NO122363B - - Google Patents

Description

Glassfibermatter og fremgangsmåte til fremstilling av samme.

Denne oppfinnelse vedrører fibermatter eller plater og mer spesielt en matte av glassfibre og en fremgangsmåte og apparat for fremstilling av en slik matte.

Ved glassfibermatter som består av

forholdsvis korte glassfibre og hvor fibrene er bundet sammen med et bindemiddel kan der brukes forskjellige diametre og lengder av glassfibre ved dannelsen av fibermatter avhengig av de ønskede matteegenska-per. I de fleste tilfelle er glassfibermatter fremstilt av enkelte fibre med praktisk talt like diametre. Når det brukes flammeblåste fibre får den resulterende matte en lav K-faktor (varmegjennomgangstall) og er således en god isolator. En matte av flammeblåste fibre er imidlertid forholdsvis svak sammenliknet med matter av større, trukne fibre på grunn av de flammeblåste fibres mindre diameter og lengde.

I overensstemmelse med foreliggende

oppfinnelse kombineres blåste fibre med andre fibre for å danne en matte som har en lav K-faktor og allikevel besitter øket styrke sammenliknet med en matte som er

dannet helt av blåste fibre. Ved riktig

kombinering av forholdene av de forskjellige fibertyper kan mattens elastisitet så vel som dens termiske ledningsevne og styrke reguleres for å framstille en matte med optimale egenskaper.

Et formål med oppfinnelsen er derfor å skaffe en forbedret glassfibermatte og en framgangsmåte og apparat for framstilling av en slik matte.

Videre formål med oppfinnelsen er: å

skaffe en bundet glassfibermatte omfattende en blanding av et antall typer av

glassfibre, å skaffe en framgangsmåte for framstilling av en slik matte hvori de forskjellige fibertyper er blandet sammen for å danne en fiberblanding, som er impreg-nert med harpiks, samlet i matteform og derpå opphetes for å binde fibrene til hverandre, å skaffe en framgangsmåte og apparat for å framstille den forbedrede matte hvori skrapfibre er brukt, og å skaffe en framgangsmåte og apparat for å framstille matten hvori blåste glassfibre og glassfibre av tekstiltypen i form av strenger er kombinert for å danne en propor-sjonert fiberblanding som derpå impregneres med harpiks og opphetes for å binde fibrene sammen.

På tegningene viser fig. 1 et skjematisk riss av fiberprepareringsapparatet som benyttes ved framgangsmåtens utførelse, fig. 2 er et skjematisk riss av fiberblandings-partiet i en kontinuerlig matteframstil-lende rekke, fig. 3 er et skjematisk riss av fiberfiltings- og herdningspartiet, og fig. 4 er et skjematisk riss av enden av det matte-framstillende anlegg i fig. 2 og 3, hvor den kontinuerlige matte skjæres i tre lengder med ønsket størrelse.

Ifølge oppfinnelsen er der skaffet en glassfibermatte som omfatter en blanding av forholdsvis korte fibre i strengform- og forholdsvis korte blåste fibre, idet fibrene er blandet sammen gjennom hele matten og bundet til hverandre.

Oppfinnelsen skaffer også en framgangsmåte for produksjon av en glassfibermatte som omfatter å blande sammen blåste glassfibrer og glassfibrer i strengform, spre fibrene i en gasstrøm, og belegge fibrene med en harpiks mens fibrene er spredd, samle fibrene i en matte og derpå herdne harpikset for å binde fibrene til hverandre.

Oppfinnelsen skaffer videre et apparat for framstilling av fibermatter, innbefat-tende en dreibar valse hvorpå fibrene er samlet, en gassutsendende anordning plasert ved valsen og avpasset til å rette en gassblest som inneholder et bindemiddel mot valsen for samtidig å fjerne fibrene fra samme og belegge fibrene med bindemiddel, og en fiberoppsamlende flate til å motta fibrene etter de er fjernet fra valsen og samle dem i matteform.

