf, auf die außen ein Glas aus kontinuierlich vorliegenden Fasern gewickelt ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Faserverbundes besser steuern zu können.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Zusatzmaterial von der Stirnseite her eingebracht wird, die derjenigen gegenüberliegt, aus der das Faserband abgezogen wird.
  • Dadurch ist es möglich, die Zuordnung der Glasfasern und des Zusatzmaterials gezielter auszubilden. Es ist damit beispielsweise möglich, eine gewisse Verteilung von Glasfasern und Zusatzmaterial über den Querschnitt des Faserverbundes zu erzielen. Insbesondere kann man erreichen, daß der Glasfaserwirbel und das Zusatzmaterial praktisch konzentrisch zueinander aufgebaut werden, was mit dem bekannten Verfahren nicht möglich war. Diese Vorgehensweise erleichtert zum einen die Handhabung. Man kann den Raum, in dem die Verwirbelung stattfindet, im wesentlichen unverändert belassen. Zum anderen ergibt sich hieraus die Möglichkeit, eine gezielte Kombination der Glasfasern und des Zusatzmaterials vornehmen zu können.
  • Vorzugsweise liegt das Zusatzmaterial als Strang vor. Dieser Strang, beispielsweise ein Faserverbund aus Stapelfasern oder Filamenten öder ein einzelnes Monofilament, kann dann gezielt mit den Glasfasern kombiniert werden, so daß man einen Faserverbund aus den verwirbelten Glasfasern und dem strangartigen Zusatzmaterial erhält. Die Glasfasern sorgen dann innerhalb des Faserverbundes für eine gewisse Dimensionsstabilität, während das Zusatzmaterial weitere Eigenschaften bewirken kann, beispielsweise eine verbesserte Dehnfähigkeit.
  • Hierbei ist besonders bevorzugt, daß das Zusatzmaterial im wesentlichen zentrisch durch den Raum geführt wird. beispielsweise kann man das Zusatzmaterial bereits durch den Raum führen, bevor die Glasfasern eingeleitet werden. Das Zusatzmaterial erleichtert dann zum einen das Abziehen der Glasfasern aus dem Raum. Von besonderem Vorteil sind aber dann die Eigenschaften des entstehenden Faserverbundes. Der Faserverbund weist eine Seele aus dem Zusatzmaterial auf, die von den Glasfasern umgeben ist. Damit ist die Seele oder der Kern von den Glasfasern geschützt. Wenn die Seele beispielsweise aus einem brennbaren Material besteht, dann kann man aufgrund der Umhüllung durch die Glasfasern ein besseres Brandverhalten bei einem Träger erzielen, der mit Hilfe eines derartigen Faserverbundes gefertigt wird, d.h. ein derartiges Material kann dann einer Feuerbeanspruchung länger standhalten. Man erhält den Aufbau mit Kern oder Seele aus Zusatzmaterial und Ummantelung durch Glasfasern auf relativ einfache Weise. Der entstehende Faserverbund kann zwar noch verzwirnt werden.
  • Dies muß aber nicht sein. Man kann den Faserverbund auch als Vorgarn weiterverarbeiten, was den Vorteil hat, daß man eine höhere Flächendeckung bei der Herstellung von Flächenmaterialien erzielen kann und keine Garnherstellung notwendig ist, was die Herstellung von Flächenmaterialien verbilligt. Trotzdem sind derartige Flächenmaterialien stabil genug. ,
  • Vorzugsweise ist das Zusatzmaterial aus mehreren Filamenten gebildet. Dies verbessert die Verbindung zwischen den Glasfasern und dem Zusatzmaterial. Bei der Verwirbelung lösen sich die Filamente des Zusatzmaterials geringfügig voneinander und erlauben so, daß die Glasfasern dann leicht festgehalten werden können.
  • Auch ist bevorzugt, wenn das Zusatzmaterial oberflächenbehandelt ist. Eine derartige Oberflächenbehandlung dient dazu, die Haftfähigkeit der Glasfasern am Zusatzmaterial zu erhöhen.
