DE1157513B - Verfahren zur Herstellung einer Matte aus endlosen Faeden oder Stapelfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Matte aus endlosen Fäden oder Stapelfasern, bei dem eine Vielzahl der Fäden oder Fasern auf eine durchlässige Oberfläche geblasen, dort fortlaufend zu einer Schicht gesammelt und zu einem einheitlichen Produkt verbunden werden.

Nach einem bekannten Verfahren dieser Art werden Fasern in einen Kanal geblasen, dessen Querschnittsform der herzustellenden Faserschicht entspricht. In dem Kanal befindet sich eine Fördervorrichtung, die das eingeblasene Material in Richtung des Gasstromes aus dem Kanal herausfördert. Das dabei entstehende Erzeugnis ist eine lose Agglomeration von Fasern, die nicht wesentlich miteinander verflochten sind, und daher als Matte nicht verwendbar.

Zur Herstellung fester Matten werden daher bei einem anderen bekannten Verfahren die auf die eben beschriebene Weise hergestellten Faserschichten am Ende des Kanals durch einen verengten Kanalquerschnitt getrieben und dabei auf kleinere Stärke zusammengepreßt und anschließend genadelt.

Es ist auch bekannt, Glasfasern durch einen Gasstrom auszuziehen und senkrecht auf ein Förderband zu blasen, so daß sich die Glasfasern fortlaufend als Faserschicht auf dem Förderband ablegen.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß ein Blasstrahl, wenn er richtig angewendet wird, in der Lage ist, eine Matte mit hinreichender Festigkeit zu erzeugen, ohne daß es dann noch einer Nadelung bedarf. Durch den Fortfall des Nadeins wird nicht nur in maschinentechnischer Hinsicht eine wesentliche Vereinfachung erzielt, sondern darüber hinaus auch die Verflechtung und Verfestigung des Erzeugnisses ohne Beschädigungen der Einzelfasern durch mechanische Einwirkung spitzer Werkzeuge ermöglicht, wodurch die Festigkeit der Fasern erheblich gesteigert wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Verfahren der eingangs genannten Art anschließend an das Sammeln der Glasfasern zu einer Schicht senkrecht gegen diese Schicht Gasstrahlen gerichtet werden und durch den Druck der in die Schicht eintretenden Gasschichten die Fäden oder Fasern der Faserschicht mit sich selbst verflochten und verfilzt wird, wobei die Faserschicht fortschreitend unter den Gasstrahlen vorgerückt wird. Die Gasstrahlen können in weiterer Ausbildung der Erfindung beim Vorrücken der Schicht quer zur Bewegungsrichtung der Schicht hin- und herbewegt werden.

Man kann an die eine Schicht auch eine zweite Schicht auflegen und diese ebenfalls Gasstrahlen zur Verfahren zur Herstellung einer Matte
aus endlosen Fäden oder Stapelfasern

Anmelder:

Owens-Corning Fiberglas Corporation,
Toledo, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. Juli 1956 (Nr. 596 490)

Robert Russell, Granville, Ohio (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Verflechtung ihrer Fäden oder Fasern unter sich selbst und mit den Randfasern oder -fäden der ersten Schicht aussetzen.

Durch Verwendung einer gemusterten Förderfläche der Matte in der Nachbarschaft der Gasstrahlen lassen sich auf der Matte durchgedrückte Muster erzeugen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend an Hand einer in der Zeichnung näher erläuterten Anlage veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer zweistufigen Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 eine perspektivische vergrößerte Einzelansicht einer Stufe der Anlage nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt durch eine perspektivisch dargestellte, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kontinuierlich hergestellte Fasermatte.

Obwohl die erfindungsgemäßen Matten aus einer Vielzahl von Rohstoffen einschließlich Harz- oder Mineralstoffen hergestellt werden können, soll im folgenden ihre Herstellung aus Glasfasern näher beschrieben werden, da sich mit Glasfasern die höchsten Herstellungsgeschwindigkeiten erzielen lassen.

In Fig. 1 ist eine vollständige Anlage zur Herstellung kontinuierlicher Fasermatten mit zwei ähnlichen,

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hintereinander geschalteten Herstellungsstufen dargestellt.