Ved å tilveiebringe en riktig propor-sjonert blanding av blåste fibre og fibre i strengform, hvilke siste vanligvis blir be-tegnet tekstilfibrer, kan de individuelle egenskaper av de to fibertyper kombineres hvorved den resulterende matte har in-korporert i seg de beste trekk av hver fiber-type. Mer spesielt er blåste fibrer kjenne-tegnet ved deres forholdsvis korte lengde og lille diameter. En matte dannet helt av disse fibrer har meget gode isolerende egenskaper, men forholdsvis liten styrke. På den annen side er en matte dannet helt av glassfiberstrenger forholdsvis sterk og elas-tisk men på grunn av de større tomrom i samme, som følge av strengdiameteren, er isolasjonsevnen av en slik matte liten sammenliknet med en matte av blåste fibrer. Ved imidlertid å kombinere blåste fibrer og strengfibrer i matteform, danner strengene en bærer eller basisfibrer og de forholdsvis små blåste fibrer virker som en fylling mellom strengene og derved redu-seres størrelsen av tomrommene hvilket på sin side forbedrer mattens isolerende egenskaper.

Det kan brukes forskjellige størrelser av blåste fibrer og fortrinnsvis de som har en diameter mellom ca. 0,002 til 0,0064 mm og lengder fra ca. 6,3 til 76 mm, med over-vekten av fibrer som har ca. 19 mm lengde. Disse fibrer framstilles normalt ved å ut-sette glasstråden for en blest med stor has-tighet av opphetede forbrenningsproduk-ter fra en brenner.

Som foran angitt er glassfibrene av tekstiltypen som brukes i kombinasjon med de blåste fibrer gruppert i bunter av individuelle glasstråder for å danne en streng. Antallet av tråder i hver streng avhenger vanligvis av den hylsetype som brukes for å danne trådene. Strenger med omkring 204 tråder brukes fortrinnsvis. Tilfredsstil-lende resultater har vært oppnådd når det brukes tråder med en diameter i området fra 0,006 til 0,079 mm. For de fleste tilfelle kan en blanding av strenger sammensatt av et antall tråder innenfor det ovennevnte område brukes.

Den spesielle blanding av tekstilfibrer og blåste fibrer vil primært avhenge av de ønskede egenskaper av matten. Hvis det brukes et stort forhold av blåste fibrer har matten forholdsvis gode isolerende egenskaper, men er ikke så sterk som en matte hvori der er brukt et stort forhold av tekstilfibrer. Tilfredstillende matter kan framstilles når blandingen av blåste fibrer og tekstilfibrer, etter fibervekten, omfattende fra ca. 10 % til 90 % blåste fibrer med resten av fibrene som tekstilfibrer. For en i det hele beste utførelse omfatter fibrene i matten ca. 50 til 65 vektprosent tekstilfibrer og 50 til 35 vektprosent blåste fibrer. Utmerkede matter har vært framstilt av en fiberblanding på 60 % tekstilfibrer som har en diameter mellom ca. 0,006 til 0,019 mm og med blåste fibrer som har en diameter mellom ca. 0,0025 til 0,0038 mm. I en slik matte tilveiebringer den forholdsvis store del av tekstilfibrer tilstrekkelig styrke, masse og elastisitet mens de blåste fibrer fyller hulrommene for å skaffe passende isolerende egenskaper for matten.

For å binde tekstilfibrene og de blåste fibrer til hverandre brukes fortrinnsvis en egnet pulverformig termoherdnende eller termoplastisk harpiks. Egnede termoherdnende harpikser innbefatter fenol, mela-min og urinstofformaldehyd. De termoplas-tiske harpikser som kan brukes innbefatter vinylklorid, vinylacetat og polyesterblan-dinger. Som senere vil bli beskrevet i forbindelse med oppfinnelsens framgangsmåte, tilsettes harpiksen, som fortrinnsvis er fenolformaldehyd, i pulverform til en blanding av blåste fibrer og tekstilfibrer før samlingen eller tørrfilting av fiberblandingen i matteform.

