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Die Erfindung betrifft verbesserte Vibrationsförderrinnen, insbesondere Vibrationsförderrinnen für den Transport von nassen, geschnittenen Fasern, insbesondere Glasfasern, zwecks Reduzierung des Bulkvolumens der Faser-Endprodukte, bevorzugt der Glasfaser-Endprodukte.
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Geschnittene Faser, insbesondere Glasfasern werden für die Verstärkung von thermoplastischen Kunststoffen eingesetzt. Geschnittene Glasfasern werden produziert indem man eine Glasschmelze durch eine Düsenplatte mit einer Vielzahl von Löchern fließen läßt, die so entstandenen dünnen Glasströme zu Filamenten verspinnt, während dessen in einem ersten Schritt Kühlwasser und in einem zweiten Schritt eine Schlichte auf Wasserbasis appliziert wird, die Filamente auf einer Umlenkrolle zu einem Strang zusammenbringt, mit einer Maschine, die sowohl die Stränge abspinnt als auch schneidet, die Stränge auf die gewünschte Länge schneidet, die nassen, geschnittenen Faserstränge zu einer Trockenanlage transportiert, die Fasern trocknet und schließlich die getrockneten Fasern verpackt.
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Die Schlichte die auf die Fasern aufgebracht wird dient unter anderem dazu, das Auseinanderfallen der geschnittenen Stränge nach der Trocknung zu verhindern, da dieser unerwünschte Effekt zu einer Zunahme des Anteils an Einzelfilamenten im Endprodukt und deswegen zu einer Zunahme des Bulkvolumens des Endproduktes führt, was letztendlich dessen Weiterverarbeitung schwieriger macht und dessen Transport verteuert.
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Bedingt durch die hohen Geschwindigkeiten und großen Kräfte, die durch die Schneidemaschinen auf die Glasfaserstränge ausgeübt werden, können die geschnittenen Glasfaserstränge schon direkt nach dem Schneiden, d. h. in nassem Zustand, auseinander fallen. Hierdurch erhöht sich das Risiko der Filamentbildung während der Trocknung und als Folge dessen ein unerwünschtes Zunehmen des Bulkvolumens des Endproduktes.
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Zur Lösung dieses Problems schlägt der Stand der Technik vor, die nassen, geschnittenen Glasfaserstränge einem Vermischungsschritt zu unterwerfen, wobei die nassen, geschnittenen Stränge direkt nach dem Schneiden für eine bestimmte Zeit intensiv miteinander in Kontakt gebracht werden, so dass die kleinen Filamente, die während des Schneideprozesses gebildet werden, wieder zu größeren Agglomeraten „zusammenkleben”. Durch diesen Agglomerationseffekt wird das Risiko der Filament- und Flusenbildung nach der Trocknung der Fasern erheblich reduziert und es verringert sich gleichzeitig das Bulkvolumen des Endproduktes. Diesen Effekt erzielt man durch Techniken, beispielsweise durch Taumelverfahren wie sie aus
US 5 868 982 A ;
US 5 945 134 A und
US 6 659 756 B2 bekannt sind oder durch Vibrationsverfahren wie sie aus
US 4 840 755 A ;
US 6 743 386 B2 und
US 2004/0 089 966 A1 bekannt sind.
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Nachteil dieser Techniken ist, dass es zum Einsatz von Geräten kommt die entweder neu entwickelt werden müssen oder in einer Glasfaserproduktion eher unüblich sind. Hierdurch ist die Integration dieser Geräte in einer bestehenden Glasfaserproduktion aus wirtschaftlicher und praktischer Hinsicht benachteiligt.
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Aus
US 3 362 524 A ist ein Schwingförderer auf Basis eines in Längsrichtung sich erstreckendem Grundrahmen bekannt.
US 3996032A beschreibt einen Schwingförderer unter einem Trockenapparat für Kurzglasfasern.