  • Hierbei ist insbesondere bevorzugt, daß das Zusatzmaterial texturiert wird. Das Texturieren an sich ist bekannt zur Erhöhung des Volumen des Zusatzmaterials. Man kann es im vorliegenden Fall aber vorteilhafterweise auch dazu verwenden, die Anlagefähigkeit der Glasfasern an das Zusatzmaterial zu verbessern.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu kann das Zusatzmaterial mit einem Haftvermittler versehen werden. Die Glasfasern kleben dann an der Oberfläche des Zusatzmaterials fest.
  • Der Faserverbund kann in einer bevorzugten Ausgestaltung wärmebehandelt werden. Hierbei können dann die Glasfasern mit dem Zusatzmaterial verschmelzen. Eine innige Verschmelzung ist hierbei in vielen Fällen weder notwendig noch erwünscht. Es reicht meistens aus, wenn die Glasfasern nach der Wärmebehandlung an dem Zusatzmaterial anhaften.
  • Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Zusatzmaterial ein Kunststoff ist. Hier reichen bereits relativ geringe Temperaturen aus, um zu einer Erweichung des Kunststoffs, insbesondere aus organischen Fasern, zu führen, so daß die Glasfasern eine ausreichende Verbindung mit dem Kunststoff eingehen können. Die Verwendung von Kunststoffen als Zusatzmaterial ist an sich bekannt. Sie war aber bisher begrenzt, weil man durch die Kombination der Glasfasern mit dem Kunststoff ein Brandschutzverhalten erzeugt hat, das vielen Anforderungen nicht mehr gerecht wurde. Wenn man nun den Kunststoff mit den Glasfasern sozusagen ummantelt, dann kann man das Brandschutzverhalten drastisch verbessern und im übrigen die Vorteile einer Kombination von Glasfasern und Kunststoffen genießen, nämlich eine hohe Dimensionsstabiltät bei wechselnden Temperaturen bei gleichzeitiger Dehnbarkeit unter mechanischen Beanspruchungen. Ein derartiger Faserverbund ist beispielsweise gegen Flugfeuer und strahlende Wärme geschützt, so daß der Faserverbund auch zur Herstellung von Dachbahnen verwendet werden kann, wenn zunächst ein flächiges Trägermaterial aus dem Faserverbund gefertigt wird.
  • Vorzugsweise wird als Kunststoff Polyester verwendet. Polyester hat sich aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften, insbesondere aufgrund seiner Dehnbarkeit, für die Kombination bewährt.
  • Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß an der der Abzugsöffnung gegenüberliegenden Stirnseite eine Zuführeinrichtung für mindestens ein Zusatzmaterial angeordnet ist.
  • Wie im Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert, läßt sich mit der Zuführeinrichtung der Aufbau des Faserverbundes steuern. Das Zusatzmaterial kann aufgrund der Anordnung der Zuführeinrichtung an der Stirnseite des Spinntrichters relativ gezielt so eingespeist werden, daß sich das Zusatzmaterial an einer vorbestimmten Position im Querschnitt des Faserverbundes befindet.
  • Vorzugsweise weist die Zuführeinrichtung einen Fadenspender auf. Ein Fadenspender gibt einen Faden aus. Das Zusatzmaterial kann dann als "Faden" vorliegen und später von den Glasfasern umsponnen werden. Der "Faden" kann in vielen unterschiedlichen Ausbildungen vorliegen. Es kann sich um ein Monofilament handeln, es können aber auch Garne aus mehreren Filamenten oder Stapelfasern sein. Es kann sich auch um einen relativ lokkeren Verbund aus Einzelfasern handeln. Schließlich kann man auch einen Draht verwenden, beispielsweise einen Kupferdraht.
  • Vorzugsweise weist die Zuführeinrichtung eine Verwirbelungseinrichtung auf. Insbesondere dann, wenn das Zusatzmaterial aus mehreren Filamenten gebildet ist, kann die Verwirbelungseinrichtung dafür sorgen, daß diese Filamente etwas voneinander gelöst werden, so daß später das Festhalten der Glasfasern erleichtert wird.
  • Auch ist von Vorteil, wenn hinter der Abzugsöffnung eine Verwirbelungseinrichtung angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Verwirbelungseinrichtung kann man die Haltekräfte innerhalb des Faserverbundes erhöhen.