Generelt sagt, stivheten av matten for en gitt blanding av blåste fibrer og tekstilfibrer reguleres ved mengden av harpiks-bindarniddel. For matter, som har en tett-het på mellom 4 g/dm<3> til 16 g/dm<3>, kan der brukes bindemiddel i området fra ca. 10—30 % av den totale mattevekt avhengig av den ønskede stivhet av matten. For en generell mattetype omfatter harpiksbinde-midlet ca. 15 vektprosent av matten. Når der brukes fenolformaldehyd som et bindemiddel er det foretrukket å begrense harpiksinnhold til under 30 % av mattevekten for å unngå faren for «svamping» dvs. motstå bortbrenning av det organiske ma-teriale når matten utsettes for høye tem-peraturer.

Som senere vil bli beskrevet mer detal-i ert i forbindelse med oppfinnelsens framgangsmåte, kan glassfibermatten bli framstilt ved bruk av en blanding av tekstilfibrer og blåste fibrer i form av skrappar-tier av harpiksbundne matter. Slikt skrap-materiale vil vanligvis inneholde en viss mengde tidligere herdet termoherdnende harpiks, i hvilket tilfelle mindre fenolharpiks kan tilsettes en slik blanding av blåste fibrer og tekstilfibrer sånn at det totale harpiksinnhold, dvs. ny harpiks og den inerte tidligere herdede ikke-bindende harpiks, ikke vil overstige tilnærmet 30 % av mattens totalvekt og minsker således faren for svamping. En liknende situasjon med hensyn til mengden av den tilsatte harpiks består også når avfallspartier av en matte som er framstilt i overensstemmelse med oppfinnelsen, og som har et fenolbindemid-del på samme, behandles på nytt og kombineres med tekstilfibrer og blåste fibrer ved formning av matten. Dette vil bli fram-holdt mer detaljert når oppfinnelsens framgangsmåte beskrives.

Kort angitt omfatter framgangsmåten sammenblanding av de forholdsvis korte tekstilfibrene med de forholdsvis korte blåste fibrer for å danne en blanding av de to fibertyper, impregnering av fiberblandingen med en pulverformig harpiks mens fibrene filtes til en matte, sammenpres-sing av den harpiksimpregnerte matte til den ønskede tykkelse og derpå opphetning av matten for å binde fibrene til hverandre.

Som skjematisk vist på tegningene omfatter mekanismen til framgangsmåtens utførelse en første stasjon A hvor fibrene hakkes og plukkes, en annen stasjon B hvor fibrene avmåles og kombineres for å danne den ønskede blanding, en tredje stasjon C hvor fiberblandingen blir gjennomgående blandet og enhver sammenfiltring adskilt i enkelte fibrer, en fjerde stasjon D hvor fiberblandingen impregneres med harpiks og samles eller filtes i matteform, en femte stasjon E hvor den harpiksinneholdende fibermatte utsettes for varme og trykk, og en sjette stasjon F hvor den herdede matte oppskjæres i den ønskede bredde og lengde.

Ved dannelsen av en matte av blåste avfallsfibrer som inneholder partikler av herdet termoherdnende harpiks blandet med tekstilfibre i strengform blir tekstilfibrene, som er av tilfeldige lengder, vanligvis større enn omkring 75 mm, først ført gjennom en vanlig tekstilhakkemaskin 10 og skjæres i lengder mellom 25 til 75 mm, med den overveiende del av fibrene fortrinnsvis med en lengde på ca. 50 mm.

Etter å være opphakket behandles tekstilfibrene i utstyret ved stasjon A som om-

fatter en plukker 11, en blåser 12 og sam-lebinger eller -siloer 13 forbundet med blåseren 12 ved ledninger 14. Plukkeren 11 innbefatter en transportør 15 som fører fibrene mellom to matningsvalser 16 hvorfra fibrene plukkes ved hjelp av plukke-valser 17 som delvis åpner strengene, dvs. adskiller de enkelte tråder ved strengenes ender. Etter å være plukket suges tekstilfibrene fra plukkevalsen 17 inn i blåserens 12 inntak 18 og blåses gjennom ledningene 14 inn i to samlesiloer 13. Etter å være samlet i siloene 13 tas fibrene ut av disse og pakkes i baller eller kasser.

