DE1560184A1

DE1560184A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Fasermatten

Info

Publication number: DE1560184A1
Application number: DE19631560184
Authority: DE
Inventors: Weber George K
Original assignee: American Air Filter Co Inc
Current assignee: American Air Filter Co Inc
Priority date: 1962-09-10
Filing date: 1963-09-10
Publication date: 1969-10-09
Also published as: US3303010A; US3309185A; NL6502294A; GB1103752A; US3407109A; GB994604A; DE1302439B

Description

Patentanwalt·

Dipl. Ing. Walter Meisso·-.. München '10.

Dipl. Ing. Herbert Tische ^>>t

h ~7ΖΛ\ 156018Α

American Air !Pinter Comp., Inc., Louisville/Kentuckey (Y. St.A.)

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von 3?asermatten

Die Erfindung bezieht sich auf Pasermatten und ein Verfahren zu deren Herstellung.

Easermatten werden neuerdings im großen Umfang zur Verstärkung von Schichtwerkstoffen aus Kunststoff verwendet. Einige der wünschenswerten Eigenschaften, die derartige Matten haben sollen, sind hohe Dichte, eine erhebliche Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht, eine wesentliche Integrität in Richtung der Dicke und die Möglichkeit einer relativ billigen Herstellung.

Die Erfindung berücksichtigt diese Bedingungen und gemäß der Erfindung besteht ein Verfahren zur Herstellung von faserprodukten aus dem Aufwickeln eines Paserstranges auf einen sich

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drehenden Formkörper, der gleichzeitig eine Dreh-Taumel bewegung ausführt.

Der Ausdruck "Dreh-Iaumelbewegung" oder "dreh-taumeln" wird im folgenden zur Bezeichnung einer Bewegung verwendet, "bei der die Stirnseiten des Formkörpers eine Bahn um eine Achse "beschreiben, die die Längsachse des Formkörpers zwischen den Stirnseiten so schneidet, daß die Längsachsen des Formkörpers zwei axial fluchtende Kegel umschreibt, die sich mit ihren Spitzen an einem Zwischenpunkt auf der Längsachse berühren.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens und auf FasererZeugnisse, die durch dieses Verfahren und mit dieser Vorrichtung hergestellt sind.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Pig. 1 eine schematische Schrägansicht, die die Bewegung

eines zylindrischen Formkörpers während des Aufwikkelns des Faserstranges darstellt,

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Fig. 2 eine Torderansicht auf eine Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,

.Pig. 3 eine Stirnansicht auf die Torrichtung gemäß Fig. 2,

Hg. A- 13 aufeinanderfolgende Stufen des Aufwickeins eines Faserstranges auf einen zylindrischen Formkörper,

Fig. 14 ein allgemeines Wickelmuster eines einzelnen Faserstranges, nach dem Aufwickeln gemäß Fig. 4 - 13» Abziehen vom Formkörper und flach Ausbreiten,"

Fig. 15 eine schematische Draufsicht auf das allgemeine Wikkelmuster eines Fadenstranges einer Fasermatte, die nach einem speziellen Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt ist, und

Fig. 16 - 18 allgemeine Wickelmuster von Fasersträngen in anderen Fasermatten.

Die Bewegung des Formkörpers, auf dem der F_sserstrang .gemäß der Erfindung aufgewickelt wird, ist in Fig. 1 dargestellt, wobei der Formkörper ein Zylinder oder eine Formtrommel 2 ist. Die Trommel ist in drei aufeinanderfolgenden Stellungen dargestellt, die etwa 120° gegeneinander versetzt sind, während einer Dreh-

Taumelumdrehung um eine horizontale Achse 4, die die Trommellängsachse in einem Winkel von etwa 45° am oder im Bereich des Mittelpunktes der Trommel schneidet. Die Drehrichtung der Trom-

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meU um ihre Längsachse ist durch, den ausgezogenen Pfeil an den Stirnseiten der Trommel dargestellt, während die Richtung der Trommel-Taumelbewegung durch den gestrichelten Pfeil im Bereich der gestrichelt dargestellten Taumelbahn 6 der rechten Stirnseite der Trommel um die Achse 4 dargestellt ist. Wenn 'die Trommel sich sowohl dreht als auch taumelt, werden Glasfaserstränge 8 aus einer Zuführvorrichtung, einem Ofen 10 für geschmolzenes Glas, abgezogen und um die Trommel in aufeinander-™ folgenden Schlägen aufgewickelt, wodurch zum Schluß eine zylindrische, zusammenhängende Matte geformt wird, die entlang einer axialen Linie aufgeschnitten und von der Trommel abgezogen wird, so daß sie eine ebene Matte bildet. Die axiale Länge der Trommel im Verhältnis zum Durchmesser ist zur Terdeutlichung in ilg. 1 übertrieben dargestellt.

