DE1228981B - Rollbarer Faserkoerper aus Glasfasern - Google Patents
Rollbarer Faserkoerper aus GlasfasernInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
C04b
Deutsche Kl.: 80 b-9/03
Nummer: 1 228 981
Aktenzeichen: Sch 30542 VI b/80 b
Anmeldetag: 6. November 1961
Auslegetag: 17. November 1966
Es sind Vliese oder Matten aus textlien Naturoder Kunstmaterialien bekannt, die sich durch eine
sehr hohe Gleichmäßigkeit auszeichnen. Die Gleichmäßigkeit, über die Breite gemessen, beträgt bei derartigen
Vliesen ungefähr + 5 e/o und darunter. Es ist
weiterhin bekannt, daß diese Vliese nur eine geringe Zugfestigkeit besitzen. Matten unterscheiden sich
dabei von Vliesen durch das Volumen des Faseraufbaus, in dem Vliese von etwa 0,1 bis 2,0 mm
Dicke gerechnet werden, Matten dagegen erst bei etwa 2 mm beginnen und Dicken bis zu 100 mm erreichen
können.
Aus der Glasfaserindustrie sind Vliese aus monofilen
Stapelfasern und Matten aus multifilen Glasfaserbündeln bekannt, die durch einen Binder abgebunden
sind und verschieden hohe Zugfestigkeitswerte erreichen.
Die bisher in der Glasfaserindustrie angewandten Stapelfaser-Herstellungsverfahren führen zu sehr
unterschiedlichen Stapellängen. Bei Anwendung des Düsenblasverf ahrens ζ. B. gelangt man zu Stapelfaserlängen
von 70 bis 200 mm. Die Verwendung von rotierenden Muffeln od. dgl. dagegen ergibt eine
Stapelfaser, die wesentlich kürzer ist und im allgemeinen nicht länger als 60 mm wird. Das bekannte
und wegen der Erzielung sehr gleichmäßiger Faserdurchmesser viel verwendete sogenannte »Stababziehverfahren«,
bei dem mittels einer mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Trommel die erzeugten
Fäden ab- und ausgezogen und vor Erreichen einer einmaligen Umschlingung durch einen Abstreifer
vom Trommelumfang abgehoben und in Faserstücke zerlegt werden, liefert Stapelfasern von
sehr großer unregelmäßiger Länge. Obwohl eine geringste Länge von 250 mm kaum unterschritten
wird, kann die größte Länge bei 2 bis 3 m liegen, d. h., die nach diesem Verfahren hergestellten Stapelfasern
weisen in bezug auf ihre Länge eine sehr große Streuung auf. Das bedeutet, daß aus monofilen
Stapelfasern nach dem Stababziehverfahren hergestelle Glasfaservliese den Nachteil haben, daß trotz
höchster Festigkeit die von Textilvliesen bekannte Gleichmäßigkeit in bezug auf eine Faserverteilung
über die gesamte Breite nicht erreicht wird.
Darüber hinaus macht sich auch bei den vorher genannten Glasfaservliesen nachteilig bemerkbar,
daß sie zu starker »Runenbildung« neigen. Diese wird, wie sich herausgestellt hat, durch uneinheitliche
Faserlängen und unorientierte Ablage der Fasern begünstigt.
Derartige Runen sind im Vlies gleich nach der Fertigstellung vorhanden, aber nicht sichtbar. Wäh-Rollbarer
Faserkörper aus Glasfasern
Anmelder:
Werner Hugo Wilhelm Schuller,
Grünwald bei München, Dr.-Kurt-Huber-Str. 14
Als Erfinder benannt:
Werner Hugo Wilhelm Schuller,
Grünwald bei München;
Wolfgang Schuller, Wertheim/M.
Werner Hugo Wilhelm Schuller,
Grünwald bei München;
Wolfgang Schuller, Wertheim/M.
rend sie bei produktionsneuen Vliesen erst durch vorsichtiges Biegen des Vlieses in der Hand um 180°
sichtbar werden, sind sie an solchen abgelagerten Vliesen bereits zu erkennen. Zu dieser Erscheinung
neigen besonders Vliese, die mit einem unelastischen oder in seiner Elastizität nachstehendem Binder ausgerüstet
sind. Runen bilden sich besonders bei Vliesen über 0,8 mm und hier vorwiegend in der
Querrichtung, da bei dem Aufwickelprozeß das Vlies in der Querrichtung gerollt und dadurch formgebend
behandelt wird.
