AT204774B

AT204774B - Verfahren und Einrichtung zum gleichzeitigen Verspritzen von Kunststoff und von geschnittenen Fasern

Info

Publication number: AT204774B
Application number: AT145958A
Authority: AT
Original assignee: Cimex Trust Reg Vaduz
Priority date: 1958-01-30
Filing date: 1958-02-28
Publication date: 1959-08-10

Description

Verfahren und Einrichtung zum gleichzeitigen Verspritzen von Kunststoff und von geschnittenen Fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum gleichzeitigen Verspritzen von Kunststoff und von geschnittenen Fasern.

Faserverstärkte Kunststoffe haben ihrer vorzüglichen mechanischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften wegen in allen Industriezweigen Eingang gefunden. Die Verarbeitungstechnik weist aber bisher Mängel auf und besonders für das zeitraubende sogenannte Handauflegeverfahren unter Ver-
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Methode gesucht. Grosse und sperrige Teile, wie Boote, Wannen usw. konnten bisher nur durch das Handauflegeverfahren hergestellt werden.

Es wurde daher schon vorgeschlagen, Schnittfasern und ein Bindeharz getrennt zu verspritzen und im Sprühstrahl zusammenzufügen.

In der Praxis zeigte es sich indessen, dass diese bekannten Einrichtungen und Verfahren Mängel besitzen. Dies besonders dann, wenn bei kalt aushärtenden Kunststoffen mehrere Komponenten getrennt verspritzt und erst im Sprühstrahl nach Austritt aus der Pistole die erforderliche völlige Durchmischung erfahren sollen, Da bekannterweise in die sich treffenden und zu mischenden Kunststoffe auch die Schnittfasern geleitet werden, werden bei diesen Konstruktionen die sich hinsichtlich der einwandfreien Mischung ergebenden Schwierigkeiten sehr erhöht.

Um die Kunststoffkomponenten im Sprühstrahl einwandfrei mischen zu können, ist eine sehr feine Vernebelung derselben erforderlich. Hiebei können zusätzliche Schwierigkeiten durch die bei starker Vernebelung auftretenden statischen Aufladungen kommen. Um fein vernebeln zu können, ist ein hoher Zerstäuberluftdruck erforderlich.

Dies hat zur Folge, dass ein beträchtlicher Kunststoffanteil nicht mit den Fasern zusammen auf die zu beschichtenden Flächen ge- langt, sondern in die Luft geblasen wird. Die unter hohem Zerstäuberdruck stehenden Kunststoff-Sprühstrahlen treffen mit grosser Energie aufeinander und prallen, ohne sich zu mischen, voneinander zum Teil ab. Ungleichmässige Oberflächen, Festigkeiten und Härtezeiten sind die Folge. Treten nun auch noch die von einem grossen Luftvolumen getragenen Schnittfasern in die Mischzone der Kunststoffe ein, so wird die Mischung der Komponenten weiter erschwert und unvollkommen.

Die bekannte vorgeschlagene winklige Anordnung zweier Spritzpistolen zueinander bedingt ein hohes Gewicht und Unhandlichkeit des Spritzgerätes. Bei den bekannten Spritzgeräten, bei denen für jede Kunststoffkompo- nente eine gesonderte Pistole vorgesehen ist und bei denen die Schnittfasern in die sich treffenden Kunststoffkomponenten geführt werden, besteht ein weiterer und schwerwiegender Nachteil. Während die Fasern zusammengeballt und auf eine verhältnismässig kleine Fläche konzentriert auf den zu beschichtenden Grund gelangen, treffen die Kunststoffgemische mit einem weiten Sprühwinkel und eine grosse Fläche erfassend auf diesen auf. Die Fasern sind dabei zwangsläufig nur mit einem Bruchteil des ihnen zugedachten Kunststoffes vermengt und beim Glätten des Laminates ergeben sich Luftpolster, die nur schwer zu entfernen sind.

Sehr grosse Schwierigkeiten, die zur zeitweisen und oft lange anhaltenden Betriebsunterbrechung führen können, ergeben sich aus den oft auftretenden statischen Aufladungen der Schnittfasern und der mit diesen in Berührung stehenden Anlageteile. Die Fasern ballen sich dann im Schneidwerk und in den Schläuchen zusammen und verstopfen diese. Selbst bei klimatisch günstigen Betriebsbedingungen können die beim Zerschneiden der Faserstränge auftretenden Aufladungen zu Ballungen führen und es werden geschlossene Flocken ausgestossen, die aus vielen Einzelfasern bestehen. Eine Durch-

tränkung dieser Flocken beim Passieren des Sprühstrahles der Kunststoffkomponenten ist unmöglich und eine ungleiche Faseranlagerung ist die Folge.