De blåste eller sekundære fibrer, når de inneholder avfallspartier av en bundet matte, behandles også i utstyret ved stasjon A, hvor plukkeren delvis gjenoppdeler klumpene av bundne blåste fibrer hvoretter fibrene føres inn i samlesiloene 13 hvorfra de også uttas og pakkes i baller eller kasser.

Etter den begynnende fiberprepare-ringbehandling ved stasjon A, blir de blåste fibrer og tekstilfibrene delvis kombinert eller blandet med hverandre ved stasjon B som innbefatter en blandetransportør 19, en iørzts, annen og tredje fibermatte, henholdsvis 20, 21 og 22, en blandeplukker 23, og en vanlig blåser- og kondensatorenhet 24. Ved blanding av de to fibertyper anbrin-ges først de blåste fibrer på lastepartiet 25 av materen 19 som fører fibrene framad for å bli avsatt på et oppad beveget med pigger utstyrt transportbånd 26 som fører fibrene i kontakt med en kam 27. Denne fjerner fibrer i sammenfiltret tilstand og de gjen-værende fibrer fjernes fra transportbåndet 26 ved hjelp av en slagvalse 28 som avgir fibrene på blandetransportøren 19.

Avhengig av mattens sammensetning kan en eller begge fibermatere 21 og 22 brukes med materen 20 som leverer de delvis åpneds tekstilfibrer på blandingstrans-portøren 19. Materen 21 omfatter anordninger til å anbringe blåste glassfibrer på transportøren mens materen 22 omfatter anordninger for å tilføre avfall i form av kantavskjæringer fra den her tilveiebrakte matte som renskjæres herfor ved stasjon F hvis slik kantskj æring skal brukes.

Etter at de forskjellige fibertyper i de foran nevnte forhold er blitt levert på blandetransportøren 19 føres fiberblandingen inn i og mellom to matningsvalser 29 som danner en del av blandeplukkeren

23 og i kontakt med plukkevalsen 30 som

blander fibrene sammen. Fra denne suges fibrene inn i inntaket til blåser- og konden-satorenheten 24 og suges oppad gjennom en ledning 32 inn i samlekammeret 33 som samler fibrene.

Hastigheten av fiberleveringen av de forskjellige fibermatere er synkronisert i overensstemmelse med den ønskede fiberblanding. F. eks. når der framstilles en matte som inneholder kantavfall og som har et innhold av tekstilfibre på 60 % og av blåste fibre 40 % leverer materen 20 54 % tekstilfibre, materen 21 leverer 36 % blåste fibre og materen 22 leverer 10 % kantavfall, som er dannet av 60 % tekstilfibre og 40 % blåste fibre.

Etter å være oppsamlet i kammeret 33, behandles fibrene med utstyret ved stasjon C, som omfatter en måle- og matningsan-ordning 34 og en Garnett-maskin 35. Fra kondensatoren faller fibrene ned for å bli opptatt i en trakt 36 og avleveres på et matningstransportbånd 37. Dette fører fibrene framad til inngrep med en med pigger utstyrt vertikal transportør 38 som fører fibrene oppad i kontakt med en kam 39 som tjener til å fraskille enhver tvistet fiber-klump. Etter å være påvirket av kammen 39 fjernes fibrene fra transportøren 38 av en slagvalse 40 og faller ned i en vekttrakt 41 utstyrt med egnede veieanordninger avpasset til automatisk å åpne trakten i overensstemmelse med Garnettmaskinens 35 matningskrav. Fra vekttrakten 41 faller fibrene ned i kontakt med et Garnett mat-ningsbelte 42 som transporterer fibrene framad for å bli behandlet av arbeidsvals-ene 43 i Garnett-maskinen.

Mens fiberblandingen passerer mellom de forskjellige Garnett valser utsettes den for kamnings-, kardings- og avrivnings-trinn som reduserer lengden av de blåste fibre og adskiller de forskjellige fibre fra hverandre. Fibrene fjernes fra Ganett-ma-skinens avtagningsvalse 44 ved en roterende børstevalse 45 drevet mot urviseren, eller motsatt valsens 44 omdreiningsretning. For å rive fibrene fra børstevalsen 45 ved stasjon D rettes en tangensiell blest av luft, som inneholder tilstrekkelig, pudderformig fenolharpiks til å danne ca. 15 % av den endelige mattevekt, mot den fiberinnehold-ende omkrets av børstevalsen 45 ved hjelp av en ledning 46 hvori er dannet en tverr-gående plast luftsliss 47 og som er utstyrt med passende innløpsrør 48 og 49 for inn-føring av henholdsvis pulverformig harpiks og trykkluft.