Vor Beschreibung eines bei der Durchführung des Verfahrens nach Fig. 1 erreichbaren Strangmusters wird ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung, wie sie zur Herstellung der Matten verwendet wird, anhand von Pig. 2 und 3 beschrieben. Diese figuren zeigen eine Trommel 2, die zwischen zwei in Abstand liegenden Stützen 12 liegt, welche am Fußboden verankert und mit Lagern 14 an ihren oberen Enden zur Aufnahme von zwei axial fluchtenden Wellen 16 versehen ist. Beide Wellen 16 wer-

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den zusammen von einem Elektromotor-Reduziergetriebe-Aggregat 18 angetrieben, welches die in der Eg. 2 linke Welle 16 durch einen Riementrieb 20 und die rechte Welle 16 über einen andern Riementrieb 22 antreibt. Der rechte Riementrieb 22 wird über eine lange Welle 24 angetrieben, die im unteren Bereich der Stützen gelagert ist.

Die Trommel 2 liegt zwischen den beiden Stützen 12, wobei die Trommellängsachse am oder im Bereich ihres Mittelpunktes durch die gemeinsame Achse der fluchtenden Wellen 16 geschnitten wM. Die Anordnung zur Abstützung der Trommel zwischen den Stützen lind zum Herstellen der Antriebs verbindung zwischen den Wellen 16 und den entsprechenden Stirnseiten der Trommel zur Bewegung der Trommel in einer Dreh-Taumelbewegung besteht aus einer Anzahl entsprechender Bauteile, die mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Diese Bauteile sind entgegengesetzt gerichtete Arme 26, die an den inneren Enden der Wellen 16 sitzen und mit diesen in einer vertikalen Ebene drehbar sind, zwei Gegengewichte 28 an den Enden der Arme 26, einen offenen Rahmen bildende Verbindungserme 30, die an ihren einen Enden an den Armen 26 befestigt sind und nach innen von diesen Armen in einem solchen Winkel wegragen, daß sie parallel zu den Stirnseiten

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der Trommel und zueinander verlauf en, und eine Anzahl nicht näher "bezeichneter Verstärkungselemente zur Erzielung der notwendigen Starrheit und .Festigkeit der gesamten Baueinheit. Beide Verbindungsarme 30 tragen Lager 32, welche Wellenstummel 34 der Trommel 2 aufnehmen. Mit der beschriebenen Anerardnung kann die Trommel in einer Dreh-Taumelbewegung angetrieben werden.

Zum Drehen der Trommel um ihre eigene Achse ist vorzugsweise ein unabhängiger Antrieb vorgesehen, so daß das Geschwindigkeit sverhältnis der Trommeldrehung zur Dreh-Taumelbewegung der Trommel geändert werden kann.. Entsprechend ist am linken Arm 26, an dem dem Gegengewicht 28 gegenüberliegenden Ende ein Lager 36 angeordnet, in dem eine Welle 38 mit einem Kettenrad 40 an einem Ende und einem Kegelrad 42 am anderen Ende liegt. Das Kegelrad 42 steht in Eingriff mit einem an der Trommelwelle 34 befestigten Zahnrad. Ein gesondertes Elektromotor-Reduziergetriebe-Aggpgat 44 an der linken Stütze 12 dient als Welle für die Antriebskraft der Trommeldrehung und ist mit dem Antriebskettenrad 40 über ein geschwindigJßeitsreduzierendes Kettenrad 46, eine Kette 48, ein frei drehbar auf der linken Welle 16 gelagertes Doppelkettenrad 50 und eine Kette 52 verbunden. Die Abtriebsgeschwindigkeit des Re-

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_ ν —

duziergetriebes des Antriebsaggregates 44 ist variierbar.