Versuche zeigten, dass mit Hilfe der in der Papier- und Kunststoffindustrie zur Verhinderung statischer Aufladungen üblichen sogenannten Strahlrohre, die eine Ionisierung der umgebenden Luft bewirken, die Aufladungen nicht verhindert werden können. Radioaktive Zellen als Ionenfallen wären wohl wirksam, können aber wegen etwa eintretender Strahlungsschäden nicht verwendet werden. Weitere Versuche zeigten, dass Aufladungen nur in einem engen Bereich kritischer Luftfeuchtigkeitsgehalte auftreten.

Alle aufgeführten Schwierigkeiten, sowohl hinsichtlich statischer Aufladungen als auch ungleichmässiger Mischung der Kunststoffkomponenten werden behoben, wenn bei einem Verfahren bei dem ein ringförmiger Faserstrahl von innen her mit zerstäubtem Kunststoff durchsetzt wird, erfindungsgemäss ein Luftstrom mit einstellbarem Feuchtigkeitsgehalt durch ein Faserschneidwerk strömt und die in einem Schneidwerk anfallenden Fasern einer Spritzpistole zuführt, aus welcher die Fasern austreten und wobei der Kunststoff vor dem Zerstäuben erst gemischt wird.

Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Luftbefeuchter mit der Ansaugseite eines Gebläses verbunden ist, dessen Luftaustritts- öffnung in einen Luftkanal eines Faserschneidwerkes mündet, das über eine Fasertransportleitung mit einem Kanal einer Spritzeinrichtung in Verbindung steht, wobei dieser an sich bekannte Kanal durch zwei parallel zueinander verlaufende zylindrische Wände begrenzt ist, deren innere Wand einen mindestens teilweise kreisförmigen Hohlraum um- schliesst, und dass Zuführungsleitungen für zu mischende Kunststoffe und Zerstäuberluft innerhalb des genannten Hohlraumes angeordnet sind.

Es ist zwar schon eine Einrichtung bekannt geworden, bei welcher die Fasern in einem ringförmigen Strahl ausgestossen werden sollen und wobei der Kunststoff von innen her in den ringförmigen Faserstrahl zerstäubt wird. Diese bekannte Einrichtung hat aber den Nachteil, dass die Zuführung des Kunststoffes mittels eines schräg durch das Faserstrahlrohr verlaufenden Zuführungsrohres geschicht, welches somit ein Hindernis für die Fasern darstellt. Dies wirkt sich insofern nachteilig aus, als die Fasern sich relativ leicht am Kunststoffzuführungsrohr ansetzen und hiebei das Faserzuführungsrohr innerhalb kurzer Zeit vollständig verstopfen können.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dar.

Es zeigt hiebei Fig. 1 eine Faser-Schneideinrichtung mit Luftbefeuchtungsanlage in schematischem Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Spritzpistole nach der Linie C-D in der Fig.

3, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie l-B in der Fig. 2, Fig. 4 einen Schnitt durch ein Detail, Fig. 5 einen Längsschnitt durch ein Schneidwerk in vergrössertem Massstab, Fig.

6 ein Faserstrahlrohr in schräger Ansicht, Fig. 7 einen Kopf einer Spritzeinrichtung mit dem Rohr nach Fig. 6 in schräger Ansicht und Fig. 8 eine Vorderansicht dieses Kopfes.

Einem Gebläse 1 ist ein Gerät 2 vorgeschaltet, das labyrinthförmig ausgebildet ist.

Die angesaugte Luft strömt in Pfeilrichtung durch Kanäle, die von Trennwänden 3 und teilweise in Wasser stehenden Schiebern- gebildet werden. Die Schieber 4 bestehen aus saugfähigem, keramischem Material oder aus aneinandergefügten gelochten Blechen oder Drahtgeweben mit einer Zwischenlage aus
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der Feuchtigkeitsgrad der zu einem Schneidwerk 5 führenden Luft reguliert werden kann.

Die Fig. 1 zeigt ferner dem Schneidwerk 5 zugeordnete Faserstrang-Spulen (Rovings) 6.

