<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung eines mattenartigen Produktes aus
Glasfasern oder Fasern aus dem Glase ähnlichen Ausgangs- stoffen
Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mattenartigen Produktes aus Glasfasern oder aus dem Glase ähnlichen Ausgangsstoffen, unter Einwirkung von Zentrifugalkräften auf in der Wärme erweichtes, faserbildendes Material, wodurch dieses in längliche Körper ausgezogen wird, die einem ringförmigen Gasstrahl ausgesetzt werden, der sie unter Bildung eines hohlen, schlauchförmigen Bündels zu feinen Fasern auszieht, die sich auf eine Sammelfläche zu bewegen, wobei die Fasern unter Abänderung der Form des Bündels und unter Auflockerung des Bündels hin-und zurückbewegt werden und eine Rückorientierung der Fasern während ihrer Sammlung erfolgt.
Es ist bekannt, zur Herstellung von aus Glas oder ähnlichem Material bestehenden Fasern das in der Wärme erweichte Ausgangsmaterial einem mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Rotor oder Spinner aufzugeben, der das Ausgangsmaterial gewöhnlich horizontal nach aussen durch in seiner Begrenzungswand vorgesehene Öffnungen als einzelne Schmelzkörper radial in einen ringförmigen, sich gewöhnlich vertikal nach unten bewegenden Blasstrom abgibt. Der Blasstrom zieht die Glasschmelzkörper in feine Fasern aus, die sich mit den Gasen des Blasstroms in einem im allgemeinen zylindrischen Glasfaserbündel nach abwärts bewegen. Die Fasern des sich nach unten unter dem Einfluss des Blasstromes und unter dem geringeren Einfluss der Schwerkraft bewegenden Fasernbündels werden auf einem im wesentlichen horizontal angeordneten, endlosen Förderer gesammelt.
Die Masse der gesammelten Fasern ist nicht gleichmässig dick, d. h. sie weist abwechselnd dünne und dickere Zonen auf, so dass eine unmittelbar aus diesen Fasern hergestellte Matte od. dgl. kein wirtschaftlich brauchbares Produkt ergibt.
Es ist weiters bekannt, ein sich gegen eine Förderfläche bewegendes flaches Faserband durch Einwirkung von Druckluft zu einem mattenartigen Produkt zu falten. Abgesehen davon, dass hiebei zusätzliche Vorrichtungen zur Bildung des Bandes erforderlich sind, kann bei einem solchen, im wesentlichen kompakten Faserband keine Rückorientierung der Fasern erfolgen und werden Ungleichmässigkeiten der Mattenstärke schon bei der Bildung des Bandes verursacht. Gemäss einem andern bekannten Verfahren werden die über einen Fördermechanismus zu einer Schwenkvorrichtung geführten Glasfasern durch diese Vorrichtung über einem Sammelförderer in einer Schwenkbewegung ausgetragen.
Wie alle andern bekannten Verfahren hat auch dieses zuletzt erwähnte den Nachteil, dass das Faserhohlbündel nicht unmittelbar zu Matten verarbeitet werden kann und dass durch die mechanische Beanspruchung der Fasern von ihrer Bildungsstelle bis zur Sammelfläche ein merklicher Faserbruch zu verzeichnen ist, wodurch die Stabilität des Endproduktes merklich beeinträchtigt wird.