In der ersten der beiden Herstellungsstufen wird eine untere Faserschicht 31 auf den Förderer abgelegt, auf die in der zweiten Stufe die Deckschicht 31' aufgebracht und derart das Endprodukt hergestellt wird.

Handelt es sich wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel um Glasfasern, dann werden zuerst Glaskugeln oder Bruchglas aus einem gemeinsamen Vorrat 10 über Zuführungsrinnen 11 und 11' zugeführt, aus denen die Kugeln oder der Bruch in Schmelzanlagen der beiden Faserbildungsstufen eintreten. Die Schmelzvorrichtung jeder Stufe besteht aus einem Paar elektrischer Schmelzanlagen 12 und 12' mit Zuführungsvorrichtungen 13 und 13'. Das Glas wird aus den Spinndüsen der Zuführungsvorrichtungen 13 und 13' in endlosen Fadengruppen 14 und 14' ausgezogen. Jede Fadengruppe 14 bzw. 14' wird über einen Schlichteapplikator 16 bzw. 16' gezogen, bevor sie zu einem Fadenstrang 20 bzw. 20' über entsprechende Sammelglieder 18 bzw. 18' gesammelt wird. Beim Schlichtematerial kann es sich im einfachsten Falle um Wasser handeln, welches die an den Sammelgliedern 18 und 18' erforderliche Schmierung liefert. Diese Schlichte verdampft später oder kann abgetrocknet werden, so daß nur die blanken Glasfaden in dem Strang verbleiben. Häufig ist jedoch eine Schlichteflüssigkeit erforderlich, die einen Überzug auf dem Strang beläßt, um die Haftung des Stranges zu unterstützen und seine Verträglichkeit mit anderen Materialien bei den weiteren Herstellungsvorgängen zu begünstigen. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, eine Schlichteflüssigkeit in den Strang einzubauen, welche die Benetzung der Matte durch ein Harz begünstigt, falls die Matte als Verstärkung für ein Endprodukt aus Harz dienen soll.

Wie man aus Fig. 2 erkennt, werden die Stränge 20 und 20' mittels eines Zugwalzenpaares 22, 22' durch eine Führungsöse 21 gezogen. Die Stränge werden im allgemeinen in der gleichen Richtung und im Abstand voneinander ausgezogen und erhalten dabei so viel kinetische Energie, daß sie beim Auftreffen auf einen seitlich hin- und herschwingenden Deflektor 24 abgelenkt und miteinander, wie an der Stelle 25 ersichtlich, vermischt als Masse 33 auf einem Förderband 35 landen, welches unter dem Untertrum eines durchlässigen Maschenförderbandes 26 verläuft, das schräg auf das Förderband 35 zuläuft. Gegebenenfalls können die Stränge so verlaufen, daß ihre Fäden beim Auftreffen auf den Deflektor 24 parallel verlaufen, so daß man ein feineres und engeres Muster erhält.

Das Band 26 wird in der gleichen Richtung wie das Förderband 35 angetrieben, so daß die Masse 33 unter dem Bandteil zwischen den Walzen 27 und 30 zusammengedrückt wird. Das Maschenförderband 26 ist so breit wie das Förderband 35, auf dem der Strang abgelegt wird, und wird von einer oberen Walze 29 und den unteren Walzen 27 und 30 unterstützt, die voneinander im Abstand angeordnet sind und etwas oberhalb des Förderbandes 35 liegen. Die Walzen 27 und 30 sind nach oben und unten verstellbar, so daß die Zusammendrückung der auf dem Förderer abgelegten Masse 33 einstellbar ist.

