DE1645387B2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines polymerisierbaren organischen Monomers zu steifen Platten - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Seit vielen Jahren besteht ein großes Interesse am Guß von polymerischen Zusammensetzungen, und es wurden für diesen Zweck viele Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen und entwickelt. Ein sehr großer Anteil dieser Entwicklungsarbeit war auf den Guß von akrylischen und anderen polymeriserbaren ungesättigten organischen Materialien gerichtet.

Nach einem höchst erfolgreichen und weitverbreiteten Verfahren erfolgt der Guß des flüssigen Monomers zwischen zwei steifen Platten oder Blechen, die am Umfang mit einer Abdichtung aus einem biegsamen Material versehen sind, um die Schrumpfung zu kompensieren, die während der Polymerisation eintritt, wobei die Anordnung in ein Bad aus heißem Wasser eingetaucht oder in einen Heißluftofen eingetragen wird während der Zeit, die zum Durchführen der thermischen Polymerisation erforderlich ist. Das heiße Wasserbad stellt natürlich die Quelle für Hitze und Druck dar. Dieses Verfahren ist als Zellenguß bekanntgeworden, aber weist trotz weiter Verbreitung alle Nachteile eines Badverfahrens auf, nämlich eine erhebliche Stillstandszeit zwischen den Gußarbeiten, Größenbeschränkungen, Schwierigkeiten bei der Gütekontrolle infolge unbeabsichtigter Änderungen des Druckes, der Temperatur, der Zusammensetzung usw.

Aus der sich auf den fortlaufenden Guß beziehenden amerikanischen Patentschrift 25 00 728 ist es bekannt, zwei endlose Bänder so anzuordnen, daß sie einen senkrechten Abstand voneinander haben, wobei der unten verlaufende Trum des oberen Bandes und der oben verlaufende Trum des unteren Bandes im wesentlichen narallcl /ueinatuler sind und als Vorrich-

tung für den fortlaufenden Guß benutzt werden können. Bei einer für gewerbliche Zwecke geeigneten Bemessung der Vorrichtung, d.h. mit einer Breite von 1.5 m und einer Länge von 30 m, zeigte sich, daß der Abstand zwischen den Bändern und die Ebenheit bei einer Benutzung in der in der genannten Patentschrift beschriebenen Weise nicht aufrechterhalten werden kann, so daß die Dicke des fertigen Erzeugnisses nicht unter Kontrolle gehalten werden kann und eine ungleichmäßige Dicke die Folge ist. Diese Schwierigkeit ergibt sich besonders dann, wenn endlose Bänder aus nichtrostendem Stahl verwendet werden. Die Schwierigkeit, zwischen den sich bewegenden Bändern den ordnungsgemäßen Abstand aufrechtzuerhalten, ist eine Folge des Umstandes, daß der untere Trum des oberen endlosen Bandes nicht von unten abgestützt werden kann und nach unten gegen den oberen Trum des unteren Bandes durchzuhängen sucht. Der Versuch, den natürlichen Durchhang des unteren Trums des oberen Bandes durch eine hohe Bandspannung nicht merkbar werden zu lassen, führt bei Vorrichtungen von einer für gewerbliche Zwecke vernünftigen Größe, wenn überhaupt möglich, zu außerordentlich großen Zugbelastungen an den Endwalzen und daher zu sehr hohen Festigkeitsanforderungen bei dem Gestell der Maschine.

Es ist daher die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, bei einer derartigen Vorrichtung die durch die Zugspannung der Förderbänder an den Stützwalzen aufzunehmenden Stützkräfte zu verringern, um eine leichte und billigere Bauweise für das Maschinengestell zu erzielen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs angegebene Merkmalskombination gelöst. Erfindungsgemäß wird der natürliche Durchhang der Förderbänder in Kauf genommen und auf diese Weise das Gießbett definiert. Dies verringert die auftretenden Spannungen ganz wesentlich und verringert somit auch die Größe der gesamten Vorrichtung. Der natürliche Durchhang der Endlosbänder wird absichtlich in Kauf genommen, um die Spannungen zu erniedrigen, die notwendig wären, um das Förderband in konventioneller Weise gerade oder doch wenigstens nahezu gerade zu halten. Somit wird es sehr viel leichter, die Toleranzen einzuhalten, die für das herzustellende Produkt zu beachten sind.