Durch vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zur unmittelbaren Verarbeitung eines Faserhohloün- dels zu einem mattenartigen Produkt geschaffen, welches darin besteht, dass das hohle, aus feinen Fasern gebildete Bündel gesonderten, von entgegengesetzten Seiten gegen getrennte Zonen wechselweise wirkenden, durch ein Gebläse erzeugten Luft-oder Gasblasstiahlen ausgesetzt wird, und die Fasern unter Abänderung der Form des Bündels und seiner Auflockerung durch die von diesen Strahlen erzeugten Kräfte quer zur Laufrichtung des Blasstrahles hin- und zurückbewegt und damit gleichmässig über die Sammeloberfla- che verteilt werden,
wobei die Luft-oder Gasblasstrahlen ungefähr rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des hohlen Bündels von der Bildungsstelle der Fasern zur Sammelfläche gerichtet sind und in einem im
<Desc/Clms Page number 2>
wesentlichen bis zur S ammelfläche geschlossenen Raum auf da : hohle Faserbündel wirken. Die erfindungs- gemässen Fasermatten sind von im wesentlichen gleichmässiger Dicke mit verbesserten Festigkeits-, Warmeisolier-und Schalldämpfungseigenschaften.
Das erfindungsgemässe Verfahren wird durch beiliegende Zeichnung näher erläutert, in welcher Fig. 1 eine halbschematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, wobei einige Teile im Schnitt gezeichnet sind, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt im wesentlichen längs
EMI2.1
hen, Fig. 4 einen senkrechten Schnitt durch eine Vorrichtung zur Herstellung von Matten aus mehreren Faserbündeln und Fig. 5 eine halbschematische Draufsicht auf mehrere Faserbündel und Vorrichtungen zur Querverschwenkung dieser Bündel bedeuten.
In den Fig. l - 3 ist eine Vorrichtung zur Herstellungfeiner Fasern aus in der Wärme erweichbaren Mineralstoffen, beispielsweise Glas, in ein im wesentlichen hohlzylindrisches Bundel aus Fasern und zur Sammlung dieser Fasern in eine Matte dargestellt. Gemäss der in Fig. ! dargestellten Vorrichtung, in welcher nur die für das Verständnis der Erfindung wichtigen Teile angegeben sind, trägt das untere Ende der Welle 30 einen Rotor oder Spinukopf 35. Die Welle 30 wird durch einen Motor angetrieben. In dem Rctor 35 sind Vorrichtungen vorgesehen, welche den Gasstrom zu einer Randzone hin ablenken. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Rotor 35 eine Bodenwandung 42 auf, die mit einer Platte 44 ausgerüstet ist.
Ein Strom aus geschmolzenem Glas oder einem ähnlichen Ausgangsstoff fliesst durch die Hohlwelle 30 und trifft auf die Platte 44 auf. Der Rotor 35 wird mit verhältnismässig hoher Geschwindigkeit von zirka 3000 Umdr./Min. oder mehr angetrieben und der auf die Platte 44 auftreffende Mateiial- strom wird durch Zentrifugalkräfte an die Begrenzungswandung 46 des Rotors geschleudert, die mit einer grossen Anzahl von kleinen Öffnungen 48 bestückt ist. Das erweichte faserformende Material wird an der Randzone des Rotors durch die Öffnungen 48 unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft nach aussen geschleudert, wobei sich Fäden oder längliche Körper 50 bilden, welche schliesslich zu feinen Fasern ausgezogen werden.
Unter bestimmten Betriebsbedingungen kann es wünschenswert sein, zusätzliche Wärme zur Aufrecht-
EMI2.2
rigkeiten vorzusehen. Für diesen Zweck kann ein Rohrbrenner 49 in der Welle 3C angeordnet werden, der an seinem unteren Ende Austrittsöffnungen für heisse Gase aufweist. Diese heissen Gase können beispielsweise durch Verbrennung eines brennbaren Gemisches im Brenner erzeugt werden. Der Brenner weist einen Durchlass zur Aufnahme des Glasstromes auf, und die verbrennbare Mischung wird dem Brenner 49 durch ein Rohr 51 zugeführt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die länglichen Körper 50 durch einen Ausziehstrahl aus extremheissen Gasen mit einer Temperatur, die die Erweichungstemperatur des Faserb. lienden Materials überschreitet, und mit hoher Geschwindigkeit erfasst. Wie man aus Fig. 1 erkennt, ist ein Brenner 55 vorgesehen, welcher im allgemeinen Ringform hat und den oberen Teil der Rotcr, onstruktion umgibt.