Unter dem Förderband 35 befindet sich ein Saugkasten 37, der die Zusammendrückung der Masse 33 durch das obere Förderband 26 unterstützt. Die soweit beschriebene Anlage und das soweit auf derselben beschriebene Verfahren zum Herstellen von Matten sind nicht Gegenstand der Erfindung.
Nach dem Verlassen des oberen Förderbandes wird erfindungsgemäß die aus der Masse 33 gebildete Schicht 31 aus einem Blasrohr 32 austretenden Gasstrahlen ausgesetzt, die Gasstrahlen, Luftstrahlen, Dampfstrahlen oder Strahlen aus einem Behandlungsgas sein können, das mit den Glasfasern und eventuell mit den darauf befindlichen Überzügen verträglich ist oder dem Glas sogar verbesserte Eigenschaften verleiht. Diese Behandlung führt dazu, daß die Fäden des Stranges der vergleichsweise losen, durch den Durchgang unter einem Förderband 26 etwas zusammengedrückten Matte sich sowohl an der Oberfläche als auch unmittelbar darunter miteinander verflechten und andere Teile der Matte nach unten gedrückt werden und durch Reibung eine Verflechtung mit den Fasern im Inneren der Matte eingehen.

Nach der Bildung der ersten verfilzten Schicht 31 wird eine zweite Schicht 31' aus Fadensträngen darübergelegt und die Vereinigung der bereits gegenseitig verflochtenen Schicht 31 und der darüberliegenden Schicht 31' unter dem zweiten Förderband 26' eingeleitet und durch Aufbringen von Gasstrahlen aus einem zweiten Blasrohr 32' vollendet. Diese zweite Behandlung der Matte mit Gasstrahlen verursacht wiederum eine Verflechtung der Stränge und Fäden der darüberliegenden Schicht 31' mit sich selbst und mit den Strängen und Fäden der ersten Schicht 31, d. h., die nochmalige Behandlung mit Gasstrahlen führt zu einer Verflechtung und Vereinigung der zweiten Schicht 31' mit der bereits verflochtenen ersten Schicht 31, so daß eine zweischichtige, aber einteilige Matte entsteht. Die Erfahrung hat gezeigt, daß die beiden Schichten auf diese Weise miteinander verbunden werden können, ohne daß sie sich im Endprodukt wieder trennen.

Obwohl man auf die beschriebene Art eine verhältnismäßig dicke Einzelschicht aus Strängen zu einer einzigen bindemittellosen Matte vereinigen kann, erhält man noch dickere bindemittellose Matten, wenn man zwei oder mehrere aufeinandergelegte Schichten aus Fasersträngen jeweils selbst und dann wechselseitig miteinander nach dem oben beschriebenen Verfahren verflicht. Dabei darf lediglich die jeweils oberste Schicht nicht so dick sein, daß der auf sie gerichtete Druck der Gasstrahlen nicht in die unteren Schichten eindringen kann, d. h., die oberste Schicht muß so dünn sein, daß der Druck der dagegengerichteten Gasstrahlen die erforderliche Verflechtung mit der oder den darunterliegenden Schicht bzw. Schichten gewährleistet.

Nachdem die Matte derart gesammelt und vereinigt ist, weist sie eine genügende Haftfähigkeit und Stabilität auf, so daß sie zur Weiterverarbeitung ohne Schwierigkeiten aufgerollt werden kann. Gegebenenfalls kann man die Matte jedoch auch über einen Zwischensteg 41 durch eine Nebelkammer 43 zur Aufbringung besonderer Substanzen hindurchschicken, die die weitere, vom Käufer geforderte Bearbeitung unterstützen. In dieser Stufe kann gegebenenfalls eine geringe Menge Bindemittel in die Matte eingebracht werden, um eine Versteifung oder noch stärkere Bindung der einander innerhalb der Matte berührenden Fäden zu erzielen. Das unter diesen Umständen in die Matte einzubringende Material

wird in die Kammer 43 in Form eines Nebels durch eine Zuführungsdüse 44 eingespritzt und in die inneren Teile der Matte mit Hilfe einer Saugkammer 40 eingesaugt, die unter dem durchlässigen Förderband 35 unterhalb der Nebelkammer 43 angeordnet ist. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß diese Nebelkammerbehandlung nicht unbedingt zur Erzeugung der erfindungsgemäßen Matte notwendig ist. Das Auf- und Einbringen des Bindemittels dient lediglich für besondere Zwecke, die abhängig sind von der nachfolgenden Behandlung oder von den an die Matte im Endprodukt gestellten Forderungen.