Im Schneidwerk 5 (Fig. 5) ist eine angetriebene Transportwalze 7 sowie deren Gegenwalze 8 gelagert. Davor ist eine getrennt angetriebene Messerwalze 9 und deren Gegenwalze 10 angeordnet. Die Walze 10 ist mit einem verschleissfesten Kunststoff ummantelt.

Die beiden Walzenpaare 7,.'3 und 9, 10 sind von einer Leitrippe 11 umschlossen und werden nicht vom Luftstrom beaufschlagt. In die Leitrippe ist eine Strangführung 12 eingesetzt, der die von den Faserstrangspulen 6 (Fig. 1) kommenden Faserstränge zulaufen.

Zwischen den Walzenpaaren sitzt eine Strangführung 13. Die Transportwalzen 7 und.'3 ziehen die Faserstränge 49 von den Spulen 6 ab und führen sie dem Messerwalzenpaar 9 und 10 zu. Die Messer 50 der Walze 9 zerschneiden die Stränge 49, wobei die Länge der anfallenden Schnittfasern von der Anzahl der Messer 50 und von der Drehzahl der Messerwalze 9 bestimmt wird. Die Menge der Schnittfasern wird von der Anzahl der eingesetzten Faserstrangspulen 6 und von der Drehzahl der Transportwalze 7 geregelt.

Um Faseranhäufungen unter dem Walzenpaar 9, 10 zu verhindern, ist der untere Teil der Leitrippe 11 mit einem Schlitz 51 und einer Zunge 14 versehen. Ein Teil der Luft fängt sich an der Zunge , strömt durch den Schlitz 51 und verhindert die Anhäufung von Fasern unter den Walzen 9, 10. Der durch die Leitrippe 11 geteilte Luftstrom vereinigt

sich vor den Schneidwalzen 9, 10 wieder und führt die geschnittenen Fasern über einen Schlauchstutzen 15 und einen aufgesetzten, nicht dargestellten Schlauch einer Spritzpistole zu. Der Schlauch wird zweckmässig aus Kunststoff, z. B. aus Polyvinylchloride hergestellt.

Die Spritzpistole ist mit eng nebeneinander angeordneten Düsen 17 und 18 (Fig. 3) versehen. Die Kunststoffgemische fliessen den Düsen 17, 18 über Anschlüsse 19 und 20 und damit verbundene Rohre 21 und 22 zu. Die Düsen 17, 18 sind durch Düsennadeln 23 und 24 verschliessbar, welche in Stopfbüchsen 25 und 26 geführt werden. Federn 27 und 28 wirken auf die Düsennadeln 23, 24, wobei dieselben die Düsen 17 und M bei unbetätigter Pistole geschlossen halten. Der öffnungsweg der Düsennadeln 23,24 und damit die Menge der austretenden Kunststoffkomponenten können mit Hilfe von Stellschrauben 29 und 30 reguliert werden, welche in einem Steuergehäuse 53 angeordnet sind.

Die beiden Düsensysteme sind mit einem pneumatisch betätigten Kolben 31 mechanisch verbunden. Die Steuerluft für den Kolben 31 tritt durch einen Kanal 32 in die Zylinderkammer 33 ein. Sie wird über nicht dargestellte Magnetventile elektrisch gesteuert.

Die Zerstäuberluft gelangt von einem Anschluss 34 aus über ein Rohr 35 in einen Düsenkopf 52, welchem die Düsen 17 und 18 angeordnet sind. Am Düsenkopf 52 ist ein Mischkopf 36 vorgesehen, welcher mit Bohrungen 37 und 38 versehen ist, die sich mit den Düsenöffnungen decken. Die beiden Bohrungen 37 und 38 münden in eine axiale Bohrung 39 ein, welche die Mischkammer bildet. Die in diese Kammer eintretenden und dort gemischten Harzkomponenten werden von dem vor der Kammer fliessenden Zerstäuberluftstrahl erfasst und zerstäubt. Eine Kappe 40 ist zur Regelung des Lufthpaltes verstellbar um den Mischkopf 36 angeordnet.

Um den beim Abschalten der Pistole noch vor den Düsen 17 und 18 im Mischkopf 36 befindlichen Kunststoff auszustossen, kann die in Fig. 4 gezeigte Konstruktion des Mischkopfes 36 angewendet werden. Der aus einem Stück gefertigte Mischkopf 36 wird mit kleinen Bohrungen 41 und 42 versehen. Diese Bohrungen münden in die Kanäle 37 und 38.

