DE3135247C2 - Verfahren zur Herstellung genadelter Glasfasermatten - Google Patents

Abstract

Durch die Herstellung endloser genadelter Glasfasermatten in einer klimatisierten Umgebung durch Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes und der Temperatur in der Matte vor und während des Nadelns werden Produktionsstörungen vermieden und durch weniger häufige Betriebsunterbrechungen steigt die effektive Produktionsleistung der Anlage an. Dies wird erreicht, daß die Matte vor und während des Nadelns einer Atmosphäre mit niedriger Luftfeuchtigkeit bei erhöhter Temperatur ausgesetzt wird.

Description

In DE-OS 19 48 553 ist i'm Ve-'ahren zum Verfestigen von Spinnvliesen durch Nadeln beschrieben. Um das Nadeln zu erleichtern, wird d. j Vlies vorher mit einem Gleitmittel besprüht.

In den US-Patentschriften 38 83 333 und 41 58 557 ist die Herstellung endloser Glasfasermatten beschrieben, bei der endlose Faserstränge quer über die Breite eines sich bewegenden Trägerbandes angelegt werden, um eine Matte der gewünschten Dicke zu bilden. Die Matte wird dann von dem Trägerband in eine Nadelstation überführt, wo sie mit Haken-Nadeln durchstoßen wird, um die einzelnen Faserstränge untereinander zu verwirren und der Matte mechanische Festigkeit zu verleihen. Die Faserstränge dieser Matte sind normalerweise mit Feuchtigkeit beladen. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt 10% bis 20% oder mehr, denn nach dem Ausziehen der Faserstränge wurden diese mit einer wäßrigen Schlichte behandelt. Die nach dem in den Patentschriften beschriebenen Verfahren hergestellten Glasfasermatten dienen zur Herstellung glasfaserverstärkter thermoplastischer Kunststoffteile. Die als Schlichte verwendeten wäßrigen Dispersionen sind in der US-Patentschrift 38 49 148 beschrieben.

Als eine Verfahrensvariante ist in US-PS 41 58 557 beschreiben, die Matte aus Glasfasersträngen herzustellen, die aus einer Formpackung gezogen werden anstelle der direkten Zufuhr aus den Spinndüsen. Die Faserstränge auf Formpackung oder Spulen haben einen niedrig;ren Feuchtigkeitsgehalt als die, die direkt aus den Spinndüsen mit Schlichte versehen zum Herstellen der Matten verwendet werden. Der Feuchtigkeitsgehalt beträgt üblicherweise 5—8 Gew.-%.

Es wurde festgestellt, daß die Herstellung von genadelter Glasfasermatten aus feuchten geschlichteten endlosen Glasfasermatten häufige Produktionsunterbrechungen zum Reinigen der Nadelstation erfordert, weil diese mit Glasfaserbruchstücken, Bindemittel oder Schlichtbestandteilen, die sich auf den Strängen befinden, verunreinigt wird. Das Material klebt an den Nadein, baut sich auf der Abstreifer- und der Bodenplatte auf, so daß von Zeit zu Zeit die Bandzufuhr unterbrochen werden muß, um die Nadelstation zu reinigen. Dies führt zu erheblichen Produktionsstörungen und Verringerung der Produktionsleistung einer Anlage.

Aufgabe der Erfindung ist es, daß aus US-PS 41 58 557 bekannte Verfahren zum Herstellen endloser genadelter Glasfasermatten so weiterzuentwickeln, daß die Zahl der erforderlichen Produktionsunterbrechungen zur Reinigung der Nadelstation stark reduziert ist