Aus all dem folgt, daß die Herstellung dünner Vliese der im Absatz 1 angegebenen Dicke dann mit
erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist, wenn ein qualitativ hochwertiges Produkt angestrebt wird, wobei
unter »qualitativ hochwertig« eine besonders gleichmäßige Verteilung der Fasern über die gesamte
Fläche der aus den Fasern herzustellenden Vliesbahn, deren an allen Stellen gleiche Dicke und eine
ausreichende Zugfestigkeit verstanden wird. Je gleichmäßiger nämlich gleich lange Fasern im Faserkörper
verteilt liegen, desto gleichmäßiger ist die Verteilung der zwischen den Fasern im Vlies entstehenden
Kapillarräume bzw. die sogenannte Porosität, die für die Weiterverarbeitung der Vliese und dergleichen
Faserkörper von großer Bedeutung ist. Da diese Weiterverarbeitung fast stets in der Weise vorgenommen
wird, daß die Vliese in Schutz- oder Kunststoffe eingebettet werden, ist die als Folge der
Kapillarräume zwischen den Fasern gebildete Saug- und Imprägnierfähigkeit von allergrößter Wichtigkeit.
Zu dieser Gleichmäßigkeit der Faserverteilung muß jedoch im Hinblick auf die Praxis der Weiterverarbeitung
noch eine ausreichende Festigkeit kommen, weil die Vliese bei der Weiterverarbeitung oft
durch Zug- und bzw. oder Druckkräfte auf diese ausübende Maschinen geführt werden, z. B. schnelllaufende
Beschichtungsmaschinen passieren müssen
609 727/397
und dabei häufig unter Anwendung von Kraft durch zähe, niederviskose Beschichtungs- oder Imprägnierflüssigkeiten
oder -massen gezogen werden. Aber selbst dann, wenn dies nicht der Fall ist, sondern die
Vliese mit der Imprägnierflüssigkeit besprüht werden, muß der Faserkörper eine Festigkeit besitzen,
die dem Zug auf den durch die Imprägnierung schwerer gewordenen Körper widersteht.
Zweck der Erfindung ist, die Vorteile eines nach dem Stababziehverfahren hergestellten Vlieses zu behalten,
ohne deren bekannte Nachteile zu übernehmen.
Da nun das die Fäden mit einer Trommel abziehenden und Fasern unterschiedlicher, aber verhältnismäßig
großer Länge erzeugende sogenannte Stababziehverfahren Glasfaservliese mit überschüssiger
Zugfestigkeit liefert, geht die Erfindung von dem Gedanken aus, in einem Faserkörper lange und
kurze Stapelfasern zusammen zu verarbeiten und einen Faserkörper aufzubauen, in dem ein Teil der
Fasern zur Erzielung der erforderlichen Zugfestigkeit dient, während der andere Teil der Fasern die gewünschte
Gleichmäßigkeit und hinsichtlich des Querschnittes eine Strukturänderung der bekannten
Vliese erbringt, so daß eine optimale Gleichmäßigkeit bei einer noch genügenden Zugfestigkeit erzielt
wird. Die Erfindung benutzt also die Tatsache, daß das lange Stapelfasern liefernde Stababziehverfahren
Vliese und dergleichen Faserkörper hoher Festigeit liefert, die auf jeden Fall im Hinblick auf deren
Weiterverarbeitung erhalten werden soll. Um jedoch die Porosität und Dehnung zu erhöhen und auch um
gegebenenfalls bei Erhaltung der Festigkeit und Verbesserung der Saugfähigkeit ein etwas voluminöseres
Vlies herstellen zu können, lehrt sie, Schichten aus langen Fasern unregelmäßiger Länge mit Schichten
aus kurzen Fasern gleicher oder fast gleicher Stapellänge zu kombinieren.
Demnach betrifft die Erfindung einen rollbaren Faserkörper aus Glasfasern und einem Binder, der
gekennzeichnet ist durch einen Schichtenaufbau mit mindestens einer vorwiegend aus längeren und einer
vorwiegend aus kürzeren Fasern gleicher oder vorwiegend gleicher Stapellänge bestehenden Schicht,
über deren Querschnitt der Binder gleichmäßig verteilt ist.
Da das Stababziehverfahren Fasern ungleicher Länge erzeugt, war es natürlich bekannt, Faservliese
und damit rollbare Faserkörper herzustellen, die verhältnismäßig lange und demgegenüber sehr viel
kürzere Fasern im Querschnitt enthalten. Es war auch bekannt, zur Erhöhung der Zugfestigkeit, Bündel
oder Stränge aus Glasfaden oder -fasern in Abständen auf der Oberfläche der Bahn (deutsche
Patentschrift 977409) -oder auch innerhalb des Faserkörpers (deutsche Patentschrift 706 164) anzubringen.