Beim Abschalten der Kunststoffzufuhr durch den Steuerkolben 31 fliesst die Zerstäuberluft, von einem nicht dargestellten Verzögerungsrelais gesteuert, noch kurze Zeit-etwa 1-2 Sekunden-nach und die durch die kleinen Bohrungen 41 und 42 tretende Luft treibt den restlichen Kunststoff aus den Kanälen 37, 38 und der Mischkammer 39 und führt ihn in den Zerstäuberluftstrom.

Da das Schliessen der Düsen 17, 18 und das Abschalten des Schneidwerkes 5 gleichzeitig erfolgen, hat das geschilderte Nachsprühen von Kunststoff den Vorteil, dass auch die noch auf dem Wege vom Schneidwerk 5 zur Pistole befindlichen Schnittfasern mit Kunststoff vermengt werden und nicht unbenetzt ausge- stossen werden.

Die durch einen Schlauchstutzen 16 in die Pistole eintretenden Schnittfasern gelangen in einen Ringkanal 43 und durch diesen zum Düsenkopf 52 der Pistole. Um die Fasern gleichmässig im Ringkanal zu verteilen, kann dieser Leitrippen tragen. Der Ringkanal 43 ist vor dem Düsenkopf 52 etwas verengt. Etwa 8-10 cm vor dem Düsenkopf 52 werden die Schnittfasern in der Luft vom gemischten und dann zerstäubten Kunststoff erfasst und mit diesem gründlich vermengt. Die Fasern werden dabei im Kunststoffsprühstrahl gleichmässig verteilt und so auf den Spritzuntergrund gebracht.

Um eine leichte Reinigung der Pistole zu ermöglichen und um Störungen zu vermeiden, sind möglichst wenige Schraubverbinzungen vorgesehen. Der Düsenkopf 52 wird lediglich durch einen Stehbolzen 44 und eine diesem zugeordnete Schraube 45 gehalten.

Eine sehr zweckmässige Konstruktion, die es ermöglicht, die Spritzpistole, d. h. die Düsennadeln 23, 24 und die Rohre 21, 22 sehr kurz zu halten, zeigen die Fig. 6,7 und 8. Dabei werden die geschnittenen Fasern durch ein Strahlrohr 46 dem Düsenkopf 52 zugeführt. Das Faserstrahlrohr 46 wird nach einer Seite hin U-förmig eingezogen, so dass es die in Fig. 6 gezeigte Form annimmt. In den sich dabei bildenden Hohlraum 48 wird die Spritzpistole eingesetzt, wobei der Düsenkopf etwas über das Strahlrohr 46 hinausragt (Fig. 7). Die Kappe 40 trägt eine Seitendüsse 47.

Ein durch diese Düse 47 fliessender Luftstrahl drängt den Kunststoffstrahl nach oben ab, so dass die in einem U-förmigen Strahl heraustretenden Fasern gleichmässig mit Kunststoff benetzt und durchmischt werden.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung können, wie nachstehend beschrieben, zusammengefasst werden. Der dem Fasertransport dienende Luftstrom wird vor Eintritt in das Schneidwerk soweit mit Feuchtigkeit angereichert, dass statische Aufladungen nicht auftreten können. Eine völlige Durchmischung der Kunststoffkomponenten für sich und mit den Schnittfasern zusammen wird erreicht, indem die Kunststoffkomponenten bereits in der Pistole vermischt und dann erst bei Aus tritt aus dieser zerstäubt werden.

Da bereits das fertige Gemisch in die Zerstäubungszone gelangt, genügt es, wenn unter geringem Zer- stäuberdruck die Kunststoffe nur grob auf-

geschlossen und in Form feinster Tröpfchen versprüht werden. Dadurch werden die bisher störenden Kunststoffverluste vermieden.

Die Schnittfasern treten nicht wie bisher beim Zusammentreffen der ungemischten, fein zerstäubten und winklig zusammengeführten Kunststoffkomponenten von der Mitte her in diese ein ; vielmehr verlassen sie die Pistole in Form eines ring- oder U-förmigen Faserstrahles, in dessen Mitte die völlig vermischten und dann erst zerstäubten Kunststoffkomponenten geführt werden. Um ein Verhärten restlicher Kunststoffanteile im Düsenkopf zu verhindern, werden nach Schliessen der Düsen noch vorhandene Restteile auf einfache und sinnvolle Weise aus- gestossen und zerstäubt.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum gleichzeitigen Verspritzen von Kunststoff und von geschnittenen Fasern, wobei ein ringförmiger Faserstrahl von innen her mit zerstäubtem Kunststoff durchsetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftstrom mit einstellbarem Feuchtigkeitsgehalt durch ein Faserschneidwerk strömt und die in einem Schneidwerk anfallenden Fasern einer Spritzpistole zuführt, aus welcher die Fasern austreten, und wobei der Kunststoff vor dem Zerstäuben erst gemischt wird.