Nachdem der natürliche Durchhang eines jeden Förderbandes bei einer akzeptablen Spannung eingestellt worden ist, werden die Bänder um ein geringes Maß zusätzlich verstellt, um dem Gießbett eine gewisse Dimensionsstabilität zu erteilen. Dies bedeutet, daß das obere Band etwas stärker gespannt wird als bei der Bestimmung des natürlichen Durchhanges vorgesehen ist, auf dessen Kurve es durch die Walzen festgelegt ist. Diese zusätzliche Spannung stellt sicher, daß der untere Trum des oberen Bandes sich genau auf derjenigen Bahn bewegt, die durch die oberen Walzen bestimmt wird. Diese genaue Anpassung des Bandes an die Walzenbahn wird aufrechterhalten, obwohl sich gewisse Druckänderungen in dem polymerisierenden Material innerhalb des Gießbettes im Laufe der Vorwärtsbewegung durch das Gießbett ergeben. Bei dem oberen Trum des unteren Bandes wird eine etwas geringere Spannung vorgesehen als zum Einnehmen derjenigen Kurve des natürlichen Durchhanges notwendig wäre, auf die die unteren Walzen eingestellt sind. Diese Maßnahme tragt ebenfalls dazu bei, daß der obere Trum des unteren Bandes sich positiv an die unteren Walzen

anlegt. Diese zusätzliche Last für die obere bzw. untere Stützwalze wird jedoch ohne Schwierigkeiten aufgenommen, weil die zusätzlichen Belastungen nur eine geringfügige Abweichung von dem Zustand darstellen, der sich einstellt, wenn die Förderbänder genau auf der Kurve des natürlichen Durchhanges verlaufen. Nach alledem sind die Belastungen der Walzen sowie der gesamten Vorrichtung auf ein Minimum herabgeclrückt.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 a eine Seitenansicht der Vorrichtung, wobei die von den sich bewegenden Bändern gebildete: Bahn deren natürlichem Durchhang entspricht,

Fig. Ib eine Seitenansicht des übrigen Teiles der in der Fig. la dargestellten Vorrichtung,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in der Fig. la,

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 3-3 in der Fig.2, der die sich bewegenden Bänder als Seitenansicht zeigt,

F i g. 4 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 4-4 in der Fig. Ib, der die sich durch den Nachhärtungsofen bewegenden Bänder zeigt, und die

F i g. 5 einen senkrechten Schnitt nach der Linie 5-5 in der Fig.4, der die sich durch den Nachhärtungsofen bewegenden Bänder als Seitenansicht zeigt.

Wie in den Fig. la und Ib dargestellt, weist die Vorrichtung ein oberes Förderband 11 und unter diesem ein unteres Förderband 12 auf. Das obere Band 11 wird von den Walzen 13 und 14 getragen, während das; untere Band 12 von den Walzen 15, 16 und 17 getragen wird. Wie am besten aus der Fig. la zu ersehen ist, ist das untere Förderband 12 etwas langer als das obere Band 11, wodurch ein freiliegender Bezirk 18 geschaffen wird, der zur Zuführung für das flüssige Monomer zwischen den Walzen 13 und 16 dient. Die Stützpfosten 19 mit den Walzen 20 und 21 stellen eine zusätzliche Abstützung der Förderbänder 11 und 12 dar. Die Walze 14 ist auf einer verschieblichen Unterlage 22 gelagert, die mit einem Kolben 23 verbunden ist. Die von den Walzen 13, 14 auf das Endlosband 11 ausgeübte Spannung kann durch Betätigen des Kolbens 23 eingestellt werden, der die Unterlage 22 und die Walze 14 bewegt. Ebenso ist die Walze 15 auf einer verschieblichen Unterlage 24 gelagert, die mit einem Kolben 25 verbunden ist, so daß auch die von den Walzen 15, 17 auf das Förderband ausgeübte Spannung eingestellt werden kann. Die Walzen 14 und 17 werden von dem Motor 26 über die Ketten 27 und 28 angetrieben.

In den Fig. la und Ib ist ferner das Gehäuse 29 für die Spritzeinrichtung, mit deren Hilfe die Hitze (heißes Wasser) für die Polymerisation des Monomers zugeführt wird, sowie das Gehäuse 30 des Nachhärtungsofens dargestellt. Wie aus den F i g. 2 und 3 zu ersehen ist, umschließt das Gehäuse 29 eine Reihe von Spritzeinrichtungen, von denen einige oberhalb des unteren Trums des oberen Bandes 11 und einige unterhalb des oberen Trums des unteren Bandes 12 angeordnet und allgemein mit 31 bzw. 32 bezeichnet sind.