Diese Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche gelöst

Es wurde gefunden, daß eine wesentliche Verbesserung der Produktionsleistung des Nadelverfahrens infolge verringerter Reinigunszyklen möglich ist, wenn die nassen endlosen Fasermatten einer Reihe von Vorbehandlungsschritten vor der Nadelung und während des Nadeins unterzogen werden. Anders ausgedrückt, daß die Herstellung der Matte in Zonen mit konditionierter klimatisierter Luft erfolgt.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird die endlose Fasermatte nach ihrer Bildung durch eine Trockenzone geführt in der sie in i?jerührung mit Luft niedriger relativer Feuchte von einer Temperatur unter 49° C gebracht wird. Nach dem Austreten der Matte aus der Trockenzone wird sie anschließend mit Luft niedriger relativer Feuchte und einer Temperatur unter 49° Celsius beschickt. Die Zufuhr erfolgt auf die Oberfläche, die der in der Trockenzone mit Luft beschickten Zone gegenüberliegt. Diese Oberflächenbehandlung der Matte in einer zweiten Zone entfernt noch vorhandene Feuchtigkeit von der Oberfläche. Diese Feuchtigkeit entsteht auf der in der Trockenzone nicht beschichteten Seite der Glasfasermatte beim Druchtreten der Luft durch die Fasermatte. Danach wird die Matte in die Nadelstation eingeführt, in der eine Atmosphäre mit niedriger Feuchtigkeit und eine Temperatur unter 49°Celsi:.is aufrechterhalten wird, während des Nadeins.
Es wurde überraschend gefunden, daß das Einstellen einer niedrigen Feuchtigkeit bei Temperaturen unter 49" Celsius in der Nadelzone beim Nadeln einer Matte, die 1—2Gew.-% Feuchtigkeit aufweist, auftretende Störungen in dem Bereich in erheblichem Maße reduziert.

Das in den Patentansprüchen detailiert beschriebene Verfahren wird zum besseren Verständnis noch anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 ist eine seitliche zeichnerische Darstellung einer in Betrieb befindlichen Anlage zur Herstellung von genadelten Glasfasermatten, bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gearbeitet wird.

F i g. 2 ist eine perspektivische zeichnerische Darstellung einer in Betrieb befindlichen Anlage zur Herstellung von genadelten Glasfasermatten einschließlich der Nadelstation, die in der erfindungsgemäßen Weise beschrieben wird.

F i g. 1 zeigt die Bildung einer endlosen Glasfasermatte 1 aus einer Vielzahl von Glasfasersträngen 4,5,6 und 7, die von oben nach unten auf ein Trägerband, vorzugsweise eine Drahtgewebekette (wire neck chain) abgelegt werden. In der Abbildung ist nicht zu sehen, daß die Faserstränge 4, 5, 6 und 7 quer über die Breite des Trägerbandes 2 bewegt werden, um die gesamte Breite

des Trägerbandes 2 mit Glasfasersträngen zu bedecken. Die Stränge 4,5,6 und 7 können direkt von Glasfaserausziehdüsen zugeführt werden oder von einer Spule, wie es in US-Patentschrift 41 58 557 beschrieben ist

Die aus einer Vielzahl von Fasersträngen 4,5,6 und 7 abgelagerte Matte weist die gewünschte Dicke auf und enthält üblicherweise Feuchtigkeit Wenn die Faserstränge 4,5,6 und 7 direkt aus der Spinndüse zugeführt werden, liegt der Feuchtigkeitsgehalt im Bereich von 20% oder niedriger, üblichweise zwischen 12% und 15%. Wenn die Stränge von einer Spule zugeführt werden, liegt der Feuchtigkeitsgehalt üblicherweise bei 8% oder weniger, beispielsweise beträgt er 4—6%. Die Matte wird kontinuierlich durch einen Ofen 10 geführt. Der Ofen 10 ist mittels eines Kanals 11 mit einem Heizer 12 verbunden. Dieser ist vorzugsweise ein Widerstandsheizer zum Erwärmen der Gese, die durch den Kanal 11 geleitet werden. Das erwärmte Gas, vorzugsweise Luft, wird in dit Haube 10a des Ofens 10 eingeführt, die sich oberhalb der Matte auf dem Trägerband 2 über seine gesamte Breite und über eine Länge des Trägerbandes erstreckt, die ausreichend ist. um der Matte eine Aufenthaltszeit im Ofen zwischen 50 und 120 Sekunden, vorzugsweise zwischen 70 und 90 Sekunder, zu ermöglichen. Der Kanal 11 wird mit Luft beschickt, die eine relative Feuchtigkeit von 60% oder weniger hat, vorzugsweise eine Feuchtigkeit von 40%—50% aufweist. Die Luft gelangt durch den Kanal 11 durch die Haube 10a und durch die Matte 1. Nachdem die Luft durch die Matte 1 hindurchgegangen ist, wird sie durch die Kammer 106 in den Kanal 14 abgesaugt.