  • Vorzugsweise ist hinter der Abzugsöffnung eine Wärmebehandlungseinrichtung angeordnet. Damit kann man den Faserverbund erwärmen, beispielsweise um eine Kunststoffseele anzuschmelzen oder zu erweichen. In diesem Fall können die Glasfaser besser haften.
  • Bei dem Faserverbund der eingangs genannten Art wird die Verbesserung des Aufbaus dadurch erreicht, daß die Glasfasern die Seele als Faserwirbel umgeben.
  • Wie oben ausgeführt, läßt sich damit ein verbessertes Brandschutzverhalten erreichen. Die Kunststoffseele oder der Kunststoffkern werden durch die umgebenden Glasfasern beispielsweise vor Flugfeuer geschützt. Die Glasfasern schirmen auch strahlende Wärme ab, so daß man die Vorteile einer Kombination von Glasfasern und Kunststoff wahrnehmen kann, ohne die meisten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen. Man erhält als Faserverbund ein Vorgarn, d.h. einen relativ großvolumigen Faserverbund. Dies erleichtert später die Herstellung von Flächenmaterialien, weil man hiermit eine höhere Flächendeckung erzielen kann. Die Kunststoffseele ist hier zwar nicht lückenlos umsponnen. Die Ausbildung, bei der die Glasfasern als Faserwirbel um die Seele herum angeordnet sind, reicht jedoch aus, um die gewünschten Eigenschaften insbesondere im Hinblick auf das Brandschutzverhalten zu erzielen.
  • Vorteilhafterweise ist der Kunststoff als Filament- oder Stapelfaservorgarn oder Stapelfasergarn ausgebildet. Die Glasfasern, die beim Verwirbeln hinzugefügt werden, haben dann die Möglichkeit, sich an der Oberfläche des Kunststoffs festzuhalten.
  • Diese Möglichkeit wird dann noch verbessert, wenn der Kunststoff texturiert ist. Durch die Texturierung ergibt sich einerseits eine Volumenvergrößerung und andererseits eine Öffnung der Oberfläche, so daß die Glasfasern dort sozusagen eindringen können und festhalten. Dies gilt vor allem bei Filamenten.
  • Vorzugsweise liegt das Gewichtsverhältnis zwischen Glasfasern und Kunststoff im Bereich von 5:95 bis 80:20. Man ist damit relativ flexibel, um den Faserverbund an unterschiedliche Anforderungen anzupassen.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Gewebe aus einem Faserverbund, der wie oben beschrieben hergestellt und aufgebaut ist. Ein derartiges Gewebe hat ein relativ gutes Brandschutzverhalten.
  • Vorzugsweise kann man aus einem derartigen Gewebe und einer Beschichtung, beispielsweise aus Bitumen, eine Dachbahn herstellen. Diese ist dimensionsstabil und bleibt auch bei wechselnden Umwelttemperaturen lange Zeit dicht. Andererseits hat sie ein ausreichendes Brandschutzverhalten, um Sicherheitsanforderungen gerecht zu werden.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Hierin zeigt die
  • einzige Figur:
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Herstellen dieses Faserverbundes.
  • Die Herstellung der Glasfasern erfolgt, wie in DE 36 34 904 A1 beschrieben. Auf diese Druckschrift wird ausdrücklich Bezug genommen.
