Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung poröser Kunststoffplatten
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung poröser Kunststoffplatten, insbesondere von Separatorplatten für Akkumulatoren, vorgeschlagen worden, bei dem das Kunststoffpulver auf eine stetig bewegte Unterlage aufgebracht, auf dieser Unterlage durch eine Erhitzungszone geführt und in dieser gesintert wird, worauf die gesinterte Kunststoffschicht zu einer porösen Kunststoffbahn gepresst und diese vor oder nach Kühlung zu Platten abgelängt wird.
Unter Umständen erweist es sich nun als zweckmässig, die Pressung der Kunststoffschicht, die gewöhnlich nur gewisse Stellen der Schicht erfassen soll, in einer absatzweise arbeitenden Presse vorzunehmen.
Es bereitet dann Schwierigkeiten, den Auftrag des Kunststoffpulvers, der stetig erfolgen soll und daher eine stetige Bewegung der Unterlage erfordert, mit der unstetigen Arbeitsweise der Presse in Einklang zu bringen, weshalb in diesem Spezialfall eine zusammenhängende Kunststoffbahn, die erst nach der Sinterung und Pressung abgelängt wird, praktisch nicht erzeugt werden kann.
Die Erfindung ermöglicht es, bei der Herstellung poröser Kunststoffplatten durch Sinterung von Kunststoffpulverschichten unter Erwärmung und anschlie ssender, zumindest stellenweiser Druckeinwirkung einen stetigen Auftrag der Pulverschicht mit beliebigen, unstetigen Arbeitsvorgängen, insbesondere einem absatzweisen Pressvorgang, zu kombinieren.
Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass das Kunststoffpulver stetig auf aufeinanderfolgende, plattenförmige Unterlagen aufgetragen wird, die auf einer im Kreislauf geführten Bahn mit veränderlicher Geschwindigkeit fortbewegt werden, wobei die einzelnen Unterlagen im Bereiche der Auftragseinrichtung sich infolge einer örtlichen Herabsetzung ihrer Geschwindigkeit lückenlos aneinanderschliessen, hernach aber infolge einer Erhöhung ihrer Geschwindigkeit wieder voneinander getrennt werden, um so die stetig aufgetragene Pulverschicht zu unterteilen und im unterteilten Zustand der Wärme- und Druckbehandlung zuzuführen.
Zur Ausübung dieses Verfahrens wird ein in sich geschlossener Förderweg für die plattenförmigen Unterlagen, der eine Beschichtungszone, eine Erwärmungszone und eine Druckzone umfasst, in einzelne Förderstrecken unterteilt, wobei die vor der Auftragseinrichtung liegende Förderstrecke mit grösserer Vorschubgeschwindigkeit arbeitet, als die im Bereich der Auftragsstelle liegende Förderstrecke, und die hinter der Auftragsstelle folgende Förderstrecke in der Erwärmungszone wieder eine grössere Vorschubgeschwindigkeit hat.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die einzelnen, plattenförmigen Unterlagen, die vor der Beschichtungszone mit gleichen oder unterschiedlichen gegenseitigen Abständen wandern, sich in dieser Zone stauen und sich lückenlos aneinanderreihen, also gleichsam ein zusammenhängendes Förderband bilden, nach der Auftragsstelle aber durch die Geschwindigkeitserhöhung wieder voneinander getrennt werden, bevor noch die Sinterung der Kunststoffschicht eingesetzt hat, so dass sich einwandfreie Trennränder und jeweils gleiche Abstände zwischen den Platten ergeben, und jede beschichtete Platte den nachfolgenden Arbeitsvorgängen, insbesondere der Behandlung in der absatzweise arbeitenden Presse, getrennt zugeführt wird.
Es sei erwähnt, dass bei bekannten, stetig arbeitenden Vulkanisiervorrichtungen für Gummischnüre oder dergleichen und bei stetig arbeitenden Dessiniermaschinen für Bahnen aus thermoplastischem Material im Kreislauf bewegte, plattenförmige Vulkanisierformteile bzw. Dessiniermatrizen angewendet werden, die in der Behandlungszone möglichst gleich mässiger Einwirkung auf das vorgeformte Behandlungsgut lückenlos aneinandergereiht, auf dem Rückführweg aber durch erhöhte Vorschubgeschwindigkeit voneinander getrennt werden. Im Rahmen der Erfindung wird im Gegensatz hierzu die Aneinanderreihung der Unterlagsplatten zur Ermöglichung eines verlustlosen und stetigen Pulverauftrages angewendet und die Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit der Platten erfolgt schon vor oder in der Behandlungszone, um die Platten der Behandlung in voneinander getrenntem Zustand zuzuführen.