Nach dem Durchlauf der Matte 1 durch den Ofen 10 wird sie über einen langgestreckten Kanal 20 geführt, der eine spaltförmige Öffnung 21 aufweist, die sich quer über die gesamte Breite der Matte 1 erstreckt. Der Kanal 20 steht ebenfalls mit einem Heizer 22 in Verbindung, um das durch den Kanal hindurchgeführte Gas zu erwärmen. Das Gas ist vorzugsweise Luft, dessen relative Luftfeuchtigkeit gesteuert wird und 80% oder weniger beträgt. Dieser bevorzugte Luftstrom gelangt in Kontakt mit ;,er unteren Oberfläche der Matte 1 und entfernt von dieser Oberfläche vorhandene Feuchtigkeit, die die Tendenz hat, sich an der unteren Oberfläche der Matte und an Strängen in unmittelbarer Nähe der Oberfläche zu sammeln, als Folge des Trocknens im Ofen 10. Es wurde gefunden, daß im Ofen 10 während die Luft durch die Matte dringt, sich ci-ese mit Feuchtigkeit sättigt oder nahezu sättigt, so daß der Hauptteil der Matte 1 getrocknet wird, jedoch die Neigung besteht, daß an der unteren Oberfläche der Matte ein Teil der Feuchtigkeit verbleibt.

Die Matte 1 wird dann zwischen der Preßwalze 3 und der Antriebswalze 9 hindurchgeführt. Das Trägerband 2 wird um die Antriebswalze 9 zurück über die Umlenkwalze 8 in die Mattenbildungszone geführt. Die Antriebsrolle 30 ist über die Kette 31 mit der Spannwalze 32 verbunden und läuft über diese Walzen mit einer bestimmten Geschwindigkeit um die Matte mit der gewünschten Dichte von der Preßwalze 3 abzuziehen. Dadurch kann die Matte 1, insbesondere ihre Dicke, durch die Kette 30 ausgezogen werden, um eine Matte niederer Dichte als zwischen den Walzen 3 und 9 zu erzeugen, falls dies gewünscht ist.

Die Matte 1 wird dann von der Oberfläche des Kettenbandes 30 in die Nadelstation 50 eingeführt. Der Nadler 50 weist ein Nadelbrett 51 mit daran befestigten Nadeln 52 auf. die üblicherweise in parallelen Reihen angeordnet sind. Der N·· Hler 50 weist weiterhin eine Abstreiferplatte 53 auf, die entsprechend der Stellung der Nadeln, in Reihen angeordnete durchgehende Bohrungen 54 aufweist, durch die die Nadeln beim Nadelprozeß hindurchgeführt werden. Die Nadelstation 50 weist weiterhin eine Bodenplatte 55 auf, mit entsprechend angeordneten Bohrungen 56, die einen solchen Durchmesser aufweisen, daß die Nadeln 52 des Nadelbrettes 51 hindurchgeführt werden können. Die Bodenplatte 55 fungiert auch als tragende Oberfläche für die

ίο Matte 1 während des Durchlaufs durch die Nadelstation 50. Der Doppelpfeil zeigt an, daß das Nadelbrett 51 auf und ab bewegt wird und die Nadeln 52 durch die Matte 1 und die beiden Platten 53 und 55 gestoßen v/erden und dabei werden die Faserstränge der Matte 1 verwirbelt und es entsteht eine mechanisch gebundene Matte beim Passieren der Nadelstation 50. Die Matte wird durch die Nadelstation gefördert durch die Antriebswalze 58, die als Zugwalze auf die Matte 1 einwirkt. Unter der Nadelstation 50 ist ein Seitenband (track) 59 angeordnet, um Bruchstücke von Glasfaserfilamenten, die durch die Öffnungen 56 in der Bodenplatte 55 gelangen, aufzufangen und abzuführen.

Die Atmosphäre in der Nadelstation, insbesondere in der Nadelzone, d. h. der Raum zwischen der Abstreiferplatte 53 und der Bodenplatte 54 wird klimatisier;, und gesteuert, um in diesem Bereich die Temperaturen zwischen etwa 10° Celsius und 49° Celsius zu halten, bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% bis 60%. Diese Klimatisierung erfolgt durchständiges Einbringen von Gas bzw. Luft mit relativ niedriger Feuchtigkeit in die Nadelzone aus dem Kanal 41. Im Kanal 41 isi ein Heizer 42 angeordnet, so daß die durchgeleitete Luft in der gewünschten Weise erwärmt werden kann und die Feuchtigkeit geregelt wird, um die erwünschte relative Luftfeuchtigkeit einzustellen. Das Ende des Kanals 41 ist als im allgemeinen rechteckiger Spalt 43 ausgebildet, der sich über die gesamte Breite der Nadelzone erstreckt, um sicherzustellen, daß das Gas mit niedriger Luftfeuchtigkeit gleichmäßig über die gesamte Breite der Nadelstation 50 zugeführt wird.