Der Ofen 10 liegt, von der Vorderseite (in Pig« 2) gesehen, in der Mitte über der Trommel und hat Reihen von Öffnungen in seiner Bodenwand, durch welche Stränge 8 im wesentlichen parallel zu und dicht in der vertikalen Ebene senkrecht zur Taumelachse 4 durch den Mittelpunkt der Trommel nach unten austreten. Wie in Fig. 3 dargestellt, liegt der Ofen 10, von der Stirn- " seite der Vorrichtung gesehen, versetzt von der vertikalen Ebene durch die Taumelachse 4, so daß, wenn die Arme 26 in vertikaler Stellung liegen, die Öffnungen des Ofens etwa in einer vertikalen Ebene tangential zum Trommelmantel liegen. Die genaue Stellung des Ofens zur Trommel ist nicht von wesentlicher B_edeutung, da die Bahn der Taumelbewegung der Trommel von jeder Stellung in einer Ebene senkrecht zur Taumelachse und durch den Mittelpunkt der Trommel gleich ist und die Stränge 8 in einer Bahn verlaufen, die tangential zu der die Stränge auf- j nehmenden Trommeloberfläche verläuft. Da jedoch vorzugsweise die !Fäden aus dem Ofen direkt auf die Trommel aufgegeben werden, ohne Zwischenführungen oder Leitelemente, ist - öine Stellung im wesentlichen entsprechend lig. 3 die günstigste.

Unter gewissen Bedingungen soll ein Harz auf die auf der Trom-

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mel ausgebildete Matte aufgebracht werden. Dazu ist eine Aufgabevorrichtung, z. B. eine oder mehrere Düsen 34, vorgesehen, '.durch die das Harz auf die Matte während deren Herstellung aufgesprüht werden kann. Häufig soll das Harz wenigstens bei den ersten Schlägen aufgebracht werden, die eine vollständige Lage von Strängen bilden, um diese Stränge auf der Trommelfläche festzulegen, die üblicherweise mit Papier abgedeckt ist.

Pig. 4-13 zeigen an Vorder- und entsprechenden Seitenansichten auf die Trommel die nacheinanderfolgenden Stufen des Aufwickeins eines Fadens des Stranges, oder einer Anzahl von Strängen in einer Gruppe, während einer Periode, in der die Trommel "sich zweimal dreht und einen Kreislauf der Dreh-Taumelbewegung durchführt. Zur Vereinfachung der Beschreibung wird der Ausdruck "Kreislauf" nur in Verbindung mit eineic vollständigen Taumelbewegung, d. h. einer Taumelbewegung, die einen vollen Kreis beschreibt, verwendet und alle Verhältnisse sind auf einen einzigen Kreislauf der Dreh-Taumelbewegung angestellt. Die Drehrichtung der Taumelbewegung ist durch Pfeile in den S_eitenansichten auf die Trommel (Pig. 5} 7, 9, 11 u. 13) dargestellt, während die Drehrichtung der Trommel um ihre eigene Achse durch die Pfeile an den Stirnseiten der Trommel dargestellt ist.

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Die Trommel 2 ist in Pig. 4 und 5 zu einem Zeitpunkt des Kreislaufes dargestellt, in dem der Paserstrang 8 auf den ■Mittelabschnitt der Trommel auf gewi ekel twia?a. In Pig. 6 u. 7 hat die Trommel ein Viertel ihres Kreislaufes der Dreh-Taumel-"bewegung durchlaufen und sich um eine halte Drehung seihst gedreht, so daß der Äaserstrang halb um die Trommel gewikkelt und entlang der Längsachse der Trommel nach dem linken Ende ausgewandert ist. In Pig. 8 u. 9 hat die Trommel die Hälfte des Kreislaufes durchlaufen und sich einmal um sich seihst gedreht, wobei der P_aserstrang einen vollständigen Schlag um die Trommel gebildet und zurück zur Trommelmitte abgewandert ist. Pig. 10 u. 11 zeigen die Trommel, nachdem, sie drei Viertel des Kreislaufes durchlaufen und sich eineinhalbmal um sich selbst gedreht hat, und Pig. 12 u, 13 zeigen die Trommel in der gleichen Stellung wie Pig. 4 u. 5 nach Beendigung des Kreislaufes. Der Paserstrang hat zwei vollständige Schläge um die Trommel gebildet und ist über die axiale Länge des die P_asern aufnehmenden Abschnittes ' des Trommelmantels zweimal ausgewandert.