Die Erfindung und weitere vorteilhafte Massnahmen im Rahmen derselben sollen nun an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnung genauer beschrieben werden.
Fig. 1 zeigt in schematischer Gesamtansicht eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach der Erfindung, während Fig. 2 in grösserem Massstab die Auftragsstelle für die Pulverschicht und Fig. 3 den Steuermechanismus für den Übergang vom stetigen Vorschub in der Erhitzungszone zum schrittweisen Vorschub in die Presse veranschaulicht.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung umfasst im wesentlichen eine Auftragszone A, eine Erhitzungszone B und eine Presszone C, durch die eine in sich geschlossene Förderbahn verläuft. Die Auftragseinrichtung ist nur schematisch durch einen Aufgabetrichter 1 veranschaulicht, der mit dem aufzutragenden Pulver beschickt wird und mit seiner Mündungs öffnung der zu beschichtenden, plattenförmigen Unterlage 2 zugekehrt ist. Diese Formplatten werden zweckmässig im Bereich der Auftragsstelle auf einer schiefen Bahn nach unten bewegt, die gegen die Waagrechte einen Winkel 10 bis 200, vorzugsweise von 1 5o, einschliesst. Die Zuführung der Platten erfolgt mit Hilfe eines relativ rasch laufenden Förderbandes 3.
Am Ende dieser Förderbahn werden die Platten 2 von langsamer laufenden Vorschubwalzen 4 erfasst und dadurch abgebremst, so dass sie lückenlos aneinandergereiht werden und wie eine geschlossene Bandunterlage unter dem Aufgabetrichter 1 vorbeiwandern. Hier erfolgt die stetige Beschichtung. Die beschichteten Platten werden durch die nachfolgenden Platten mit Hilfe der Vorschubwalzen 4 weitergeschoben, bis sie auf ein relativ rasch bewegtes Förderband 5 auflaufen und dadurch wieder voneinander getrennt werden.
Das Förderband 5 fördert die beschichteten Platten in Abständen durch einen in mehrere, beispielsweise vier Kammern geteilten Tunnelofen 6, der mit wärmeisolierten Doppelwänden ausgestattet ist und dessen Kammern durch elektrische Widerstandsheizungen 7 von unten und gegebenenfalls auch von oben her der Reihe nach beispielsweise auf Temperaturen von 275, 300, 300 und 2500 gehalten werden. Zweckmässig werden die einzelnen Kammern mit getrennten Thermostatreglern ausgestattet. Das Förderband 5 ist als Kettenrost mit dünnen Roststäben ausgebildet, damit die Erwärmung der beschichteten Platten von unten her nicht behindert wird. Zum Antrieb des Förderbandes dienen z. B. Kettenräder, die ausserhalb des Ofens liegen und vorzugsweise mit einem regulierbaren Motor gekuppelt sind. Der Rücklauf des Förderbandes erfolgt unter dem Ofen.
Hinter dem Ofen ist eine später noch genauer beschriebene, ruckweise arbeitende Vorschubeinrichtung 8 vorgesehen, welche die aus dem Ofen austretenden, beschichteten Platten erfasst und im heissen Zustand schrittweise der Presse 9 zuführt, deren Arbeitsweise zugleich von dieser Vorschubeinrichtung 8 gesteuert wird. Unmittelbar vor Beendigung der Pressung beginnt eine Abkühlung der Platten, z. B. durch Einlass von Kühlwasser in die hohl ausgebildeten Pressstempel. Diese Abkühlung kann so lange andauern, bis die Platten mit den fertiggepressten Schichten durch die jeweils nachfolgenden Platten aus der Presse herausgeschoben werden. Hierauf werden die Platten von einem Förderband 10 erfasst, auf dem von Hand die Abnahme der fertigen Kunststoffplatten von den Formplatten 2 und eine Reinigung der Formplatten stattfindet.
Die leeren und gereinigten Platten 2 werden sodann von einem Kettenelevator 11 erfasst und angehoben. Der Oberteil des Kettenelevators ist schräg geführt, so dass die Platten von den Tragkonsolen des Elevators abgleiten und über nachgeschaltete Kettenförderer 12, 13, 14 und eine Umkehrwippe 15 zum Förderband 3 vor der Auftragseinrichtung A zurückbefördert werden können, worauf sich der geschilderte Arbeitskreislauf wiederholt.
