SK277900B6 - Method of manufacture of products of glass fibers and device for its realization - Google Patents

Description

Vynález sa týka spôsobu výroby produktov zo sklenených vláken, napríklad rúna, rohože, priadze a predpriadze, a zariadenia na jeho vykonávanie.

Doterajší stav techniky

V technike výroby sklenených vláken a primárnych sklenených fibríl a ich spracovanie na plošné útvary, napríklad rúno a rohož alebo na povrazcové telesá, ako sú predpriadze, sa odťahujú prúdy roztavenej skloviny, vychádzajúce z dýz ako sklenené vlákna, ktoré sa pri tom súčasne dĺžia na požadovanú hrúbku, a potom sa rozdeľujú na striž nerovnomernej dĺžky.

Na odťahovanie vlákna boli navrhnuté rôzne spôsoby a zariadenia, medzi iným spôsoby využívajúce prúdy vzduchu a pary, ďalej ejektory, rozvlákňovacie kotúče, ležiace naprieč smeru vytekania vláken a pod. Ak zálež! aj na tom, aby sa vlákna pred rozdelením na striž spoľahlivo vytiahli s malou konštantnou hrúbkou, ukázalo sa, že je najspoľahlivejšie odťahovať ich bubnom. Pri tomto spôsobe nabiehajú vlákna, vyťahované z dýz vaničky obsahujúcej roztavenú sklovinu, na odťahovací bubon, ktorý ich unáša po určitej časti svojho obvodu. Pred dosiahnutím jedného celého ovinutia sa potom vlákna zdvíhajú z bubna odoberacím nožom, pričom sa rozrezávajú na striž. Podľa presného pomeru priemeru bubna a otáčok bubna možno nastaviť a udržovať obvodovú rýchlosť bubna, ktorý zaisťuje dodržanie určitej hrúbky vláken vo veľmi úzkej tolerancii. V praxi sa už desaťročie používajú bubny s priemerom 1 000 mm a dĺžkou 1 000 mm a odťahovacia rýchlosť je 50 m/s. Keď sa odťahované vlákna odoberajú z bubna pred dokončením jedného ovinutia, pritom sa rozrezávajú na striž, a takto získaná striž sa vodiacim ústrojenstvom vedie na dopravný pás pôsobením cirkulačného prúdenia vzduchu, vyvolaného rotáciou bubna, hovorí sa o tzv. suchom spôsobe. Na rozdiel od neho existuje mokrý spôsob, pri ktorom sa striž z rovnakých, ale pomerne kratších vlákeniek suspenzuje vo vode a naplavuje sa na sitový pás, potom sa z neho odoberá voda, a tým vznikne rúno. Výhoda tohto mokrého spôsobu a dôvod jeho neustáleho širšieho použitia spočíva vo vysokej produktivite oproti suchému spôsobu. To je okrem iného vyvolané tým, že pri tomto spôsobe je možné vyrábať na rôznych miestach veľký počet pramencov zo sklenených vláken, napríklad navíjaním na odťahovacie bubny, odoberať navinuté vrstvy ako rúno, rozrezať ich na striž a potom vsypať do kadí naplnených vodou, ako to opisuje pat. spis US 3 766 003. Trh však vyžaduje aj rúna s väčšou dĺžkou striže, ktoré nepotrebujú takú silnú väzbu pomocou kvapalných chemických spojív, čo zase vedie k mäkším a pružnejším rúnam. Také rúna majú následkom menšieho chemického prepojenia vláken príslušne vyššiu pórovitosť, ktorá zaisťuje ľahkú a rýchlu impregnáciu a nasýtenie. Práve z tohto dôvodu sú také rúna cenené v priemysle, spracovávajúcom hmoty vystužené sklenenými vláknami.