Wenn der auf die Trommel in der oben beschziebenen Weise aufgewickelte Paserstrang an den zwei Punkten, in denen die Linie 54 in Pig. 12 u. 13 ihn schneidet, aufgeschnitten wird unddann mit

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der darunterliegenden Papierschicht abgenommen und fj.a ch ausgelegt wird, bildet der F^serstrang im wesentlichen das in Fig. 14 dargestellte Muster, wobei die axiale Schnittlinie 54 der Ober- und der Unterkante der Darstellung entspricht. Der fortlaufende, nicht unterbrochene Faserstrang, der zwei vollständige Schläge um die Trommel bildet, bevor sie aufgeschnitten wird, wird in zwei getrennte Faserstränge in der Form einer abgewickelten Ebene gemäß Fig. 14 getrennt, wobei die beiden Faserstränge sich einander in der A-^wi ekel ebene mit 180 kreuzen und im wesentlichen in einer elliptischen Sinuskurve verlaufen, deren Gesamtamplitude gleich dem Abstand entlang der Schnittlinie 54 zwischen den beiden Fasersträngen ist.

Wenn die Trommel, wie in Verbindung mit Fig. 4-13 beschrieben, ihre Drehbewegung einerseits und ihre Taumelbewegung andererseits im Verhältnis 2 : 1 weitergeführt, werden zusätzliche Schläge auf die ersten beiden Schläge aufgewickelt, und das endgültige Muster bleibt, wie in Fig. 14 dargestellt. Es ist für die meisten Zwecke nicht wünschenswert, daß das Muster sich selbst in dem Sinne wiederholt, daß alle folgenden Schläge genau am gleichen Ende der Trommel beginnen. Um dies zu vermeiden, wird ein Bewegungsverhältnis gewählt, welches eine Ver-

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Schiebung "bewirkt. Ein derartiges Verhältnis kann z.B.2,25 : (9/4-) sein, wodurch sich eine Matte bildet, deren Aussehen schematised! in Fig. 15 dargestellt ist. Die Vergrößerung der Darstellung in Pig. 15 gegenüber Fig. 14 dient zur Verdeutlichung des Strangmusters, Üblicherweise erfolgt bei einer Erhöhung in der Mattenbreite entsprechend der axialen Länge der Trommel eine Vergrößerung des Verhältnisses. Wie in Pig. 14 entspricht in Pig. 15 die Länge der Matte dem Umfang der Trommel und die Breite der axialen Länge der Trommel, auf der die Stränge aufgewickelt werden.

Anhand von/

/Pig. 15 soll im einzelnen ein vollständiger Kreislauf betrachtet werden, der entlang der linken Kante der Matte beginnt, die in vier Teile eingeteilt ist, wobei jeder Teil einer viertel "Rmdrehung der Trommel entspricht und entsprechend in Grade eingeteilt ist. Aufeinanderfolgende Buchstaben des Alphabets bezeichnen die aufeinanderfolgenden Schläge des Paserstranges auf der Trommel. Der erste Schlag, der Paserstrang a, beginnt an der linken Kante bei O⁰ und kreuzt diagonal auf die obere rechte Seite, gelangt jedoch bei einer Umdrehung der Trommel nicht bis zur rechten Kante. Der Paserstrang b ist die Portsetzung von a und beginnt im Bereich der unteren rechten Ecke,

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verläuft dann auf die rechte Kante zu, "berührt diese auf Höhe von etwa Φ5° und verläuft dann diagonal nach oben auf die obere linke Ecke zu. Der Faserstrang c ist der dem Strang b folgende Schlag und erreicht die linke Kante bei einer 90° ent-'sprechenden Höhe, an welchem Punkt die Trommel zweieinviertel Umdrehungen und einen Taumelkreislauf durchlaufen hat. Der Strang c verläuft dann über die 90°-Höhe hinaus diagonal nach rechts. Die folgenden Schläge füllen das Muster mit Strängen aus, bis der Strang i, der letzte Schlag des Musters, an der linken Kante bei 360° Höhe endet. Das im Verhältnis 2,25 : 1 hergestellte Muster benötigt vier Kreisläufe zu seiner vollständigung und enthält neun Faserstränge, die von einer Seiten- oder Schneidkante zur anderen verlaufen, und vier Scheitelpunkte (oder vier Täler, je nach der Betrachtungsweise) entlang jeder Längskante. Wenn die Arbeit fortgesetzt wird, erfolgt eine Verdoppelung des Musters auf das erste Muster. Auf diese Weise kann das Muster als eine Lage betrachtet werden, die nach Fertigstellung an ihren Ausgangspunkt zurückkehrt.