Soll in der Nebelkammer 43 in die Matte irgendein Produkt, beispielsweise in Dampfform gebrachtes Harz, eingeführt werden, so ist es zweckmäßig, die derart behandelte Matte später im Ofen 46 zu härten. Anschließend an den Durchgang durch den Ofen 46 läuft das Produkt zweckmäßig durch ein Paar von Kühlwalzen 52 und wird schließlich zu einer Rolle 59 auf einer Aufrollvorrichtung 60 aufgewickelt, so daß das Produkt nunmehr zur weiteren Verarbeitung, zum Versand usw. zur Verfügung steht. Das Nebelkammerverfahren ist ebenfalls nicht Gegenstand der Erfindung.

Wenn man mehr als einen Strang gleichzeitig auszieht, dann läßt sich aus den auf dem Förderer bei einer gegebenen Abzugsgeschwindigkeit abgelegten Strängen eine Matte mit feinerer Struktur und einer größeren Anzahl von Verflechtungen herstellen, da man Stränge mit einer geringeren Anzahl von Fäden und damit Stränge geringeren Durchmessers und größerer Länge pro Gewichtseinheit in einer gegebenen Zeit an einer einzigen Herstellungsstelle verwenden kann. Unter diesen Umständen hat eine Matte eine feinere Struktur als eine Matte gleichen Gewichtes mit Strängen größeren Durchmessers.

Im folgenden soll das Verfahren zur Herstellung von Matten gemäß der Erfindung noch im einzelnen näher erläutert werden.

Das Blasrohr 32 kann durch einen Antriebsmotor 61 in Schwingungen versetzt werden, der eine Antriebsscheibe 63 und eine Kurbelscheibe 64 über ein Getriebe in einem Getriebekasten 62 antreibt. Eine Schubstange 66 verbindet die Kurbelscheibe 64 mit einer Schiene 68, die in horizontaler Richtung in einem Lagerblock 69 verschiebbar ist, der auf einem Träger 70 montiert ist.

Das Blasrohr 32 wird über dem Förderband 35 mit einer Frequenz hin und her geschwenkt, die von der Geschwindigkeit des Förderbandes 35 abhängt, während der Gasdruck im Blasrohr 32 auf einen bestimmten festen Wert eingestellt ist, so daß die Gasstrahlen beim Vorrücken der Schicht quer zur Bewegungsrichtung der Schicht hin- und herbewegt werden. Wenn der Abstand der Düsenöffnungen im Blasrohr 32 klein ist, dann braucht die Amplitude und die Geschwindigkeit der Hin- und Herbewegung des Blasrohres nicht so groß zu sein, als wenn der Abstand groß ist.

Für poröse Matten erhält man die Verflechtung der Fasern oder Fäden leichter mit geringeren Drücken der Gasstrahlen als bei Matten geringerer Porosität. Unter den gegebenen Druckbedingungen kann auch die Dicke der Matte, die behandelt werden kann, um so größer sein, je größer die Porosität ist. Je größer also auch der Druck der Gasstrahlen ist, um so größer kann die Dicke der Matte sein, die mit dem gegebenen Strahlendrack behandelt werden kann. Die Anzahl der Mattenschichten, die auf diese Weise miteinander verflochten werden kann, ist nicht begrenzt, solange sich jede neue Deckschicht mit der unmittelbar darunterliegenden Schicht verflechten läßt.

Neben einem einzelnen länglichen Blasrohr zur Zuführung der Gasstrahlen auf die ebene Fläche der abgelegten Strangschichten kann man die Strahlen auch aus dem durchlässigen Förderband 35 gegen die

ίο Bodenschicht der Matte richten, um derart die Bodenschicht der Matte mit den weiter innen liegenden Teilen zu verflechten. Bei der Behandlung nur einer einzigen Mattenschicht kann man von der oberen und unteren Oberfläche ausgehen, um derart eine Verflechtung der hauptsächlichen Außenflächen mit den Innenteilen der Matte zu erzielen.