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Aus
US 2007/0 057 404 A1 ist eine Vibrationsförderrinne für den Transport nasser, geschnittener Fasern bekannt, wobei diese direkt nach dem Schneiden der Fasern eingesetzt wird und auf dieser Leitbleche in bestimmter Ausrichtung installiert sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Reduzierung des Bulkvolumens von getrockneten und geschnittenen Fasern, bevorzugt Glasfasern, zu entwickeln, die durch Modifizierung bereits kommerziell verfügbarer Apparate ermöglicht wird und die normalerweise bereits bei der (Glas-)Faserproduktion eingesetzt werden.
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Für den Transport von nassen, geschnittenen Faser, bevorzugt Glasfasern, werden bisher sowohl Bandförderer als auch Vibrationsförderrinnen benutzt.
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Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine bestehende Glasfaserproduktionslinie mit minimalen Aufwand so modifiziert werden kann, dass eine erhebliche Reduktion des Bulkvolumens des Endprodukts erreicht wird, indem beim Transport von nassen, geschnittenen Glasfasern direkt nach dem Schneiden eine Vibrationsförderrinne eingesetzt wird auf der in einer bestimmten Ausrichtung Leitbleche installiert werden.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vibrationsförderrinne für den Transport von nassen geschnittenen Fasern, bevorzugt Glasfasern, wobei diese direkt nach dem Schneiden der Fasern eingesetzt wird und auf dieser Leitbleche in einer bestimmten Ausrichtung installiert sind, indem die Leitbleche senkrecht zum Produktstrom alternierend versetzt angeordnet sind.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Glasproduktionslinie, die wenigstens eine solche Vibrationsförderrinne enthält.
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1 zeigt schematisch die Modifikation, wobei die Ansicht jeweils von oben eine Vibrationsförderrinne im unmodifizierten Zustand (A) mit den erfindungsgemäßen Leitblechen (B) und mit den erfindungsgemäß bevorzugt angeordneten Leitblechen (C) zeigt.
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Die Leitbleche werden versetzt angebracht wodurch sich Barrieren für den Produktstrom bilden. Überraschenderweise bildet sich an diesen Leitblechen eine derartige Verwirbelung des Produktes dass – ggf. teilweise – auseinander gefallene Stränge wieder zusammenkleben. Um eventuelle „tote Zonen” in denen das Produkt sich eventuell anhaftet zu vermeiden, werden die Leitbleiche vorzugsweise in einem „Fischgrätenmuster” angebracht (C).
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Der Vorteil der erfindungsgemäß einzusetzenden Vibrationsförderrinnen liegt in der Möglichkeit der Anzahl, Größe, Form und Ausrichtung der Leitbleche. Diese können derart eingestellt werden, dass die Reduzierung des Bulkvolumens bei jedem gegebenem Produktstrom erzielt wird.
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Jeder kommerziell verfügbare Vibrationsförderer ist im Prinzip geeignet für die erfindungsgemäße Modifikation, beispielsweise Vibrationsförderer der Baureihe FRU-DV der Fa. VIBRA-SCHULTHEIS Maschinentechnik, Offenbach, Deutschland. Für die Förderung von nassen, geschnittenen Glasfasern werden die Foerderrinnen vorzugsweise mit einem Kunststoff ausgekleidet, beispielsweise PTFE (Polytetrafluorethylen).
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Die erfindungsgemäß modifizierte Vibrationsfoerderrinne kann horizontal oder ein wenig geneigt in bestehende Produktionslinien eingepasst werden, um die Durchströmung des Produktes zu beeinflussen.
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Die erfindungsgemäß auf der Vibrationsfoerderrinne anzubringenden Leitbleche können mit jeder Befestigungstechnik, beispielsweise durch Schrauben, Schweißen oder Klemmen angebracht werden. Vorzugsweise werden die Leitbleche auf dem Vibrationsförderer geklemmt um maximale Flexibilität zu gewährleisten.
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Die Leitbleche können aus jedem Werkstoff hergestellt werden, beispielsweise aus Metall, Holz oder Kunststoff. Vorzugsweise werden die Leitbleche aus Metall, besonders bevorzugt aus (Edel-)Stahl oder Aluminium hergestellt. Besonders bevorzugt werden die Leitbleche aus Metallblech geschnitten, wobei die Seite die mit dem Produkt, in Kontakt tritt mit einem Kunststoff, beispielsweise PTFE beschichtet wird.