Pri suchom spôsobe výroby vznikajú okrem iných problémy s tým, že presná rotácia bubna vyžaduje presné uloženie bubna, a že povrch bubna musí byť úzkostlivo udržovaný čistý a hladký. Najväčší problém predstavuje ale stierači nôž, a to najmä preto, že napriek rôznym problémom sa neustále považuje za najlepší a najspoľahlivejší prostriedok na odoberanie vláken a dáva sa mu preto prednosť pred inými zariadeniami, ako sú plechy, dýzy a pod. Stierači nôž má za úlohu nielen zdvihnúť spoľahlivo vlákno z povrchu bubna, ale musí aj odlúpnuť cirkulačný prúd vzduchu, vznikajúci rotáciou bubna a dopravujúci vzniknuté vlákna od plášťa bubna. V patentovom spise DE 1 285 114 sú opísané problémy súvisiace s použitím stieracieho noža. Odklonenie od skôr používaných silných škrabákov a použitie veľmi tenkých stieracích nožov, opísané v citovanom patentovom spise, predstavovalo svojho času veľký pokrok. Problémy súvisiace s použitím stieracieho noža súvisia s problémami odťahovacieho alebo zvlákňovacieho bubna a oba dohromady súvisia s problémami tzv. zhustenia vlákna. Zhustenie vlákna sa počas posledného desaťročia zväčšilo, pričom je neustále ťažšie prispôsobiť odťahovanie tomuto enormnému zvýšeniu, zatiaľ čo sa pôvodne vychádzalo zo 100 až 150 vláken, vyrábaných odtavením koncov tyčiek stojacich v jednom rade, ktoré boli odťahované bubnom so šírkou 1 000 mm, a potom boli z neho naddvíhavané, došlo v súčasnej dobe k používaniu taviacich vaničiek, ktoré majú 1 500 aj viac dýz. To znamená, že vlákna, ktoré majú hrúbku niekoľko pm, ležia na bubne rovnakej šírky omnoho bližšie pri sebe, a to menej ako 1 mm oproti skoršiemu jednému cm. Pri tom musí byť vedenie vláken na plášti bubna presnejšie, to znamená, že sa nesmie počas čiastkového ovíjania bubna posúvať do strán. Stierači nôž musí potom súčasne spoľahlivo zdvíhať a viesť ďalej väčší počet vláken a plášť bubna musí byť po celej ploche úplne hladký, pretože škrabance a drážky sú v tomto prípade omnoho škodlivejšie ako pri menšom počte vláken. To samozrejme znamená, že stieracie nože sa musia vymieňať v kratších intervaloch a aj bunky sa musia častejšie čistiť a vymieňať ako predtým. Aj keď sú stieracie nože pritlačené na plášť bubna nepatrným tlakom alebo nastavené bez tlaku, vznikne teplo vyvolané trením, ktoré je veľmi veľké, namáha ostrie stieracieho noža a vyvoláva preto nutnosť častej výmeny a brúsenie noža.

Zvýšená hustota vláken teda vyvoláva veľké problémy, hospodárna výroba sklenených rún je obmedzená najmä z mechanického hľadiska aj tým, že zariadenie musí mať pohyblivé odkladacie ústrojenstvo, pokiaľ pracuje suchým spôsobom, ktorý sa veľmi osvedčil a je opísaný v patentových spisoch DE 976 682 a DE 1 270 456. Z tohto dôvodu sa neustále viac presadzuje tzv. mokrý spôsob, ktorý je podobný spôsobu, ktorý sa používa v papierenskom priemysle.

Z patentového spisu GB 785 935 je známy spôsob, pri ktorom sa jednotlivé vlákna privádzajú na obvod kotúča s prstencovým vybraním, ktorý ich združuje do pramencov, pričom predtým boli vlákna postriekané v tzv. vláknovom vejári spojivom. Vlákna prichádzajú približne po stredovom uhle 90° kotúča. Od tohto kotúča je pramenec vedený niekoľkými za sebou ležiacimi ejektormi, ktoré majú jednotlivé vlákna v pramenci aj cez nastriekané spojivo predĺžiť na požadovanú hrúbku. Medzi dvoma ejektormi je usporiadané rozrezávacie zariadenie, ktoré reže pramenec na štiepky, a posledný ejektor ich potom odhadzuje na sitovú stenu. Podľa patentového spisu US 3 318 746 je známe združovať vlákna z jednej piecky do pramencov pomocou viacerých valčekov so zárezmi, ktoré sú usporiadané vo vzájomnom odstupe, pričom valčeky sú tesne pred priechodom prvých približne šiestich vláken, vytvárajúcich povrazce, opatrené spojivom. Po priechode povrazcov druhým valčekom sa povrazce dostávajú cez napínací valček na odťahovací kotúč. Tento pôsobí na povrazce už len odťahovacím účinkom, avšak už nepôsobí dĺžiacim účinkom na jednotlivé vlákna, čo znamená, že ich už nedĺži na požadovanú hrúbku. Od tohto odťahovacieho valca sú povrazce zdvíhané ako celok za účelom slučkového odhadzovania na dopravný pás, ležiaci pod týmto valcom tak, že vo vnútri valca je usporiadané lúčové koleso, ktoré zaberá svojimi lúčmi do otvorov v ploche plášťa.