In der Zeichnung ist für jede Schicht nur eine einzelne Reihe von Blasstrahlen dargestellt. Selbstverständlich können auch mehrere Reihen solcher Blasstrahlen zur Verflechtung der Fasermatten vorgesehen werden. Auch ein einzelner, über die Fasermatte mit ausreichender Geschwindigkeit geführter Gasstrahl führt zu dem gleichen Effekt. Man kann auch eine Vielzahl von sich nicht quer über die Matte bewegenden Strahldüsen oder eine breit ausmündende Düse zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses verwenden. In den meisten Fällen hat sich jedoch die Verwendung einer quer zur Förderrichtung laufenden Strahldüse als besonders zweckmäßig erwiesen. Die Querbewegung der Düsen hat offenbar die Wirkung, daß sich die einzelnen Strangteile besser miteinander verflechten, da die Strahlen zusätzlich zu einer Abwärtsrichtung auch eine quer zur Förderrichtung gerichtete Bewegung aufweisen. In diesem Zusammenhang kann darauf hingewiesen werden, daß die auf die Oberfläche der Fasermatte gerichteten Strahlen etwas gegen die Senkrechte geneigt werden können, um derart eine zusätzliche seitliche Kraftkomponente gegenüber der Fasermatte zu erzielen.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch eine Mattenschicht 31, die in allgemeiner Darstellung die Art und Weise veranschaulicht, in der die Strangteile der Matte miteinander verflochten sind und damit eine Bindung zwischen engbenachbarten Teilen entsteht, wodurch man eine bessere Haftung der Matte ohne Verwendung eines Binde- oder Klebemittels erhält.

Die Erfindung wurde im Vorhergehenden im Zusammenhang mit der Herstellung von bindemittellosen Matten aus endlosen Fadensträngen erläutert.

Es ist jedoch selbstverständlich, daß das erfindungsgemäße Prinzip auch auf die Herstellung von bindemittellosen Matten aus Stapelfasern anwendbar ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann man eine Vielzahl von Fasern oder Fasermischungen verwenden. Neben Glasfasern können Kunstseidenfasern, Alginatfasern, Superpolyamidfasern, Polyvinyl- und Polyvinyllidenfasern, Acrylnitrilfasern, Proteinfasern oder Mineralfasern, wie Gesteinsfasern od. dgl., behandelt werden.

Das Prinzip der vorliegenden Erfindung läßt sich zur Herstellung von Dekorationseffekten auf bereits hergestellten Matten mit Vorteil verwenden.

Darüber hinaus ist es selbstverständlich, daß das Erfindungsprinzip auch auf die Herstellung vonbindemittellosen gemusterten Matten in der Art angewendet werden kann, daß man die entstehenden Muster unmittelbar beim Verflechtungs- oder Verfilzungsvorgang der Matte miterzeugt. Dieses geschieht in

einfacher Weise dadurch, daß man in der Nachbarschaft der Gasstrahlen ein durchlässiges Förderband mit entsprechenden Mustern verwendet.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung einer Matte aus endlosen Fäden oder Stapelfasern, bei dem eine Vielzahl der Fäden oder Fasern auf eine durchlässige Oberfläche geblasen, dort fortlaufend zu einer Schicht gesammelt und zu einem einheitliehen Produkt verbunden werden, dadurch ge kennzeichnet, daß anschließend senkrecht gegen diese Schicht (31) Gasstrahlen gerichtet werden und durch den Druck der in die Schicht eintretenden Gasschichten die Fäden oder Fasern der Faserschicht mit sich selbst verflochten und verfilzt werden, wobei die Faserschicht (31) fortschreitend unter den Gasstrahlen vorgerückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Gasstrahlen beim Vor-

rücken der Schicht (31) quer zur Bewegungsrichtung der Schicht hin- und herbewegt werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Schicht (31) eine zweite Schicht (3Γ) aufgelegt und diese ebenfalls Gasstrahlen zur Verflechtung ihrer Fäden oder Fasern unter sich selbst und mit den Randfasern oder -fäden der ersten Schicht ausgesetzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung einer gemusterten Förderfläche der Matte in der Nachbarschaft der Gasstrahlen durchgedrückte Muster auf der Matte erzeugt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 511 998;
USA.-Patentschriften Nr. 1 510 236, 1 510 252,
553 463, 2 481 543.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©309 748/52 11.63