Die Stränge, die eine in Pig. 15 dargestellte, einfache Lage bilden, liegen an ihren Schnittpunkten, wie schemaitsch dargestellt, unter Bildung einer halben Schlinge 4er bei den Schnitt-

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punkten o"ben liegenden Stränge, übereinander. An jedem Schnitt-' punkt zwischen aufeinanderfolgenden Schlagen mit einem vorher-r gehenden Schlag liegt der darauffolgende Schlag über diesem vorhergehenden Schlag. So liegt, z, B. der Strang e "bei Verfolgung seiner Bahn von der O -Höhe nach o"ben unter den Strängen f und h, über den Strängen a und c, dann unter den Strängen g und e und dann Über den Strängen b und d. Dieses Ineinanderschlingen von Strängen gi"bt der Lage Webfcharakter, wodurch die Integrität der Matte in Richtung ihrer Dicke wesentlich erhöht wird.

Zur Vereinfachung der Beschreibung können die das netzartige Muster gemäß Pig. 15 "bildenden Paserstränge als Schuß- und Kettstränge betrachtet werden. Die Abschnitte von Strängen, die diagonal von links nach rechts nach o"ben verlaufen, werden Kettstränge und die von rechts nach links nach olaen verlaufenden Schußstränge genannt. An etwas weniger als der Hälfte der Schnittpunkte liegen die Kettstränge über den Schußsträngen, ^ während an den anderen Schnittpunkten die Schußstränge über den Kettsträngen liegen. Der G-rund, warum die Zahl nicht gleich geteilt ist, ist der, daß in einer vollständigen Lage ein oder mehr Schläge, je nach dem Verhältnis, unter allen anderen sich schneidenden Schlagen und ein oder mehr Schläge in entgegenge-

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setzer Eichtung über allen sich schneidenden Schlagen liegen muß. Daher kann die Bedingung, daß genau die Hälfte der Schnittstellen mit über den Schußfäden liegenden Kettfäden und die andere Hälfte mit über den Kettfaden liegenden Schußfaden gebildet werden, in einem vollständigen Muster nicht erfüllt werden. Die geringe Abweichung von der gleichmäßigen Verteilung zwischen den Kreuzungsstellen einer Art und den anderen mindert die Qualität der Matte jedoch nicht wesentlich, und die große Anzahl von Schlagen bei der Herstellung einer Matte ergibt eine sehr enge Annäherung an eine gleiche Verteilung.

Die Bahn, welche die Stränge oder die Abschnitte der Stränge in &ΜΑΓ Efcene der Schicut durchlaufen, wenn die Matte flach ausgelegt ist, ist im wesentlichen die einer elliptischen Sinuskurve mit einer Gesamtamplitude vom Scheitelpunkt zum Talpunkifc gleich der Breite der Matte. Eine solche Sinuskarve hat im Vergleich zur kreisbogenförmigen Sinuskurve etwas abgeflachte Scheitelpunkte und Talpunkte, und die an den Scheitel- und Talpunkten anliegenden Bereiche liegen etwas gerader. Diese Eigenschaft ist bei der ausgelegten Matte vorteilhaft, da ein größerer Bereich der Matte in Eichtung der Breite verwendbar ist} dies infolge der größeren Gleichförmigkeit der Winkel zwischen

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den entlang einer Linie quer zu der Matte zwischen den Längsbereichen sich kreuzende Stränge . Für die meisten Zwekke werden die Kantenbereiche mit den entsprechenden Scheitel- und Talpunkten abgetrennt und getrennt vom Mittelteil verwendet.

Die Weise, in der die im wesentlichen elliptische Sinuskurvenbahn von den Strängen durchlaufen wird, wird kurz in Verbindung mit Fig. 4 u. 6.erläutert. Die Länge der auf die Oberfläche während eines gegebenen Zeitraumes gewickelten Stranges ist eine Funktion der Oberflächengeschwindigkeit. Infolge der Bewegung der Trommel in einer Dreh-Taumelbahn "bei gleichzeitiger Drehung um ihre eigene Achse ist die Oberflächengeschwindigkeit der Trommeloberfläche, auf der der Strang aufgelegt wird, entlang der axialen Länge der Trommel unterschiedlich. So ist, wenn der Strang tangential zu einem Punkt auf der Trommeloberfläche im Bereich der Ebene senkrecht zur Trommelachse und durch den Trommelmittelpunkt (Fig. 4-) liegt, die Oberflächengeschwindigkeit gegenüber dem Strang ein Minimum, da in diesem Augenblick nur die Drehgeschwindigkeit der Trommel die Länge des aufgewickelten Stranges beeinflußt. Wenn aber der Schlag auf die Enden der Trommel (Fig. 6) zu abwandert, schließt die resultierende Oberflächengeschwindigkeit der Trom-

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mel eine Geschwindigkeitskomponente aus der Dreh-Taumelbewegung ebenso wie eine Geschwindigkeitskomponente aus der Drehbewegung ein. Daraus ergibt sich die im wesentlichen elliptische Sinuskurvenbahn der Stränge in der abgewickelten Matte.