In Fig. 2 sind die Förderstrecken vor der Auftragsstelle der Pulverschicht, im Bereich dieser Auftragsstelle und hinter ihr im grösseren Massstab dargestellt, so dass das Zustandekommen der Geschwindigkeitsänderungen beim Übergang zwischen diesen Förderstrecken und die damit verbundene, lückenlose Aneinanderreihung der Platten 2 vor der Auftragseinrichtung bzw. die nachfolgende Trennung der Platten deutlich erkennbar ist. Im praktischen Betrieb hat sich eine Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeit der Walzen 4 um 10 bis 15% gegen über der Geschwindigkeit der Förderbänder 3 und 5 bewährt. Die Antriebe aller Förderstrecken sind zweckmässig zwangläufig miteinander gekuppelt, so dass das gewünschte Geschwindigkeitsverhältnis zwischen den einzelnen Förderstrecken bei einer Änderung der Durchlaufsfrequenz aufrechterhalten bleibt.
Fig. 3 zeigt schematisch eine mögliche Ausführungsform der Einrichtung, welche den stetigen Vorschub der aus dem Ofen 6 austretenden Platten 2, der durch das Förderband 5 bewirkt wird, in einen schrittweisen Vorschub zur hydraulischen Presse 9 umwandelt. Beim Austreten einer Platte 2 aus dem Tunnelofen 6 wird durch einen Fühlhebel 20 über einen nicht dargestellten, elektrischen Steuerkreis ein Impuls zur Steuerung eines Wendemotors 21 abgegeben. Der Wendemotor treibt über eine Kette 22 und ein Kettenrad 23 eine über Kettenräder 24, 25 geschlungene, endlose Kette 26 derart an, dass sich ein auf dieser Kette befindlicher Mitnehmer 27 in Richtung zum Ofen bewegt. Dieser Mitnehmer greift in einen Steuerarm 28, der an einer zwischen Rollen 29 verschieblichen Stange 30 befestigt ist, und nimmt diesen Steuerarm in Richtung zum Ofen mit.
Eine am untern Ende des Steuerarmes angeordnete Klinke 31 streicht dabei zunächst über einen zweckmässig vorstehenden Randstreifen der jeweils aus dem Ofen 6 austretenden Formplatte 2 und fällt dann hinter dieser ab. Im gleichen Zeitpunkt läuft der Arm 28 gegen einen Fühler, der einen Impuls zur Umsteuerung des Wendemotors 21 erzeugt, worauf sich der Arm 28 in der entgegengesetzten Richtung, dass heisst vom Ofen weg bewegt, wobei die von der Klinke 31 erfasste Platte 2 mitgenommen wird. Diese Bewegungsphase ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet. Am Ende der Vorschubbewegung verlässt die Platte 2 das Förderband 5 und tritt zwischen die offenen Stempel der Presse 9 ein; gleichzeitig schiebt sie die vorher in der Presse behandelte Platte aus der Presse heraus.
Am Ende der Bewegungsbahn stösst der Arm 28 wieder gegen einen Fühler, der wieder einen Steuerimpuls zur Umsteuerung des Wendemotors 21 auslöst.
Um die Betätigung der Presse mit der ruckweisen Vorschubbewegung der Platten 2 zu synchronisieren, ist ein Hebelarm 32, der die Steuerventile der Presse betätigt, über eine Schubstange 33 mit einem Winkelhebel 34 verbunden, der seinerseits über eine Schubstange 35 mit einem weiteren Winkelhebel 36 in Verbindung steht. Die freien Winkelarme 37 und 38 dieser Winkelhebel ragen in die beiden Endstrekken der Bewegungsbahn eines am Arm 28 befestigten Steuerzapfens 39 derart hinein, dass die Winkelhebel jeweils am Ende jeder Verschiebungsbewegung verstellt werden, was die erforderliche Betätigung der Steuerventile der Presse 9 nach sich zieht.
Als Ausgangsmaterial für das Verfahren gemäss der Erfindung eignen sich alle sinterungsfähigen Kunststoffpulver, wie Pulver aus Polyvinylverbindungen, z. B. Polyvinylchlorid oder -acetat, Polyvinylcarbazol und Polystyrol, ferner Polyverbindungen der Acrylsäure oder Methacrylsäurereihe, Polymethacrylsäureester sowie sonstige Polymerisate, Polymerisatgemische oder Mischpolymerisate solcher und ähnlicher Verbindungen.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel lässt natürlich im Rahmen der Erfindung verschiedene Abwandlungen zu. Beispielsweise können anstelle von ebenen Formplatten 2 auch zylindersektorförmige Platten verwendet werden, die Teile einer Trommel bilden und im Bereich der Auftragsstelle lückenlos aneinandergereiht, ausserhalb dieses Bereiches aber durch Erhöhung ihrer Winkelgeschwindigkeit voneinander getrennt werden, so dass sie in Abständen durch eine Erwärmungszone und eine Presszone geführt werden können und infolge dieser Abstände auch die Einfügung einer unstetig arbeitenden Vorschubstrecke im Bereich einer Presse ermöglichen.