Demgegenüber wird bei der Herstellung eines Faserkörpers nach der Erfindung die Festigkeit
einerseits und die Porosität andererseits durch die Abstimmung der Faserlängen in getrennten Schichten
erzeugt und auf besondere, festigkeitssteigernde zusätzliche Verstärkungsmittel verzichtet, zumal diese
den Nachteil haben, die die gute Porosität gewährleistende Verteilerstruktur der Fasern zu stärken.
Schließlich sind Matten oder Gewebe bekannt, die zur Vergütung der Oberfläche mit Vliesen oder
Folien kaschiert wurden. Im Gegenstaz zu den Faserkörpern nach der Erfindung handelt es sich hier um
einen in bezug auf die Homogenität des Endproduktes uneinheitlichen Körper, der aus schon
vorgefertigten Schichten hergestellt wird. Solcherlei Matten oder Gewebe erfüllen nicht die Anforderungen
des erfindungsgemäßen Faserkörpers in bezug auf gleichmäßiges Porenvolumen und homogenen
Aufbau.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung, wie sie in F i g. 1 veranschaulicht ist, wird zunächst eine sehr
ίο dünne Lage 1 von z. B. 0,02 bis 02 mm Stärke von
sehr langen Stapelfasern als Grundschicht aufgebaut, wobei auf deren gleichmäßige Länge keine
Rücksicht genommen werden muß. Auf die Schicht 1 wird, über die Breite verteilt, eine Vliesschicht 2
aufgetragen, deren Dicke mindestens 0,2 mm betragen soll und aus auf eine vorbestimmte Stapellänge
von etwa 50 bis 150 mm geschnittenen Stapelfasern besteht. Auf diese Schicht wird einer der
ersten Schicht gleiche oder ähnliche Lage 3 gleicher oder ähnlicher Stärke mit sehr langen Stapelfasern
aufgetragen. Der gesamte »dreüagige« Faserkörper wird dann üblicherweise mit Bindemittel ausgerüstet,
getrocknet und aufgespult.
Die den Faserkörper nach der Erfindung aufbauenden Schichten bzw. Lagen 1, 2 und 3 ergeben, bedingt
durch die Herstellungsweise des Gesamtkörpers und infolge der faserigen Struktur der einzelnen
Lagen, einen einheitlichen Körper, dessen Schichtaufbau nach der Herstellung auch beim Biegen oder
Rollen nicht mehr in Erscheinung tritt. In der Zeichnung, die selbstverständlich als ganz schematisch anzusehen
ist und deren Maßstab mit Rücksicht auf eine übersichtliche Darstellung verzerrt ist, soll diese
Tatsache durch die Überstände der Schraffur, z.B.
bei 4 in F i g. 1, verdeutlicht werden.
Die möglichen und im Rahmen der Erfindung liegenden Variationen ergeben sich in erster Linie aus
dem Verwendungs- bzw. Einsatzzweck. So können z.B. bei einem Faserkörper nach Fig. 2 auch die
Zwischenschicht 5 aus ungleichmäßig langen Fasern die Festigkeit und die Ober- und Unterschicht 6
bzw. 7 aus im Verhältnis hierzu kurzen Fasern gleicher Länge die Gleichmäßigkeit abgeben. Für
andere Einsatzzwecke wiederum können zweischichtige Faserkörper mit einer Grundlage 8 aus vorwiegend
langen und einer Decklage 9 aus vorwiegend kurzen Fasern genügen (Fig. 3). Ebenso können,
wie F i g. 4 zeigt, bei Faserkörpern mit mehr als zwei Schichten die Decklagen 10 und 11 verschiedene
Dicke aufweisen. Schließlich kann man für die Lage aus kurzen Fasern nicht nur Abfallfasern, sondern
gegebenenfalls auch eine Mischung mit anderen billigen Mineralfasern, z. B. aus Schlacke od. dgl.
einsetzen.
Ein z.B. nach den Fig. 1 bis 4 aus Schichten aufgebauter,
nach seiner Herstellung aber nicht laminierter, sondern einheitlicher Faserkörper; besitzt
jene von unregelmäßigen langen Fasern herrührenden Eigenschaften eines sehr zugfesten Vlieses und
von den einheitlich kurzen Fasern her eine große Saugfähigkeit.