Základnou úlohou vynálezu je využiť aj v suchom spôsobe pokrok tzv. zhusťovania vláken, a tým odstrániť alebo aspoň zredukovať problémy, ktoré sú spojené s použitím strieracich nožov, a najmä potom zlepšiť životnosť týchto nožov a odťahovacích plôch zvlákňovacích bubnov.

Podstata vynálezu

Predmetom vynálezu je spôsob výroby produktov sklenených vláken, napríklad rúna, rohože, priadze a predpriadze, pri ktorom sa množstvo vláken z prúdov skloviny združuje po skupinách do prameňov, ktoré sa jednotlivo odťahujú rotujúcimi plochami, ležiacimi s medzerami vzájomne rovnobežne a priradenými každá jednému prameňu, pred dokončením jedného ovinutia sa z nich odoberajú a odkladajú na pohybujúcu sa plochu, ktorého podstata spočíva v tom, že sa vlákna združujú voľne bez spojiva a dĺžia sa rotujúcimi plochami na požadovanú hrúbku, pri odoberaní z rotujúcich plôch sa aspoň čiastočne rozdelia na strižové vlákna, ktorých smer pohybu sa obráti a odkladajú sa cirkulačným prúdením, vyvolaným rotáciou odťahovacej plochy, na pohybujúcu sa zbernú plochu.

Odťahovacie plochy rotujú vzájomne odlišnými rýchlosťami a do prameňov sa združuje rôzny počet vláken.

Predmetom vynálezu je aj zariadenie na vykonávanie spôsobu, ktoré má ústrojenstvo na súčasné vytváranie množstva sklenených vláken z tenkých prúdov roztavenej skloviny, ďalej ústrojenstvo na združovanie skupín vláken do pramencov, z ktorých každému je priradený rotačné uložený hladký odťahovací kotúč s odoberacím nožom, za ktorými je usporiadaná pohyblivá zberná plocha, ktorého podstata spočíva v tom, že odťahovacie kotúče s odoberacími nožmi sú usporiadané v jednom Tade, medzi odťahovacími kotúčmi a zbernou plochou je usporiadané vodiace ústrojenstvo a zberná plocha pozostáva zo sitového bubna, ktorý je rozdelený na sacie pásmo a pretlakové pásmo a je spoločný pre všetky odťahovacie kotúče.

Na koniec vodiaceho ústrojenstva nadväzuje rozfukovacie ústrojenstvo na rozdeľovanie vláken, nerozdelených odoberacím nožom na striž.

Ku každému odťahovaciemu kotúču je priradená rúrka, ktorá ústi svojím druhým koncom do spoločného ukladacieho nátrubku pohyblivého alebo kývavého po šírke ukladacej plochy.

Pred odťahovacími kotúčmi sú na združovanie vláken usporiadané vodiace valčeky s prstencovým zárezom alebo drážkou v plášti.

Vynález zlepšuje doterajší známy suchý spôsob výroby produktov zo sklenených vláken. Pri tomto spôsobe podľa vynálezu sa voľné vlákna, združené v skupinách bez spojiva, do pramencov nielen odťahujú z dýz nádoby obsahujúcej roztavenú sklovinu, ale sa aj dĺžia pomocou rotujúcej odťahovacej plochy na požadovanú hrúbku, potom sa rozrezávajú na strižové vlákna, ktoré sa odkladajú pôsobením cirkulačného prúdenia, vyvolávaného rotujúcou plochou, ako pavučinka, a tvoria rúno alebo sa združujú do priadze alebo predpriadze.