Als erläuterndes Beispiel wurden Geschwindigskeitsverhältnisse von 2 : 1 und von 2,25 : 1 verwendet. Diese Verhältnisse ergeben in den Mustern eine Wiederholung aufeinanderfolgender Sagen, die nur eine relativ geringe Anzahl von Strängen enthalten, z.B. neun Schläge in Fig. 15. Für handelsübliche Matten ist es wünschenswert, daß die Stränge wesentlich dichter aneinanderliegen, um eine im wesentlichen gleichförmige Bedeckung des gesamten Mattenbereiches zu erreichen. Infolge dessen werden die Geschwindigkeitsverhältnisse so gewählt, daß eine Ausbildung mit einer wesentlich größeren Anzahl als neun Schlägen in einer vollständigen La^ erreicht werden. In Verbindung damit wird darauf hingewiesen, daß, wenn der Dezimalbruch entsprechend der Trommeldrehung in einen unechten Bruch verwandelt wird, z. B. 9/4 für das 2,25 : 1 - Verhältnis, der Zähler dieses unechten Bruches gleich der Anzahl der zur Erzeugung des vollständigen Musters erforderlichen Schläge und der Nenner die Anzahl der Scheitelpunkte des Musters entlang einer Längskante der abgewickelten Lage bezeichnet. Die-

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ses Verhältnis ist aueh gegeben, wenn die Trommelgeschwindigkeit ein Mehrfaches der Dreh-Taumelgeschwindigkeit, z.B. 2:1, ist, wobei, wie in Pig. 14 dargestellt, in einem Muster zwei Stränge und ein Scheitelpunkt entlang einer Längskante enthalten sind. Daher enthält das Muster, wenn das Verhältnis z. B. 1 I/36O : 1 "beträgt, 361 Stränge und jeder aufeinanderfolgende Scheitelpunkt entlang einer Längskante der Matte liegt in einem Abstand entsprechend 1 vom vorhergehenden Scheitelpunkt, so daß 360 Scheitelpunkte entlang der Längskante vorhanden sind. Die Scheitelpunkte, die auf den gegenüberliegenden Längsseiten der Matte liegen, sind um 1/2° versetzt. In diesem Beispiel kann man sagen, daß die aufeinanderfolgenden Stränge gegenüber den vorhergehenden Strängen um 1° phasenverschoben sind, da die Scheitelpunkte jedes aufeinanderfolgenden Stranges entlang der Längskante um 1° von dem vorhergehenden Scheitelpunkt verschoben sind. Aufeinanderfolgende Lagen, die aus vollständigen Mustern jeweils nach 360 Dreh-Taumelkreisläufen gebildet sind, können gleich^asig miteinander liegen. . ■

Wenn der Verlauf der über die Länge der Matte zwischen den Schneidkanten gehenden Pasersträngen in Pig. 14 mit einer graphi schen Darstellung einer Sinusfunktion in rechtwinkligen Koordinaten verglichen wird, ist zu erkennen, daß jeder mit einem

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Verhältnis 2:1 gewickelte Strang einen Winkelbereich von 180° einer Sinuskurve umfaßt. Bei einem Verhältnis 1:1, d.h. wenn die Trommel in ihrem Kreislauf der Dreh-Taumelbewegung nicht aber unabhängig davon um ihre Längsachse gedreht wird, entspricht ein von einer Schnittkante zur anderen verlaufender Strang 360° einer Sinuswelle. Vergleichbare Verhältnisse werden mit anderen Geschwindigkeitsverhältnissen erreicht, so daß mit einem Verhältnis 3 : 1 jeder Paserstrang 120° und mit einem Verhältnis 4 : 1 jeder Faserstrang 90° der Sinuskurve entspricht. Die Gesamtamplitude ist selbstverständlich gleich der Breite der Matte, und im Pail von Verhältnissen oberhalb 2 ι 1 kann ein einzelner Strang nicht eine BaTm. über die gesamte Amplitude der Welle beschreiben. Pig. 16, 17 und 18 stellen al2 gemein die Muster in einer ebenen Matte bei einer einzelnen Dreh-Taumelbewegung der Trommel "brei Verhältnissen 1:1, 3:1 bzw. 4 : 1 dar.