Außerdem wird durch den »schichtweisen Aufbau« der Hang des Vlieses, starke Runen in der Querrichtung
zu bilden, dadurch wesentlich verringert, daß die Stapelfasern der »einzelnen Lagen« verschiedene
Längen besitzen, und deshalb werden sich nicht so leicht zufällig nebeneinanderliegende Faserendpunkte
zu einer Querrune verbinden. Tritt dies aber
trotzdem ein, so sorgt der Anteil an kurzen Fasern für einen kleineren Abstand der Querrune und damit
für eine wesentlich schwächere Ausprägung.
Die Vorteile eines derart aufgebauten Faserkörpers sind im Hinblick auf den Verwendungszweck mannigfaltig.
Man kann diesen z. B. zur Herstellung von Korrosionsschutzbinden, Glasvlies-Dachbahnen usw.
verwenden, da auch hier Faserkörper benötigt werden, deren Fasern sehr gleichmäßig über die Breite
verteilt sind und die auch die nötige Zugfestigkeit besitzen, damit sie bei der Beschichtung mit Bitumen,
Teeren oder Pechen auf der Dachpappenmaschine oder auf der Stahlrohrwickelmaschine den auf sie
einwirkenden Kräften standhalten. Die hohe Gleichmäßigkeit des Faserkörpers im Querschnitt ergibt
ein gleichmäßigeres Saugvermögen für bituminöse Massen, was vor allen Dingen bei der als Rohglasvlies
verarbeiteten Stahlrohrbandage sehr wichtig ist. Eventuell auftretende Spannungen können sich in
dem relativ kurzfaserigen mittleren Fasergefüge besser ausgleichen.
Bei höchsten Wickelgeschwindigkeiten muß der Faserkörper porös, aber auch höchst gleichmäßig
sein, damit das mit der Wickelmaschine gleichzeitig aufgetragene Bitumen schnell und gleichmäßig durch
den Faserkörper dringt, um die nächste Lage, die meist aus einem sogenanten Outer Wrap besteht,
d.h. einem bituminierten Glasvlies, mit dem durch die Unterlage durchgesickerten Bitumen fest mit
dieser zu verkleben.
Das gleiche gilt bei der Verarbeitung mit irgendwelchen Kunststoffen, z.B. die Beschichtung eines
Faserkörpers auf Streichmaschinen oder Spritzmaschinen, zur Herstellung von durchsichtigen
Lampenschirmen oder sonstigen Dekorations- und Bauteilen. Auch hier werden höchste Ansprüche an
die Gleichmäßigkeit des Fasergefüges gestellt, damit im durchscheinenden Licht die Einlage durch Auftreten
von hellen und dunklen Stellen (Verdickungen im Faserkörper) nicht unschön hervortritt. Ebenso
verlangt häufig die Herstellung von nicht durchsichtigen Folien für irgendwelche Einsatzzwecke ein
sehr gleichmäßiges Fasergefüge, weil dadurch die Harzaufnahme konstant und gleichmäßiger gehalten
wird, denn bei gleichmäßiger Stärke des Faserkörpers und gleichmäßiger Saugfähigkeit über dessen
Breite tritt zwangläufig auch eine sehr gleichmäßige Verteilung des Kunststoffes im Endprodukt ein.
Dadurch, daß Fasern kürzerer Stapellänge eingesetzt werden können, können solche Faserkörper
billig und rationell hergestellt werden. Eine Verbilligung ergibt sich auch dadurch, daß Glasfaservliese
aus kurzen Stapelfasern, die bisher nicht die nötigen Festigkeiten besaßen, diese nur durch den
Zusatz von verteuernden Verstärkungsmaterialien erhalten konnten. Diese Verstärkungsmaterialien
aber hatten den Nachteil, daß sie die Zugkräfte nur in einer Richtung erhöhen konnten und in bezug auf
Porosität, Gleichmäßigkeit und Dehnungsfähigkeit verschlechternd wirkten, d. h. unhomogene Vliese
lieferten.
Eine weitere Eigenschaft der bisher hergestellten Glasfaservliese sind Dehnungswerte, die 2% nicht
übersteigen. Nachdem für besondere Einsatzgebiete oft dehnfähigere Glasvliese benötigt werden, bietet
sich hier die Möglichkeit, Faserkörper höherer Dehnung durch die im Durchschnitt kürzere Stapelfaserlänge
herzustellen.