Prehľad obrázkov na výkrese

Vynález je vysvetlený v súvislosti s príkladmi vyhotovenia zariadenia, ktoré sú znázornené na výkresoch, kde predstavujú:

obr. 1 schému výroby vláken podľa vynálezu v náryse a v zmenšenej mierke, obr. 2 bokorys schémy z obr. 1, obr. 3 zariadenie na výrobu vlákenného rúna alebo rohože v bokoryse, obr. 4 zariadenie z obr. 3 v náryse, obr. 5 bokorys zariadenia podľa vynálezu na výrobu predpriadze alebo priadze a obr. 6 pôdorys tohto zariadenia.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 1 a 2 je nakreslené dýzové teleso 1 ako prototyp najrôznejších možných zariadení na výrobu sklenených vláken. Z dýz usporiadaných v dne dýzového telesa 1 sa súčasne odťahujú sklenené vlákna 2 vo veľkom počte. Sklenené vlákna 2 sa združujú do skupín 3 pomocou vytváračov pramencov, napríklad vodiacimi valčekmi 4 so zárezom, do pramencov 5, ktoré nabiehajú na zadnú stranu odťahovacieho kotúča 6. Odťahovacie kotúče 6 s hladkým povrchom ležia v znázornenom zariadení všetky na spoločnej osi 7, čo však nie je nevyhnutne nutné, ako vyplynie z ďalšieho opisu. Pred dokončením jedného ovinutia sú pramence zdvíhané z obvodov odťahovacích kotúčov 6 odoberacími nožmi 8 a privádzané cez vodiace ústrojenstvo 9 na sitový bubon 10. Ako vytvárače pramencov môžu slúžiť dlážkové valce, očká, vidlice a pod.

Pretože sklenené vlákna 2 združené v skupinách 3 ležia aj v pramencoch 5 iba voľne a bez spojiva vedľa seba, dajú sa nielen dĺžiť odťahovacím kotúčom 6 ľahšie na požadovanú hrúbku, ale sa všetky aspoň z najväčšej časti môžu rozrezať pri odoberaní pomocou odoberacieho noža 8 na jednotlivé vlákna rôznej dĺžky. Rozíukovacie ústrojenstvo 12, umiestnené do prúdu 11 vláken krátko pred ich dopadom na sitový bubon 10, môže slúžiť na rozdeľovanie ostávajúcich, doposiaľ nerozrezaných vláken na striž 13. Rozíukovacie ústrojenstvo 12, napríklad ejektor, môže tiež zosilňovať prúd vzduchu, ktorý je vyvolávaný rotáciou odťahovacích kotúčov 6 a dopravuje vlákna a striž do vodiacich ústrojenstiev 9. Súčasne s rozfukovaním možno privádzať na vlákna pracovný prostriedok, napríklad spojivo a/alebo antistatikum. Sitový bubon 10 ďalej je rozdelený na sacie pásmo (-) a pretlakové pásmo (+). Zatiaľ čo sacie pásmo podporuje usadzovanie vláken a teda tvorbu rúna, podporuje pretlakové pásmo jeho odoberanie. Pre prehľadnosť je na obr. 1 zakreslená iba súčasť 8 (odoberací nôž 8). Ostatné časti 9 až 12 sú pre lepšiu prehľadnosť vynechané.

Rozdelením sklenených vláken na skupiny 3, ich voľným združením do pramencov 5 a odťahovaním každého pramenca S príslušným odťahovacím kotúčom sa dá spracovať veľký počet, napríklad 1 500 aj viac, súčasne ťahaných vláken. Odoberacie nože 8, ktoré sú kratšie, sa dajú otnnoho ľahšie ovládať ako dlhé nože, to znamená pritlačiť po celej ploche k odťahovaciemu kotúču 6, alebo rovnomerne nastaviť po celej jeho širke. Okrem toho sa menšie odťahovacie plochy ľahšie udržujú čisté a v prípade veľkého opotrebenia sa pre svoju malú hmotnosť dajú omnoho ľahšie vzájomne nezávisle vymieňať, takže aj z tohto hľadiska nevznikajú problémy vyvolané veľkým počtom vláken.