Eine Änderung im Verhältnis ergibt auch eine Änderung des Winkels, mit dem sich die Stränge kreuzen. Dadurch wird, wenn andere Voraussetzungen gleich bleiben, mit einer Erhöhung des Verhältnisses eine Erhöhung des eingeschlossenen Winkels erreicht, der sich in Hichtung der Längskanten der Matte ein—

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stellt. Eine Erhöhung des Verhältnisses erhöht ebenfalls inner-r halb Grenzen die Breite der Matte.

Zusätzlich zum Faktor des Geschwindigkeitsverhältnisses beeinflussen verschiedene andere Faktoren das Strangmuster. Eine Erhöhung des Durchmessers der Trommel erhöht die Länge und die Breite der ebenen Matte. Eine Erhöhung des Abstandes zwischen der Achse 4 der Taumelbewegung und dem Ofen 10 oder eine Erhöhung des Winkels zwischen der Achse 4 und der Trommelachse erhöht die Breite der Matte. Selbstverständlich sind Änderungen in diesen Faktoren in der Regel durch andere Faktoren begrenzt. So können, wenn der Ofen zu weit von der Trommel entfernt ist, bei Verhältnissen oberhalb der oben-erwähnten Werte die Faserstränge über das Ende der Trommel hinauslaufen. Umgekehrt begrenzt eine zu dichte Anordnung des Ofens die Breite des Musters auf einen bestimmten Wert, und zwar für alle praktischen Bereiche unabhängig von Höhe de.s Geschwindigkeitsverhältnisses. Bei der Bestimmung des Einflusses der verschiedenen Faktoren auf die Änderungen wur- ' de festgestellt, daß, wenn auch bestimmte dieser Verhältnisse in Form von Gleichungen ausgedrückt werden können, diese Gleichungen für die meisten Fälle infolge der enthaltenen Bewegungskomponenten außerordentlich umfangreich sind, und es ist daher zweckmäßig,

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die Verhältnisse zwischen den Paktoren, wenigstens teilweise, durch Betriebsversuche zu bestimmen.

Versuche haben gezeigt, daß Matten, die hergestellt werden, wenn die Trommelachse in einem Winkel um etwa 45 zur Taumelachse liegt, für die üblichen Zwecke genügen. Eine Erhöhung des Winkels ist unter bestimmten Voraussetzungen zweckmäßig, so z.B. zur Erhöhung der Amplitude der allgemeinen elliptischen Sinuskurvenbahn der Stränge und ihrer Schleifenbildung über dem Mittelteil der Matte im Verhältnis zur Längskante. Aber es muß berücksichtigt werden, daß dadurch ebenso die Größe der Taumelkreisbahn der Trommelstirnseiten erhöht wird. Dies macht ein Anheben des Ofens gegenüber der Trommel notwendig, um ein Abreißens der Stränge an den Ofenöffnungen zu vermeiden, und dadurch wird wiederum eine weitere Erhöhung der Mattenbreite bewirkt. Auch werden die mit der mechanischen Anordnung der Vorrichtung auftretenden Probleme bei Erhöhung des Winkels zwischen der Trommelachse und der Taumelachse erhöht. Kurz, das Verhältnis zwischen den verschiedenen auftretenden Faktoren muß in Verbindung mit dem praktischen Betrieb der Vorrichtung berücksichtigt werden.

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Das oben "beschriebene Wi ekel verfahren und die Vorrichtung dazu können in vieler Hinsicht abgewandelt werden. Z. B. kann der Ofen oder eine andere Anordnung, aus der ein oder mehrere Paserstränge zugeführt werden, entlang oder in einem Winkel zur Taumelachse vor und zurück verschiebbar angeordnet sein. Er kann auch während des Wickelprozesses anhebbar sein. Darüber hinaus braucht der Formkörper, auf dem die Faserstränge aufgewickelt werden, nicht unbedingt ein echter Zylinder sein, obwohl es aus mechanischen Gründen vorzuziehen ist, daß er um seine Längsachse symmetrisch ist, und es ist nicht notwendig, daß er an beiden Enden abgestützt ist.