In Fig.2 wird die Anordnung der Kanäle 20 und 41 mit ^ren Schlitzdüsen 21 und 43 nochmals detaillierter gezeigt. In gleicher Weise ist die Anordnung des Heizofens 10 aus F i g. 2 besser ersichtlich.

Bei der Ausführung des erfindungsgemäßer. Verfahrens in der in Fig. 1 und 2 gezeigten Aulage wird die Matte, die im wesentlichen eine übliche Feuchtigkeit von 4 bis 15% enthält, kontinuierlich dem Ofen 10 zugeführt. Luft mit einer Temperatur zwischen 21° Celsius und 49° Celsius wird durch die Matte geblasen aus der Haube 10a in den Absaugkanal 14 in ausreichener Menge, um sicherzustellen, daß die den Ofen 10 verlassende Matte im Feuchtigkeitsgehalt wesentlich reduziert ist, d. h. auf 1 bis 2 Gew.-% bezogen auf das Gewicht der Matte 1. Luft wird dann über die gesamte Breite der Matte 1 mit einer Temperatur zwischen 21° Celsius und 49° Celsius aus dem Kanal 20 durch die Matte geblasen, um den Feuchtigkeitsgehalt der Matte weiter zu verringern, so daß die Matte beim Eintritt in die Nadelstation einen Feuchtigkeit; gehalt von 0,5 bis 1 Gew.-% aufweist. Die Atmosphäre in der Nadelstation 50 ist klimatisiert und weist eine Temperatur zwischen 21° und 4?l° Celsius auf mit einer relativen Luftfeuchtigkeit unter 60%, so daß die genadelte endlose Fasermatte einen Feuchtigkeitsendgehalt von nur 0.3 Gew.-% oder weniger aufweist.

Es wurde gefunden, daß es vorteilhaft ist, die Herstellung der Matte und den Nadelprozeß in klimatisierter

Umgebung auszuführen, weil dadurch die Verunreinigungen der Abstreifer- und der Bodenplatte in der Nadelstation wesentlich reduziert werden, so daß Produktionsunterbrechungen weniger häufig erforderlich sind und die Produktionsleistung der Anlage erhöht ist.

Wenn man beispielsweise eine 254 cm breite genadelte Malte mit einer Geschwindigkeit von 4,88 m pro Minute herstellt und alle drei Einrichtungen zur Steuerung des Klimas in der Anlage benutzt, den Trockenofen, den Bodentrockner und die Klimatisierung der Nadelstation, ist nur eine Produktionsunterbrechung in einer B-Stunden-Schicht erforderlich, um die Bodenplatte und die Abstreiferplatte der Nadelstaion /u säubern. Ohre den Bodeni.rockner ist eine dreimalige Reinigung der Nadelstation innerhalb 8 Stunden erforderlich. Dies bedeutet einen 40-minutigen Produktionsausfall im Vergleich zu einer 8-stündigen Produktion mit nur einer Unterbrechung. Es wurde ferner festgestellt, dal3 mit und ohne Bodentrocknung die Klimatisierung der Atllll'.l^l KlI U UIIU ^tLUl₁IUlIg \at-t oilittviit>tuiiig,uM^v·· "" der Nadelstation das Aufbauen von Abfällen auf der Abstreiferplatte wesentlich reduziert, im Vergleich zu unklimatisiertcr Atmosphäre.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

JO

40

45

55

60

65

Claims (2)

31 35 24/ Patentansprüche:

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung genadelter Glasfasermatten aus endlosen Glasfasersträngen, die einen erheblichen Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, bei dem die endlosen Glasfaserstränge auf einer Sammeifläche zu einem Vlies abgelegt werden und durch eine Vielzahl von Nadeln untereinander verwirrt und zu einer gebundenen Matte verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies aus den feuchten endlosen Glasfasersträngen vor dem Vernadeln in eine erste Behandlungszone gelangt, in der Luft mit einer Temperatur von weniger als 49° C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 60% durch das Vlies von der ersten Hauptoberfläche zur zweiten Hauptoberfläche geblasen wird, und daß anschließend in einer zweiten Behandlungszone Luft mit einer Temperatur von weniger als 49° C mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 60% auf die zweite Hauptoberöäche des Vlieses geblasen wird derart, daß beim Verlassen der Nadelstation die genadelte Matte einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 0,35 Gew.-% aufweist

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Temperatur in der Nadelstation zwischen 21°C und 54°C hilt, wobei die relative Luftfeuchtigkeit zwischen 20% und 50% beträgt