Treba pripomenúť, že obr. 1 a 2 znázorňuje princíp vynálezu iba schematicky, a že len pre zjednodušenie je znázornené iba púť skupín 3 a pramencov 5, a teda aj päť odťahovacích kotúčov 6 a odoberacích nožov 8. V skutočnosti možno na osvedčenej štandardnej šírke 1 000 mm usporiadať omnoho väčší počet odťahovacích kotúčov 6, napríklad pätnásť, to znamená, združiť napríklad 1 500 jednotlivých vláken do 15 skupín po 100 vláknach.

Podľa obr. 3 a 4, ktoré znázorňujú schematicky výrobu rúna alebo rohože, prichádzajú pramence S po odtiahnutí odťahovacími kotúčmi 6 s naddvihnutými odoberacimi nožmi 8 z najväčšej časti ako striž cez vodiace ústrojenstvo 9 do Venturiho trubíc 14, v ktorých sa vlákna, ktoré neboli ešte nastrihané, rozdelia na striž. Všetky Venturiho trubice 14 ústia do spoločného ukladacieho nátrubku 15. Nátrubok 15 sa výkyvné alebo pozdĺžne posúva po šírke sitového bubna 10 a ukladá naň vlákna. K sitovému bubnu 10 je pripojený prírubami odvádzací vzduchový kanál 16, ktorý udržuje podtlakové pásmo (-) na vhodnom podtlaku a cez odbočné potrubie 17 nastavuje pretlakové pásmo (+), kde sa tlak môže regulovať pomocou škrtiacej klapky 18. Na pretlakovom pásme (+) sa naddviháva zo sitového bubna 10 vlákenná vrstva 19 v tvare rúna alebo rohože, odkladá sa na dopravný pás 20 a v nanášacom ústrojenstve 21 sa spracováva spojivami. V ďalšom ústrojenstve 21 možno vrstvu 19 vláken ešte povliecť alebo impregnovať. Na obr. 4 je vynechané vodiace ústrojenstvo 9 a odoberací nôž 8 z obr. 3.

Obr. 5 a 6 znázorňujú schematicky princíp vynálezu na výrobu predpriadze alebo priadze. Vlákenná vrstva na sitovom bubne 10 sa pritom vytvára rovnakým spôsobom ako pri výrobe rúna alebo rohože. Vlákenná vrstva 19 sa však neodoberú na pretlakovom pásme (+) sitového bubna 10 plošne, ale vbieha spojená zo zakrucovacej rúrky 24. V tejto zakrucovacej rúrke 24 sa vlákna podľa otáčok a priemeru uzatvárajú do predpriadze alebo priadze, odkiaľ sa vedú známym spôsobom cez vodiaci valček 25 a napínací valček 26 do navíjacieho ústrojenstva 27. Pri výrobe priadze a najmä pri výrobe predpriadze možno sitový bubon 10 vynechať a pripojiť zakrucovaciu rúrku 24 priamo k nátrubku 15, ktorý je potom nehybný.

Príklad výroby rúna alebo rohože podľa obr. 3 a 4 a výroby priadze podľa obr. 5 a 6 ukazuje iba jednu z možných foriem vyhotovenia v rámci vynálezu. Podľa obr. 1 a 2 možno napríklad vynechať združovanie vyrobených vláken v ukladacom nátrubku 15 a možno viesť jednotlivé vlákna tvoriace pramence 5, cez odťahovacie kotúče 6 a vodiace ústrojenstvo 9 na odkladaciu plochu, napríklad na sitový bubon 10. Pri tom vznikajú na odkladacej ploche za jednotlivými odťahovacími kotúčmi 6 pásové vlákenné útvary, ktoré sa vzájomne prekrývajú a tvoria tak rúno. V tomto prípade môžu odťahovacie kotúče 6, ktoré sú bežne uložené na spoločnom hriadeli 23, a sú teda poháňané s rovnakými otáčkami, a s rovnakou obvodovou rýchlosťou, rotovať rôznymi otáčkami, takže vznikajú vlákna rôznej hrúbky. Tak napríklad môžu oba vonkajšie odťahovacie kotúče 6', 6 rotovať pomalšie ako ostatné kotúče 6, takže sklenené vlákna 2 týchto skupín 3, príslušných k vonkajším odťahovacím kotúčom 6', 6, sú hrubšie. Tým sa zosilnia okrajové časti vznikajúceho rúna. Keď ležia odťahovacie kotúče 6 na spoločnej osi, neznamená to, že musia byť všetky poháňané jedným hriadeľom 23 rovnakou rýchlosťou.