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Die Anzahl, Größe, Ausrichtung, Abstand zueinander und Form der Leitbleche werden im Allgemeinen so gewählt, dass ein ausreichender Produktstrom entlang des Vibrationsförderers erreicht wird, wobei sich ausreichend Verwirbelungen bilden um den gewünschten Effekt zu erzielen.
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Vorzugsweise werden mindestens 2 Leitbleche nacheinander versetzt installiert, besonders bevorzugt werden aber mindestens 4 Leitbleche nacheinander versetzt installiert. Die Obergrenze zu installierender Leitbleche wird durch die Länge der Vibrationsförderrinne begrenzt. Je länger die Vibrationsförderrinne desto mehr Leitbleche können installiert werden.
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Die Form der Leitbleche wird so gewählt, dass ein ausreichender „Verwirbelungseffekt” erzielt wird. Die Oberfläche der Leitbleche kann gerade oder gekrümmt sein. Vorzugsweise sind die Leitbleche gerade (einfacher) und unter einem Winkel von zwischen 45° und 90°, vorzugsweise zwischen 60° und 85° auf dem Boden der Vibrationsfoerderrinne angebracht um einem effektiven Verwirbelungseffekt zu erzielen.
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Der Wassergehalt der geschnittenen Faserstränge soll dabei ausreichen um die auseinander gefallenen Stränge wieder zusammenzukleben. Bevorzugt ist ein Wassergehalt der geschnittenen Faserstränge > 5 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 9–16%
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Die erfindungsgemäß modifizierten Vibrationsförderrinnen können im Prinzip in jeder Produktionslinie für geschnittene Faserstränge integriert werden, vorausgesetzt dass ein Transportschritt für nasse, geschnittene Fasern vorhanden ist. Bevorzugt sind die Produktionslinien wo dieser Transportschritt schon mit bestehenden Vibrationsförderrinnen ausgestaltet ist.
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Weiterhin ist die Erfindung besonders effektiv in Produktionslinien für geschnittene Glasfasern, wo die Glasfasern gleichzeitig in einer Maschine abgesponnen und geschnitten werden. Diese Produktionslinien sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise beschrieben in
US 6 659 756 B2 oder
US 2004/0 089 966 A1 .
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Im Wesentlichen besteht eine Glasfaser-Produktionslinie (2) aus:
- – Mehreren Düsenplatten mit einer Vielzahl von Löchern (so genannten Bushings) (1) wodurch eine Glasschmelze, vorzugsweise E-Glas fließt und eine Vielzahl von Filamenten (2) bildet
- – Ein Applikatorsystem (3) um ein Bindemittel oder Schlichte auf die Glasfilamente (2) zu tragen
- – Eine Umlenkrolle (4) die die Filamente in einem Strang (5) vereinigt
- – Eine Schneidmaschine (6) die die Stränge (5) gleichzeitig abspinnt und schneidet
- – Eine Transportvorrichtung (8), (9) und (10) beispielsweise bestehend aus:
- – Einer ersten, kurzen Vibrationsfoerderrinne (8) die die nassen geschnittenen Fasern (7) auffängt
- – Einer zweiten, Hauptvibrationsförderrinne (9) die die nassen, geschnittenen Fasern transportiert
- – Einer dritten, kurzen Vibrationsfoerderrinne (10) die die nassen, geschnittenen Glasfasern gleichmäßig einer Trockenanlage zuführt
- – Einer Trockenanlage (11) die die nassen, geschnittenen Fasern trocknet bis ein Wassergehalt von < 0,05 Gew.-% erreicht wird und das aufgetragene Bindemittel aushärtet, vorzugsweise einem Vibrationstrockner
- – Einer Empfangsstelle (13) um die getrockneten, geschnittenen Fasern (12) aufzufangen.