Etter å være revet av børstevalsen faller fibrene som er spredd ut av luftstrøm-men ned på et vandrende, hellende finper-forert eller -hullet belte 50 med en suge-kasse 51 anbragt under samme for å samle fibrene på belteoverflaten i form av en matte. Når fibrene er blitt helt igjennom blandet og tover etc. fjernet ved behandlin-gen i Garnettmaskinen belegges de enkelte fibre., når de rives av børstevalsen 45 med partikler av harpiks mens de er fordelt eller spredd og faller i et tilfeldig forhold til hverandre mot det gjennomhullede belte 50 og filtes på dette i tørr tilstand som en har-piksimpregnert blanding av sammenblan-dede tekstilfibre og blåste fibre. Som et re-sultat av filtingen og det av sugekassen 51 frambragte sug føres de harpiksbelagte fibre til intim kontakt med hverandre hvorved hulrom mellom tekstilfibrene fylles med blåste fibre. Da fibrene er plasert i tilfeldige retninger ved deres fall ned på beltet 50 har den filtede matte praktisk talt ensartet styrke gjennom hele sin tykkelse og er like sterk i lengden eller bredden av et gitt mattetverrsnitt. Den harpiksimpregnerte fibermatte, som er vist med strekede linjer, føres deretter framad gjennom utstyret ved stasjon E som omfatter en ovn 52 hvori mattens pulverformige bindmate-riale herdes.

For å føre matten gjennom ovnens 52 opphetningsseksjon 53, mens fibrene sam-menpresses til den ønskede mattetykkelse, er der anordnet to adskilte hullete belter 54 og 55 av hvilke det undre belte er plasert til å motta matten når den forlater enden av beltet 50. For å regulere tykkelsen og tettheten av den ferdige matte er det øvre belte 55 montert vertikalt bevegelig i forhold til det undre belte og er adskilt fra dette en avstand som er mindre enn tykkelsen av det filtede fiberlag som reguleres ved hastigheten av beltet 50.

Under føringen gjennom ovnens hete-seksjon og sammenpresning ved de hullete belter 54 og 55 herdes harpiksen på fibrene med opphetet luft som først føres oppad gjennom matten ved ovnens inngangsparti 56 og derpå nedad gjennom matten ved ovnens utgangsparti 57. Ved å føre den opphetede luft gjennom matten i motsatte retninger hindres enhver tendens hos fibrene til å bli bøyet av luftstrømmen. Den opphetede luft tilføres ved en fordelingskasse 58 anbragt ved ovnens inngangsparti 56 under den øvre lengde 59 av det undre belte 54, og ved en annen fordelingskasse 60 anbragt i ovnens utgangsparti 57 over den undre lengde 61 av det øvre belte. Fordelingskassene 58 og 60 tilføres opphetet luft ved et ledningssystem 62 som er forbundet med en egnet brenner — blåser — kombinasjon (ikke vist). Etter å ha pasert gjennom matten suges den opphetede luft ut fra de respektive ovnspartier over og under fordelingskassene 58 og 60 gjennom ledninger 63 og føres påny gjennom brenneren og blåseren som forsyner ledningssystemet 62.

Når den forlater ovnen føres den herdede matte M over en bærevalse 64 og på-virkes på oversiden av et antall roterende sirkelkniver 65 adskilt fra hverandre i tver-retningen en avstand lik den ønskede mat-tebredde eller bredden av strimler som skal skjæres av matten. De yttre sirkelkniver 65 tjener også til å trimme eller renskjære kantpartiene 66 hvoretter matten kan vik-les opp ved egnede opprullingsmidler (ikke vist) eller skjæres i forutbestemte plate-eller bordstørrelser.