  • In nicht näher dargestellter Weise wird Glas in einem Behälter geschmolzen, der an seiner Unterseite Austrittsöffnungen aufweist, sogenannte Bushings. Das geschmolzene Glas tritt hier aus und bildet einen Tropfen, der bei Erreichen einer gewissen Größe nach unten fällt und einen Glasfaden hinter sich herzieht. Die Düse ist hierbei so angeordnet, daß der Tropfen neben einer Spinntrommel 2 vorbeifallen kann. Seitlich unterhalb der Spinntrommel (in der Figur wäre dies an der nicht sichtbaren Rückseite der Spinntrommel 2) ist ein schräges Blech angeordnet, auf dem der Glastropfen weiterrutscht. Der Faden, den der Glastropfen hinter sich herzieht, gelangt dann an die Spinntrommel und wird von ihr mitgenommen. An der Oberfläche der Spinntrommel 2 bildet sich also eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Glasfasern 3 aus. Die Glasfasern werden auf der Spinntrommel 2 beziehungsweise einer daran anhaftenden Luftschicht bis zu einer Abhebeeinrichtung 4, beispielsweise einer Schaberklinge, transportiert. Die Abhebeeinrichtung 4 hebt die Schar der Glasfasern von der Spinntrommel 2, die sich in Richtung eines Pfeiles 5 dreht, ab. Die Glasfasern 3 werden dann in einen Spinntrichter 6 eingeführt, der zu diesem Zweck eine in seiner Umfangswand angeordnete Einführöffnung 7 aufweist. Ansonsten ist der Spinntrichter 6 in Umfangsrichtung geschlossen. Er umschließt damit einen Raum, in dem die Glasfasern 3 verwirbelt werden und einen Faserwirbel bilden.
  • Der Spinntrichter 6 weist an seinem Ende mit kleinerem Durchmesser eine stirnseitige Öffnung 8 auf, die eine Abzugsöffnung bildet. An der gegenüberliegenden Stirnseite ist eine Zuführöffnung 9 angeordnet. Um den Faserwirbel zu bilden, kann der Spinntrichter 6 von der Zuführöffnung 9 zur Abzugsöffnung 8 mit Luft oder einem anderen Gas durchblasen werden.
  • Bis dahin entspricht die Vorrichtung 1 und das mit ihr durchführbare Herstellungsverfahren der in DE 36 34 904 A1 beschriebenen Vorgehensweise.
  • Zusätzlich ist nun vor der Zuführöffnung 9 eine Zuführeinrichtung 10 angeordnet, die einen Fadenspender 11 aufweist, der einen Kunststoffaden 12 abgibt. Der Kunststoffaden 12 ist aus mehreren Fasern gebildet, die entweder als Filamente oder als Stapelfasern ausgebildet-sein können. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Kunststoffaden um einen Faden aus Polyester. Statt dessen kann auch ein Monofilament oder ein Draht verwendet werden.
  • Der Kunststoffaden 12 durchläuft eine verwirbelungseinrichtung 13, in der er texturiert wird. Die Texturierung führt zu einer Volumenvergrößerung und öffnet gleichzeitig die Oberfläche des Kunststoffadens 12, d.h. seine Fasern werden gelockert. Der Kunststoffaden 12 wird durch den Spinntrichter 6 hindurchgeführt. Dies kann erfolgen, bevor die Glasfasern 3 eingeführt werden. Da der Kunststoffaden 12 im wesentlichen zentrisch durch den Spinntrichter 6 geführt wird, werden die Glasfasern 3 beim Verwirbeln um ihn herum gelegt. Sie bilden also einen Faserwirbel aus Glasfasern, der einen Kern aus dem Kunststoffaden 12 aufweist. Am Ende des Spinntrichters wird also aus der Abzugsöffnung 8 ein Faserverbund 14 abgezogen, der als Vorgarn ausgebildet ist. Dieses Vorgarn weist, wie gesagt, eine Seele aus dem Kunststoffaden 12 auf, die von Glasfasern 3 relativ locker ummantelt ist. Der Faserverbund 14 hat also ein relativ großes Volumen, so daß sich seine Verarbeitung zu einem Gewebe anbietet, weil man hier eine relativ hohe Flächendeckung erreichen kann.
  • Der Faserverbund 14 kann durch eine weitere Verwirbelungseinrichtung 15 geführt werden, in der mechanische Zusammenhalt zwischen dem Kunststoffaden 12 beziehungsweise dessen Fasern und den Glasfasern 3 weiter verbessert wird. Schließlich kann der Faserverbund 14 auch noch durch eine Heizeinrichtung 16 geführt werden, in der er so weit erwärmt werden kann, daß der Kunststoffaden 12 erweicht. Dies führt ebenfalls zu einer verbesserten Verbindung zwischen den Glasfasern 3 und dem Kunststoffaden 12. Der Faserverbund 14 wird dann in einer Aufwickelvorrichtung 17 aufgewickelt.