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Das Bindemittel das auf die Filamente aufgetragen wird kann im wesentlichen von jedem Typ sein der geeignet ist für die Produktion von geschnittenen Glasfasern, vorausgesetzt dass das Bindemittel die Faserstränge nach der Trocknung zusammenhält in einem Maße das vom Fachmann als ausreichend beurteilt wird. Solche Bindemittel werden beispielsweise in
EP 0 603 376 A1 beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren zur Reduzierung des Bulkvolumens geschnittener Fasern, bevorzugt geschnittener nasser Fasern, besonders bevorzugt geschnittener, nasser Glasfasern wobei wenigstens eine erfindungsgemäße Vibrationsförderrinne im Herstellungsprozess eingesetzt wird.
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Folgende nicht begrenzende Beispiele zeigen Vorrichtungen, die zum Belegen der in den Patentansprüchen dargelegten Erfindung dienen.
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Beispiele
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Vergleichsbeispiel
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Als Vergleich wird das Produkt einer Produktionslinie für geschnittene Glasfasern genommen, im wesentlichen wie oben und in beschrieben, mit folgenden Merkmalen
- • Durchsatz: 400 kg/hr
- • Schnittlänge: 4,5 mm
- • Wassergehalt der nassen, geschnittenen Glasfaserstränge nach dem Schneiden: 9,1%
- • Hauptvibrationsrinne (9): FRU 400/5 DV der Fa. VIBRA-SCHULTHEIS Maschinentechnik GmbH, Offenbach, Deutschland mit folgenden Abmessungen: Länge der Rinne: 400 cm; Breite der Rinne: 50 cm, Tiefe der Rinne: 25 cm; Vibrationsfrequenz: 50 Hz ohne Leitbleche
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Das Produkt dieser Produktionslinie hat ein Bulkvolumen von 1,8 cm3/g
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Beispiel (erfindungsgemäß)
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Die gleiche Produktionslinie aus dem Vergleichsbeispiel wird genommen, mit weiterhin gleichem Produkttyp und -Durchsatz sowie gleichem Wassergehalt, mit dem Unterschied, dass auf der Hauptvibrationsrinne (9) 6 der erfindungsgemäßen Leitbleche geklemmt werden wie in 3 dargestellt. Der Abstand D zwischen die Leitblechen auf einer Seite ist ca. 100 cm. Die Leitbleche werden gleichmäßig versetzt angebracht, wodurch der Abstand von 2 Leitblechen nacheinander ca. 50 cm ist. Der Winkel α zwischen Leitbleich und Rinnenboden ist ca. 55° und der Winkel β zwischen Leitblech und Rinnenseite ist ca. 115° Die Leitbleche selber sind aus Aluminiumblechplatten von 0,6 mm Dicke wie in 4 gezeigt; Die Abmessungen sind: H = 25 cm; L = 37 cm; AD = 15 cm; AB = 34 cm; DE = 25 cm; GJ = 20 cm; Die Fertigung ist wie folgt (5): Entlang EF wird das Blech eingeschnitten, der Teil DFGK wird so umgebogen dass der Winkel ADG ca. 125° ist; Der Teil EBCF wird umgebogen so dass der Winkel ABC ca. 90° ist; Teil EFJK wird so umgebogen dass der Winkel GJK ca. 110° ist. Diese Beschreibung ist für ein Leitblech, das auf der rechten Seite der Förderrinne angebracht wird. Für Leitbleche die auf der linken Seite angebracht werden, ist der Bauplan gespiegelt.
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Gefunden wurde, dass die nassen, geschnittenen Glasfasern sich während ihrer Bewegung über das Blech an bestimmten Stellen der Leitbleche anhäufen wodurch sie für eine bestimmte Zeit intensiv miteinander vermischt werden. Nach der Trocknung hat das Produkt dieser Produktionslinie ein Bulkvolumen von 1,4 cm3/g; d. h. die Leitbleche führen zu einer Reduzierung des Bulkvolumens von mehr als 20%
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Die Pfeile in den 1 und 3 zeigen den Produktstrom an.