Claims

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftbefeuchter (2) mit der Ansaugseite eines Gebläses (1) verbunden ist, dessen Luftaustrittsöffnung in einen Luftkanal eines Faserschneidwerkes (5) mündet, das über eine Fasertransportleitung (15, 16) mit einem Kanal (43, 46) einer Spritzeinrichtung in Verbindung steht, wobei dieser an sich bekannte Kanal durch zwei parallel zueinander verlaufende zylindrische Wände begrenzt ist, deren innere Wand einen mindestens teilweise kreisförmigen Hohlraum (48) umschliesst, und dass Zuführungsleitungen (19, 20) für zu mischende Kunststoffe und Zerstäuberluft (34, 35) innerhalb des genannten Hohlraumes angeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftbefeuchter (2) aus labyrinthartig angeordneten, herausnehmbaren Schieberwänden (3, 4) besteht, die mindestens teilweise aus einem saugfähigen Material bestehen und mit Wasser gesättigt sind, wobei die Anzahl der Schieberwände (3, 4) nach dem erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt der im Gebläse (1) vorhandenen Luft wählbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, EMI4.1 Messerwalzenpaar (9, 10) aufweist und dass eine Leitrippe (11) vorgesehen ist, die den aus zwei Leitungen bestehenden Luftkanal begrenzt, wobei die Leitungen ausserhalb der Walzenpaare (7, 8, 9, 10) um dieselben herumgeführt und nach der Umführung der Walzenpaare vereinigt sind und in die Transportleitung (15, 16) münden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitrippe (11) unter dem Messerwalzenpaar (9, 10) mit einem Schlitz (51) und einer Zunge (14) versehen. ist, um einen Teil der Luft an einer Messergegenwalze (10) entlang strömen zu lassen 6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von nebeneinander liegenden Strangführungen (12) von aussen in das Schneidwerkgehäuse ragen und durch die Leitrippe (11) bis hn das Transportwalzenpaar (7. 8) geführt sind, um die von Faserstrangspulen (6) kommenden Faserstränge zu den Walzen zu leiten.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Zuführungsleitungen (21, 22) für die zu mischenden Kunststoffe bestimmt und mit ab- EMI4.2 Mischkopf (36) stehen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Austrittsöffnung (17, 18) ein Kanal (37, 38) im Mischkopf (36) zugeordnet ist und diese Kanäle in eine gemeinsame Mischkammer (39) münden.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (37, 38) des Mischkopfs (36) je eine Seitenbohrung (41, 42) aufweisen, um Druckluft in die Kanäle (37, 38) zu leiten und nach Schliessen der Austrittsöffnungen (17, 18) den in den Kanälen befindlichen Kunststoff in die Mischkammer (39) und von dort in die Zerstäubungszone zu fördern.

10. Einrichtung nach Anspruch 7,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an Stösseln (23, 24) angeordnete, die Austrittsöffnungen (17, 18) abschliessende Ventile innerhalb der Zuführungsleitungen (21, 22) vorgesehen sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Steuergehäuse (53) die Zuführungsleitungen (21, 22) und die Stössel (23, 24) gelagert sind.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stössel (23, 24) mit einem pneumatisch betätigbaren, im Steuergehäuse (53) gleitenden Steuerkolben (31) verbunden sind. EMI4.3 <Desc/Clms Page number 5> (35) für die Zerstäuberluft in einen den Mischkopf (36) umschliessenden Raum angeschlossen ist, wobei eine Kappe (40) den Raum begrenzt und an der Vorderkante mit dem Mischkopf (36) einen Ringraum bildet.

15. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal zum Fasertransport in der Spritzeinrichtung einen Ringkanal (43) bildet.

16. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal zum Fasertransport in der Spritzeinrichtung min- destens über einen Teil seiner Länge U-förmig (48) ausgebildet ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusatzluftdüse (47) vor der Kappe (40) angeordnet ist, die eine Ablenkung des ringförmig austretenden Kunststoffgemischstrahles ermöglicht.

18. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportleitung der Faser vom Schneidwerk (5, 15) zur Spritzeinrichtung (16) aus einem Polyvinylchloridschlauch besteht.