  • Man kann nun durch die Steuerung der Beladung der Spinntrommel 2 das Verhältnis zwischen dem Kunststoff des Kunststoffadens 12 und den Glasfasern 3 steuern. Wenn Bushings mit nur wenigen Düsen, aus denen Tropfen entstehen können, verwendet werden, dann wird sich der Gewichtsanteil des Kunststoffs erhöhen. Die Dichte der Glasfasern 3 an der Spinntrommel nimmt ab. In gleicher Weise kann man natürlich den Anteil der Glasfasern am Faserverbund erhöhen, wenn man Bushings mit mehr Düsen verwendet.
  • Man kann den Kunststoffaden 12 vor dem Eintritt in den Spinntrichter 6 auch mit einem Haftvermittler versehen, um das Anhaften der Glasfasern 3 am Kunststoffaden 12 zu verbessern.
  • Anstelle eines Kunststoffadens 12 kann man auch andere Materialien verwenden, beispielsweise einen Draht, insbesondere einen Kupferdraht.
  • Ein Gewebe, das aus dem Faserverbund 14 hergestellt wird, hat ein Brandschutzverhalten, das besser als das der herkömmlich verwendeten Kunststoff-Glasfaser-Kombinationen ist. Es ist insbesondere geschützt gegen Flugfeuer und strahlende Wärme, so daß es vorzugsweise für Dachbahnen verwendet werden kann, bei denen das Gewebe mit einer Beschichtung aus Bitumen oder ähnlichem versehen wird.

Claims (21)

  1. Verfahren zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes (14) aus Glasfasern (3) und mindestens einem Zusatzmaterial (12), bei dem eine Vielzahl von Glasfasern (3) in einen im wesentlichen rotationssymmetrischen, zumindest in Umfangsrichtung bis auf eine Einführöffnung (7) geschlossenen Raum geleitet werden, in dem sie einen Faserwirbel bilden, der an einer Stirnseite des Raumes als Faserband abgezogen wird, und das Zusatzmaterial (12) in den Raum eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) von der Stirnseite her eingebracht wird, die derjenigen gegenüberliegt, aus der das Faserband abgezogen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) als Strang vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) im wesentlichen zentrisch durch den Raum geführt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) aus mehreren Filamenten gebildet ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) oberflächenbehandelt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) texturiert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) mit einem Haftvermittler versehen wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserverbund (14) wärmebehandelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial (12) ein Kunststoff ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Polyester verwendet wird.
  11. Vorrichtung zum Herstellen eines strangartigen Faserverbundes aus Glasfasern und mindestens einem Zusatzmaterial mit einem Spinntrichter, der in seine Umfangswand eine längliche Zuführöffnung und an einer Stirnseite eine Abzugsöffnung aufweist, und mit einer Abzugseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an der der Abzugsöffnung (8) gegenüberliegenden Stirnseite eine Zuführeinrichtung (10) für mindestens ein Zusatzmaterial (12) angeordnet ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (10) einen Fadenspender (11) aufweist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführeinrichtung (10) eine Verwirbelungseinrichtung (13) aufweist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Abzugsöffnung (8) eine Verwirbelungseinrichtung (15) angeordnet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Abzugsöffnung (8) eine Wärmebehandlungseinrichtung (16) angeordnet ist.
  16. Faserverbund in Strangform aus Glasfasern und Kunststoff, bei dem der Kunststoff als Seele des Faserverbundes (14) ausgebildet ist, die von den Glasfasern (3) umsponnen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Glasfasern (3) die Seele als Faserwirbel umgeben.
  17. Faserverbund nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff als Filament- oder Stapelfaservorgarn oder Stapelfasergarn ausgebildet ist.
  18. Faserverbund nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff texturiert ist.
  19. Faserverbund nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis zwischen Glasfasern (3) und Kunststoff im Bereich von 5:95 bis 80:20 liegt.
  20. Gewebe aus einem Faserverbund nach einem der Ansprüche 16 bis 19.
  21. Dachbahn mit einem Gewebe nach Anspruch 20 und einer Beschichtung.
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