Rovnaký účinok možno dosiahnuť pri použití odťahovacích kotúčov 6 rôzneho priemeru pri rovnakých otáčkach. V tomto prípade sa nepoužije hriadeľ 23, ktorý je spoločný pre všetky odťahovacie kotúče 6, a tieto kotúče 6 sa uložia tak, aby všetky tvorili spoločnú nábežnú rovinu pre pramence 5.

Ďalšia možnosť spočíva v tom, že možno združiť rôzny počet sklenených vláken do skupiny 3, takže množstvo vláken od odťahovacieho kotúča 6 je väčšie ako od iného kotúča. Napríklad možno na zosilnenie okrajových častí vlákenného rúna privádzať k obom vonkajším odťahovacím kotúčom 6', 6 pramence 5', 5, ktoré pozostávajú z väčšieho počtu vláken ako ostatné pramence 5. Nepatrné rozdiely hrúbky vo vrstve sklenených vláken 2 možno vyrovnať vo vzniknutom rúne jeho priechodom medzi dvojicou valcov.

Claims (7)

1. Spôsob výroby produktov zo sklenených vláken, napríklad rúna a rohože, pri ktorom sa množstvo vláken z prúdu skloviny po skupinách združuje do prameňov, ktoré sa jednotlivo odťahujú rotujúcimi plochami, ležiacimi s medzerami vzájomne rovnobežne a priradenými každá jednému prameňu, pred dokončením jedného ovinutia sa z nich odoberajú a odkladajú na pohybujúcu sa plochu, vyznačujúci sa t ý m , že vlákna sa združujú voľne bez spojiva a dížia sa rotujúcimi plochami na požadovanú hrúbku, pri odoberaní z rotujúcich plôch sa aspoň čiastočne rozdelia na strižové vlákna, ktorých smer pohybu sa obráti a odkladajú sa cirkulačným prúdením, vyvolaným rotáciou odťahovacej plochy, na pohybujúcu sa zbernú plochu.

2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že odťahovacie plochy rotujú vzájomne odlišnými rýchlosťami.

3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že do prameňov sa združuje rôzny počet vláken.

4. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nároku 1 až 3, s ústrojenstvom na súčasné vytváranie množstva sklenených vláken z tenkých prúdov roztavenej skloviny, s ústrojenstvom na združovanie skupín vláken do prameňov, z ktorých každému je priradený rotačné uložený hladký odťahovací kotúč s odoberacím nožom, za ktorým je usporiadaná pohyblivá zberná plocha, vyznačujúce sa tým, že odťahovacie kotúče (6, 6', 6”) s odoberacími nožmi (8) sú usporiadané v jednom rade, medzi odťahovacími nožmi (6, 6', 6) a zbernou plochou je usporiadané vodiace ústrojenstvo (9) a zberná plocha pozostáva zo sitového bubna (10), ktorý je rozdelený na sacie pásmo (-) a pretlakové pásmo (+), a ktorý je spoločný pre všetky odťahovacie kotúče (6,6', 6).

5. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že na koniec vodiaceho ústrojenstva (9) nadväzuje rozfukovacie ústrojenstvo (12) na rozdelenie vláken, nerozdelených odoberacím nožom (8) na striž.

6. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačuj úce sa t ý m , že ku každému odťahovaciemu kotúču (6) je priradená trubica (14), ktorá ústi svojím druhým kon- 5 com do spoločného ukladacieho nátrubku (15) pohyblivého alebo kývneho po šírke ukladacej plochy.

7. Zariadenie podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že pred odťahovacími kotúčmi (6, 6', 6) sú na združovanie vláken usporiadané vodiace valčeky 10 (4) s prstencovým zárezom alebo prstencovou drážkou v plášti.