Häufig werden Vliese oder Matten verlangt, die bei niedrigem Gewicht ein verhältnismäßig großes
Volumen haben sollen, und auch hier gibt die Lehre nach der Erfindung die Möglichkeit, ohne Verlust
an Festigkeit das Verhältnis Volumen zu Gewicht beliebig zu variieren. Dabei soll »großes Volumen«
nicht in erster Linie soviel wie »dicke Matte«, sondern soviel wie »mehr Körper« innerhalb der für
Vliese u. dgl. Faserkörper bekannten Grenzen bedeuten. Schließlich gestattet der schichtenweise Aufbau
auch eine Zwischentränkung oder Beschichtung mit Korrosionsschutz- oder Kunststoffen, ja sogar
das Einstreuen eines entsprechenden Pulvers oder Granulats zwischen die Lagen, das erst bei der nachfolgenden
Erhitzung im Ofen erweicht und das Fasergefüge durchdringt.
Zu letzterer Art der Behandlung mit einem Bindeoder Tränkmittel eignen sich die herkömmlichen und
bekannten Vliese nicht, da das Fasergefüge zu porös ist, so daß ein großer Teil des pulverförmigen
Binders ungenutzt durch das Vlies hindurchrieselt. Auch dieser Nachteil wird bei einem erfindungsgemäßen
Faserkörper mit einer mittleren Kurzfaserschicht behoben, da hier die Fasermenge dichter
liegt und somit das pulverförmige Bindemittel aufnimmt.
Eine weitere Verbesserung gegenüber vorbekannten Vliesen läßt sich dadurch erzielen, daß man
nach F i g. 5, die eine Übersicht auf einen erfindungsgemäßen Faserkörper mit von rechts nach links
nacheinander abgehobenen Lagen zeigt, die vorherrschende Faserrichtung der vorwiegend aus längeren
Stapelfasern bestehenden Schichten in an sich bekannter Weise (z. B. deutsche Patentschrift 706 164)
im Winkel zueinander vorsieht, etwa dergestalt, daß die Fasern der einen Schicht 12 vorwiegend in Längsrichtung
des Faserkörpers liegen, während die der anderen Schicht 13 vorwiegend quer zur Längsausdehnung
des Faserkörpers angeordnet sind.
Die Erfindung gestattet es schließlich, die Festigkeit,
vor allem aber auch die Porosität und damit Saugfähigkeit eines Faserkörpers in jene Lage im
Querschnitt zu bringen, wo es im Hinblick auf den Verwendungszweck des Endproduktes oder die Art
der Herstellung desselben besonders zweckmäßig ist. So wird es z.B. bei der Herstellung eines Körpers,
dessen Faserträger mit einer verhälnismäßig dünnflüssigen und weniger zähen Masse getränkt wird
und bei dem eventuelle Ablösungen einzelner Fasern auf den Oberflächen nicht allzu störend empfunden,
dagegen Wert auf eine feste Einlage im Inneren gelegt wird, zweckmäßig sein, den Körper entsprechend
Fig. 2 aufzubauen, während bei der Tränkung mit einer mehr zähflüssigen Masse es darauf ankommmt,
gerade in der Mitte des Faserkörpers eine gute Porosität zur Aufnahme der Tränkmasse zu
haben. Der dann in Frage kommende Aufbau z.B. nach F i g. 1 hat außerdem den Vorteil, daß die aus
längeren Fasern ungleichmäßiger Länge bestehenden Decklagen beim Tauch- oder Beschichtungsvorgang
die Ablösung einzelner Fasern aus den Oberflächen weniger wahrscheinlich werden läßt.
Claims (4)
1. Rollbarer Faserkörper aus Glasfasern und einem Binder, gekennzeichnet durch
einen Schichtenaufbau mit mindestens einer vorwiegend aus längeren und einer vorwiegend aus
kürzeren Fasern gleicher oder vorwiegend gleicher Stapellänge bestehenden Schicht, über deren
Querschnitt der Binder gleichmäßig verteilt ist.
2. Rollbarer Faserkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kurzfaserige
Schicht zwischen zwei Langfaserschichten angeordnet ist.
3. Rollbarer Faserkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Langfaserschicht
zwischen zwei Kurzfaserschichten angeordnet ist und dünner als die Kurzfaserschicht ist.
4. Rollbarer Faserkörper nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere
Länge der Fasern der Langfaserschicht von 250 bis 1250 mm beträgt und die eingestellte Stapellänge
für die Kurzfaserschicht zwischen 50 und 150 mm liegt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 511455, 639 505,
ίο 706164;
Deutsche Patentschriften Nr. 511455, 639 505,
ίο 706164;
österreichische Patentschrift Nr. 187 640.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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- 1961-11-06 DE DESCH30542A patent/DE1228981B/de active Pending
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