Der Brenner ist mit hitzebeständigem Material 56 ausgekleidet, so dass eine Ringkammer 57 entsteht, in der fast vollständig das in sie eingeführte Gemisch verbrennt. Zur Zuführung einer brennbaren Mischung aus gasförmigem Brennstoff und Luft in die Kammer 57 sind ein oder mehrere Rohre 60 vorgesehen. Vorzugsweise sieht man ein nicht gezeichnetes Sicherheitssieb in der Eintrittszone der Rohre 60 in die Kammer vor, um eine vorzeitige Zündung der Mischung in den Zuführungsrohren zu verhindern.
Die in der Kammer 57 brennenden Gase dehnen sich sehr stark aus. und die Abgase treten mit hohen Geschwindigkeiten durch eine verengte Ringöffnung 64 aus, die die Wandung 46 im wesentlichen konzentrisch umgibt. Die von diesen Casen abgegebene Wärme erwärmt die durch die Zentrifugalkraft ausgetriebenen länglichen Körper 50. Die wirksame Zentrifugalkraft ist so eingestellt, dass die Körper 50 wohl in die Blasstrahlen vorstehen, sie jedoch nicht kreuzen, so dass das erweichte Material durch den Blasstrom zu Fasern 68 ausgezogen wird. Infolge der etwas gekrümmten Bahn der Primärfäden nach dem Austritt aus den Löchern in der Wandung 46, laufen die ausgezogenen Fasern von der Ausziehzone in einer im wesentlichen wendelförmigen Bahn auf einem hohlzylindrischen Bündel 70.
Das Fasernbündel 70 wird unter dem Einfluss der Schwerkraft und der Geschwindigkeit der Ausziehgase in einer im wesentlichen rechteckigen Haube nach unten befördert, die vorzugsweise aus einem Blech
EMI2.3
über Walzen 82 und 83 läuft und gelocht ist. Die Walze 82 wird durch einennicht gezeichneten Motor derart betrieben, dass das Obertrum 78 des Förderers nach links nach Fig. l läuft.
Unter und in Flucht mit dem Gehäuse oder der Haube 74 befindet sich ein Blechbehälter 84, durch den eine Kammer 85 gebildet wird, welche über einen Durchlass 86 mit einem Sauggebläse oder eine-
<Desc/Clms Page number 3>
andern Unterdruckquelle in Verbindung steht. Die durch die Kammer 85 gebildete Untordruckzone unterstützt die Sammlung und die Halterung der Fasern auf dem Obertrum des Förderers und trennt sie von den Abgasen des Ausziehstromes.
Bewegt sich das Faserbündel in seiner Normalbahn ohne durch andere Kräfte gestört zu sein, dann sammeln sich die Fasern zu einem Stapel oder einer Masse, welche in der Mitte dick und an den Seiten dünn ist. Eine derart hergestellte Fasermatte hat deshalb keine gleichmässige Dicke und Dichte.
Wie man insbesondere aus den Fig. 1 - 3 erkennt, verlaufen längs gegenüuerliegenderWandungendie Rohre 90 und 91 nach unten in das Gehäuse 74. Die Enden der Rohre 90 und 91 sind entsprechend mit Düsen 93 und 94 versehen, die von gegenüberliegenden Seiten Gasstrahlen auf das Faserbündel 70 richten, wie man aus Fig. 3 erkennt.
Die Düsen 93 und 94 geben Strahlen komprimierter Luft, Dampf oder anderer gasförmiger Medien abwechselnd ab, so dass eine Hin- und Her- oder Schwenkbewegung des Faserbündels entsteht. Zur Steuerung der abwechselnden Entladung der Gasstrahlen aus den Düsen 93 und 94 dient ein geeignetes Ventil.
Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist eine solche Ventilvorrichtung 100 ausserhalb des Gehäuses 74 angeordnet.
Fig. 2 zeigt die Abänderung der Form des Faserbündels und seine Überführung in die linke Zone der Haube 74 unter dem Einfluss eines Luftstrahles aus der Düse 94. Man erkennt, dass unter dem Einfluss der Blasstrahlen das Bündel bis zu einem gewissen Ausmass aufgelöst wird und seine ursprüngliche Form lokkert. Die Auflösung ist noch stärker, wenn die Fasern feiner sind. Die Bündel aus Fasern mit Durchmesser von beispielsweise 0,005 mm werden sehr leicht aufgebrochen, wobei viele der Fasern als Einzelfasern über die Sammelfläche hin- und zurückbewegt werden. Auf der andern Seite tendieren Bündel aus gröberen Fasern, beispielsweise von 0, 1 mm Durchmesser, dazu, unter der Einwirkung der Luftstrahlen zusammenzubleiben und sich mit rur schwacher Auflösung geschlossen über die Sammelfläche hin-und herzubewegen.
Der Luftstrom aus der Düse 94 wird durch entsprechende Steuerung des Ventils unterbro- chen, so dass die Druckluft nunmehr aus der Düse 93 austritt. Die Fasern des Bündels werden unter dem Einfluss eines Luftstromes aus der Düse 93 nach rechts nach Fig. 2 gedrückt, so dass die Fasern auf der Sam- meifläche 78 gegen die Fasern auf der vorhergehenden Sammelfläche durch die'vorhergehende Querbewegung des Faserbündels versetzt erscheinen. Durch dieses Verfahren des kontinuierlichen und wechselweisenAbblasens des Faserbündels in entgegengesetzten Richtungen mit solcher Geschwindigkeit, dass die Fasern in einer Reihe von Zonen quer über die Sammelfläche gesammelt werden, entsteht eine Matte von wesentlich verbesserten Eigenschaften.
Sollen die aus den Faserbündeln hergestellten Matten eine bessere Integrität aufweisen, dann wird ein Bindemittel oder ein anderes Faserüberzugsmittel auf das Faserbündel bei seiner Abwärtsbewegung durch das Gehäuse 74 aufgesprüht. Wie man insbesondere aus Fig. 3 erkennt, können Bindemittelzuführungsleitungen 121 in der Nähe der Kante des Gehäuses 74 am oberen Eintrittsende vorgesehen werden. Jedes Rohr 121 kann mit einer Bindemittelverteilungsdüse 123 versehen sein, durch die ein Strahl von Bindemittel 124 auf das Faserbündel aus verschiedenen Richtungen gerichtet wird. Aus Fig. 2 erkennt man, dass das Bindemittel an der oberen Zone des Gehäuses 74 und vorzugsweise oberhalb der Auftreffzone der Luftstrahlen aufgebracht wird.
Fig. l zeigt das Obertrum 78 des Förderers 80 als Sammelfläche für die Fasern des Bündels, wobei man die Schicht 130 erkennt, die entsteht, bevor die Fasern zu einer Matte bestimmter Dichte komprimiert werden. Eine Vorrichtung zur Glättung der Faserschichten in einen kompakteren Zustand besteht beispielsweise aus einer Welle 132 mit Armen 133. Die Arme tragen Walzen 134.
Die Welle 132 läuft mit solcher Geschwindigkeit und in solcher Richtung um, dass die Walzen 134 mit den Fasern der auf dem Obertrum 78 gesammelten Masse in Eingriff kommen.
Die Fasern können zu einer Matte bestimmter Dicke mittels einer Abmesswalze 135 komprimiert werden. Die komprimierte Fasermatte wird auf einen zweiten Förderer abgegeben, der die Matte durch einen Heizofen 137 oder eine andere Härtezone zum Aushärten oder AbsetzendesBindemittel in der Fasermatte trägt.