Ein weiterer Vorteil der in den Zeichnungen dargestellten Vorrichtung ist der, daß die Stränge ohne die Notwendigkeit einer !Führung zur Erzielung eines schnellen Abwanderns entlang der länge der drehenden trommel aufgewickelt werden. Infolge des Fehlens derartiger Führungen ist ein Abrieb der Glasfaserstränge vermieden, und es ist daher nicht notwendig, die ·Paserstränge ' zur Reibungsverminderung zu beschichten, wie dies üblicherweise erfolgt, wenn Führungen verwendet werden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gegenständen aus Faserstoffen, gekennzeichnet durch Aufwickeln eines Faserstranges auf einen sich drehenden Formkörper, der außerdem eine Dreh-Iaumelbewegung ausführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserstrang auf die Umfangsfläche eines rotierenden Zylinders aufgewickelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Taumel "bewegung derart erfolgt, daß die Längsachse des Zylinders gegenüberliegende Kegel an den gegenüberliegenden Seiten von dem Mittelpunkt des Zylinders beschreibt.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh-Taumelbewegung derart erfolgt, daß ihre Achse die Längsachse des Zylinders in einem spitzen Winkel schneiden.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen sich unter einem Winkel von 45° schneiden. .

der/

6. Verfahren nach einem/vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, daß der Formkörper, auf dem der Faserstrang aufgewickelt wird, während des Zeitraumes, in der er eine vollständige Bahn der Dreh-Taumelbewegung durchläuft, sich nur um einen Bruchteil einer vollständigen Umdrehung dreht. ä

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge-' kennzeichnet, daß der Formkörper, auf dem der Faserstrang aufgewickelt wird, während des Zeitraumes, in dem er eine einzelne Bahn der Dreh-Taumelbewegung durchläuft, sich um ein ganzes Mehrfaches und einen Bruchteil der vollständigen Umdrehung dreht.

8. Vorrichtung zur Durchfuhrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 t gekennzeichnet durch einen Formkörper, auf dem ein Faserstrang aufwickelbar ist und eine Anordnung zum Zuführen des Faserstranges auf den Formkörper, wobei der Formkörper um seine Längsachse und zusätzlich um eine Dreh-Taumelachse drehbar gelagert ist. . !

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ,

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der Formkörper, auf dem der Paserstrang aufgewickelt wird, eine Trommel ist.

10. Vorrichtung nach. Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel so gelagert ist, daß der Mittelpunkt ihrer Längsachse sich mit der Achse der Dreh-Taumelbewegung in einem spitzen Winkel schneidet.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei unabhängige Antriebsvorrichtungen zum Antrieb des Formkörpers in jede der zwei Bewegungsformen vorge-· sehen sind.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Antriebsvorrichtungen derart verstellbar ist, daß eine Variation des Verhältnisses der Drehung des Formkörpers, auf dem der Faserstrang aufgewickelt wird, zu seiner Taumelbewegung möglich ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch einen festliegenden Ofen für geschmolzenes Glas od. dgl., der oberhalb des Formkörpers angeordnet ist, wobei der Ofen mit öffnungen an seiner Bodenwpnd versehen ist, durch

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welche Glasfaaerstrange abgezogen und direkt auf den Formkörper aufgewickelt werden können.

14. E"bene, rechtwinklige, kompakte Pasermatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge von einer Seitenkante zu der gegenüberliegenden Seitenkante der Matte verlaufen, derart, daß im wesentlichen alle Faserstränge wenigstens einen Teil einer im wesentlichen elliptischen Sinuskurve "bilden, μ deren Gesamtamplitude der Breite der Matte entspricht.

15. Pasermatte nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserstränge eine Reihe von übereinanderliegenden Schichten "bilden, deren jede Bahnen mit einem Muster in Phasengleichheit mit dem Muster jeder vorhergehenden lage heschreiht.

16. Pasermatte nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lagen "bildenden Paserstränge sowohl in Längs- als auch in seitlicher Richtung von den vorhergehenden Pasersträngen gleichförmig in Abstand liegen.

17· Pasermatte nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß etwa in einer Hälfte der Schnittpunkte zwischen sich kreuzenden Pasersträngen einer Lage die in einer Richtung dia-

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gonal verlaufenden ]?aserstrangabschnitte über den entgegengesetzt verlaufenden Paserstrangebschnitten liegen, während sie an die anderen Kreuzungspunkten darunter liegen.