Som foran nevnt innbefatter framgangsmåten ifølge oppfinnelsen fornyet be-handling av de partier av matten M som skjæres av dennes sidekanter ved stasjon F. Disse avfallspartier eller kantavskj ær-inger 66 behandles i plukkeren 11 ved stasjon A for å dele opp avfallet i individuelle blåste fibre og tekstilfibre. Etter å være plukket er avfallet ferdig til å bli ført inn i fibermateren 22 og behandles påny i kombinasjon med andre typer av blåste fibrer og tekstilfibrer for å danne en tilleggsblan-dins for mattedannelsen.

Når det brukes skrap- og/eller avfallsfibre som har partikler av herdet harpiks hendende ved samme, og som selvfølgelig er inerte. må forholdet av slik° fibre til mattens totale fiberinnhold, i vekt, fortrinnsvis holden under ca. 40—45 % for å minske faren for svampdannelse når uherdet harpiks tilsettes blandingen av fibre under filtningstrinnet. Når der således dannes en herdet matte, som har et fiberinnhold på ca. 60 % tekstilfibre og 40 % blåste fibre, av en blanding på ca. 54 % tekstilfibre, 36 % blåste skrapfibre og 10 % kantavfall, ble det funnet at de 36 % blåste skrapfibre pluss de 10 % avfallsfibre fra kantavfallet inneholdt omkring 11 vektprosent herdet bindemiddel. Når det erindres at et maksi-malt harpiksinnhold på ca. 30 % brukes når fenolharpiks benyttes (for å minske svampdannelse) kan bare ca. 19 % (30 %—11 %) uherdet fenolharpiks med sikkerhet tilsettes blandingen når der dannes en matte av en slik fiberblanding.

Det vil imidlertid forståes at «svampdannelse? »-virkniineen er avhengig av andre faktorer enn det forannevnte harpiksinnhold på 30 %. De spesielle typer av fibre i blandingen, sammen med forholdene av disse kan virke til å influere på det tillatte maksimale harpiksinnhold.

For matter som har et fiberinnhold fra ca. 10—90 % blåste fibre og resten tekstil-

strenger og med mattetettheter i området fra omkring 4—16 g/dm<3> skal imidlertid det totale fenolharpiksinnhold være be-grenset til et maksimum på ca. 30 %.

Typen av bindemiddel som er brukt ved belegning av trådene som danner strengen som brukes til framstilling av matten ifølge oppfinnelsen har også en virkning på mat-testyrken. Når f. eks. tekstilstrengene behandles med et bindemiddel som består av en emulsjon av en hydrolysert vinyl-silanol med et smøremiddel, f. eks. som omhandlet i amerikansk patent nr. 2 688 007, er det funnet at de bibeholder deres strengliknen-de karakteristikk og ikke åpnes i sine ender mens de passerer gjennom behandlingsut-styret og det dannes av den grunn en ster-kere matte.

Claims (4)

1. Glassfibermatte som består av forholdsvis korte glassfibrer og hvor fibrene er bunnet sammen med et bindemiddel, karakterisert ved at glassfibrene består av en blanding av fibrer i strengform og blåste fibrer, hvilke fibrer er blandet sammen gjennom hele matten.

2. Matte ifølge påstand 1, karakterisert ved at lengden av fibrene i begge fiber-sorter er mindre enn 75 mm og at de blåste fibrer er kortere enn de strengformede fibrer.

3. Matte ifølge påstand 1 eller 2, karakterisert^ed at det i matten er innblandet fibrer av avfall av tidligere fremstilte matter hvilke fibrer har partikler av en herdet inert ikke-bindende harpiks heftet til seg og er tilstede i en mengde som ikke over-stiger 45 vektprosent av mattens samlede fiberinnhold.

4. Apparat for fremstilling av fibermatter ifølge påstand 1, karakterisert ved en dreibar børstevalse hvorpå fibrene opp-tas, en gassutstrålingsanordning plasert ved den nevnte valse og avpasset til å rette en tangentiell gassblest som inneholder et bindemiddel mot valsen for samtidig å fjerne fibrene fra samme og belegge fibrene med bindemiddel, og en fibersamlende flate til å motta fibrene etter at de er fjernet fra valsen og samle dem i matteform.