Fig. 4 zeigt eine Anordnung, durch die zwei gleichzeitig gebildete Faserbündel zur Herstellung einer Matte hin-und hergeschwenkt werden. Die Faserbündel131 und 131'werden aus einzelnen Faserform lorrichtungen, wie in Fig. l dargestellt, geliefert. Die einzelnen Faserformvorrichtungen sind nebeneinander angeordnet und jede nimmt Glas auf, das zu Fasern unter Bildung der Bündel 131 und 131'ausgezogen wird.
Ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 74'nimmt die Faserbündel auf, welche auf dem Obertrum 78' eines endlosen Förderers, wie er in Fig. 1 erläutert ist, gesammelt werden.
Ferner sind Vorrichtungen vorgesehen, die eine gegenseitige Querbewegung der Faserbündel hervorrufen. An den seitlichen Wandungen der Haube 74'sind Röhren 138 und 140 vorgesehen, die Auslässe 139
<Desc/Clms Page number 4>
bzw. 141 aufweisen. Die Röhren 138 und 140 sind mit einer Ventilvorrichtung 100'versehen, welche ein umlaufendes Ventil enthält.
Mit dem Rohr 138 ist ein zweites Rohr 142 verbunden, welches eine Düse 143 aufweist. Mit dem Rohr 140 ist ein Rohr 144 mit einer Düse 14 3 verbunden. Durch das Rohr 112'wird die Druckluft od. dgl. dem umlaufenden Ventil zugeführt.
Die Düsen 139 und 143 sind miteinander durch die Leitungen 138 und 142 verbunden und nehmen gleichzeitig Druckluft von der Druckluftquelle über das Ventil 100'zu den Düsen 139 und 143 auf, von wo diese Druckluft auf die Faserbündel 131 und 131'auftrifft. Vorzugsweise ist die Düse 139 so angeordnet, dass der Blasstrahl quer und im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Faserbündels 131 auftrifft, während die Düse 143 nach unten zeigt, so dass der aus ihr austretende Blasstrahl auf das Faserbündel 131'unter einem spitzen Winkel auftrifft. Wenn somit, wie aus Fig. 4 hervorgeht, die Düsen 139 und 143 im Betrieb sind und ihre Blasstrahlen auf die Faserbündel richten, werden beide Faserbündel nach rechts nach Fig. 4 bewegt.
Die Düsen 141 und 145 sind miteinander durch die Leitungen 140 und 144 verbunden. Wenn sich das Ventil in eine besondere Stellung gedreht hat, dann werden die Blasströme von den Düsen 139 und 143 unterbrochen, und unmittelbar darauf treten Blasströme aus den Düsen 141 und 145 aus und bewegen die Fa- sernbtindel131 und 131'in der andern Richtung. Durch abwechselnden Betrieb der Düsenpaar werden die Fasernbündel in Querrichtung überlappt und wenn sich die S ammeifläche 78'kontinuierlich bewegt, überlappen sich die Fasernbündel schichtenweise und die Schichten bilden eine Matte. Unter gewissen Betriebsbedingungen, beispielsweise wenn die Fasernbündel sehr eng sind, kann die Verwendung von Blasstrahlen aus den Düsen 143 und 145 in Wegfall kommen.
Bei dieser Verfahrensweise können die Blasstrahlen von den Düsen 139 und 141 geschwindigkeitsmässig verstärkt werden, um den Druck der Druckluft zu vergrössern, so dass die Querbewegung der Fasern, die unmittelbar von den Luftstrahlen getroffen werden, auf die Fasern des benachbarten Bündels, entweder durch unmittelbare Berührung der Fasen, oder durch die Luftbewegung zwischen den Fasernbündeln übertragen wird.
Es kann auch eine Reihe von Fasernbündeln, die längs der Bewegungsrichtung einer Sammelfläche angeordnet sind, hin und her quer zur Fasersammelfläche oder zum Förderer verschwenkt werden, so dass dadurch die Matte entsteht. Eine Anordnung dieser Art ist in Fig. 5 dargestellt. Eine Vielzahl von Faserbündeln, wobei jedes Faserbündel aus einer Vorrichtung ähnlich nach Fig. 1 entsteht, ist in Längsrichtung eines endlosen Förderbandes 150 angeordnet, welches die Sammelfläche bildet. Fig. 5 ist eine Draufsicht und zeigt drei Bündel 152,153 und 154, die normalerweise zentral zur Sammelfläche des Förderers 150 in Flucht liegen.
Die Faserbündel bewegen sich gleichzeitig nach unten durch ein im wesentlichen rechteckiges Gehäuse 156. Im Inneren der Seitenwandungen des Gehäuses oder der Haube 156 sind Düsen angeordnet, durch die Blasstrahlen austreten, und die Querschwingbewegung der Faserbündel hervorrufen. Eine erste Düsengruppe 160,161 und 162 ist an geeignete Leitungen angeschlossen und entlädt gleichzeitig Gasströme auf die benachbarten Faserbündel.
Die Fasern des mittleren Bündels 153 werden entgegen der Schwingrichtung der Bündel 152 und 154 bewegt. Ein Luftstrom aus der Düse 161 zwingt das Faserbündel 153 sich nach links zu bewegen, während die Luftströme aus den Düsen 160 und 162 die Bündel 152 und 154 nach rechts nach Fig. 5 drücken.
Eine zweite Gruppe, bestehend aus den einzelnen Düsen 165, 166 und 167, richtet ihre Luftströme gegen die Faserbündel derart, dass diese in der entgegengesetzten Richtung bewegt werden.
Die Luftströme von den Düsen 165 und 167 zwingen die Bündel 152 und 154 nach links, während die Luftströme aus denDüsen 166 das Zwischenbündel 153 in die entgegengesetzte Richtung nach Fig. 5 drük- ken. Der abwechselnde Betrieb der beiden Düsengruppen zur Herstellung von Luftstrahlen kann durch ein umlaufendes Ventil 100'erfolgen, das die Luftstrahlen in der richtigen Phasenbeziehung mit den schwingenden Bündeln in Betrieb setzt, so dass sich die Bündel quer über die Sammelzone des Förderers 150 bewegen. Während in Fig. 5 drei Faserbündel dargestellt sind, ist es selbstvertändlich, dass man in Längsrichtung derSammelfläche zur Herstellung einer geschichteten Matte auch noch weitere Faserbündel vorsehen kann.
Die Anordnung der Faserbündel nach Fig. 4 kann mit der Anordnung der Faserbündel nach Fig. 5 kombiniert werden, so dass eine Matte von wesentlicher Dicke und ziemlicher Breite entsteht. Durch geeignete Abstimmung oder Synchronisation der Luft- oder Dampfstrahlen zur Erzeugung der Schwenkbewegung der Faserbündel mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Sammelfläche lässt sich die zu einer gegebenen linearen Abmessung der Matte oder einer bestimmten Überlappung aufeinanderfolgender Schichten notwendige Menge an Fasern genau bestimmen und einstellen, wobei sich die Bündel so auf der Sammeltlä-
<Desc/Clms Page number 5>
ehe ablegen lassen, dass eine im wesentlichen gleichmässige Dicke der Endmatte entsteht.
Durch Modifizierung der Abstimmung der Schwingbewegung der Faserbündel lassen sich verschiedene Orientierungsmuster der Fasern in einer Matte erzielen. Durch Steuerung der Frequenz und Amplitude der Schwingbewegung der Faserbündel während der Sammlung der Fasern auf einem sich bewegenden Förderer kann man eine geschichtete Matte von im wesentlicher gleichmässiger Dicke über ihre Gesamtfläche oder auch eine Matte mit einer linearen Zone grösserer Dicke erzielen.