Zwischen den Bändern 11 und 12 sind Dichtungen 50 und 51 vorgesehen, die ein Durchsickern der polymerisierbaren Zusammensetzung zwischen den Eländern verhindern. Eine Reihe von Walzen 37 ist oberhalb des unteren Trums des Bandes 11 und eine Reihe von Walzen 38 unterhalb des oberen Trums des Bandes 12 vorgesehen. Die Walzen 38 stützen das Band 12 ab und halten dieses in der gewünschten geneigten Bahn. Wie bereits erwähnt, wird der Abstand zwischen den Bändern 11 und 12 von dem Druck aufrechterhalten, der von dem zwischen den Bändern 21, 12 gegossenen Material ausgeübt wird. Es hat sich jedoch überraschenderweise gezeigt, daß selbst bein) Gießen von dünnen Platten oder Folien der Druck ausreicht, um Unregelmäßigkeiten zu verursachen, sofern nicht die Walzen 37 vorgesehen werden, die das Band 11 in der gewünschten geneigten Bahn halten, die allgemein parallel zum Band

ίο 12 verläuft. Da bei der Polymerisation im allgemeinen ein Schrumpfen erfolgt, muß dieser Vorgang dadurch kompensiert werden, daß die Bänder 11, 12 veranlaßt werden, eine Bahn zu verfolgen, die sich in demselben Ausmaß verengt, wie sich die Dicke als Folge der durch die Polymerisation verursachten Schrumpfung vermindert. Zu diesem Zweck werden genau einstellbare Lagerungen für die Walzen 37 vorgesehen; jedoch können auch andere Mittel, z. B. federbeaufschlagte Lagerungen, vorgesehen werden. Die Walzen 37 und iH werden so angeordnet, daß sie ein quadratisches Muster bilden, d. h. jede Walze 37, 38 weist von den benachbarten Walzen 37, 38 sowohl in der Längs- als auch in der Querrichtung den gleichen Abstand auf.

Die Fig.4 und 5 zeigen den Nachhärtungsabschnitt, der von dem Gehäuse 30 umgeben ist. Wie in der F i g. 5 dargestellt, grenzt das Gehäuse 30 an den Gehäuseabschnitt 29 an und ist mit den Abstreifmitteln 44 und 45 versehen, die im wesentlichen verhindern, daß Wasser oder eine andere Flüssigkeit auf den Flächen der Bänder

Ji) 11 und 12 in das Gehäuse Ϊ0 eindringt. Zum Abstützen der Bänder 11 und 12 ist im Gehäuse i0 eine Reihe von oberen Walzen 46 und eine Reihe von unteren Walzen 47 vorgesehen, die dem gleichen Zweck dienen wie die Walzen 37 und 38 im Gehäuse 29. Die Walzen 46 und 47 sind jedoch so angeordnet, daß die Bewegungsbahner. der Bänder 11 und 12 sich einander nähern, um die Schrumpfung zu kompensieren, die während der Nachhärtung auftreten kann. Wenn das Erzeugnis von den Bändern 11, 12 wegschrumpft, werden gewisse Mängel und Oberflächenunregelmäßigkeiten verursacht. Die Walzen 46 werden vorzugsweise durch Federn beaufschlagt, so daß sie das Band 11 in Richtung zum Band 12 zu drücken suchen, wobei die Schrumpfung kompensiert wird. Es ist ferner vorzuziehen, die Walzen 38 und 47 mit ortsfesten Lagerungen auszustatten. Das Gehäuse 30 ist mit einer elektrischen Heizeinrichtung versehen, jedoch kann auch jede andere geeignete Heizeinrichtung verwendet werden.
Im Betrieb wird eine flüssige Zusammensetzung aus einem polymerisierbaren Monomer am Materialaufnahmeende der Gießeinrichtung eingetragen und polymerisiert und zwischen den sich bewegenden Endlosbändern 11, 12 weiterbefördert, die längere Zeit im wesentlichen parallel zueinander verlaufen, während die Bänder 11,

v> 12 mit den zu polymerisierenden Zusammensetzungen in Berührung stehen. Während dieser Zeit weisen die Bänder 11,12 keine Bewegung in Bezug aufeinander auf und verlaufen in bezug auf die Waagerechte etwas geneigt.

wi Die von dem unten verlaufenden Teil des oberen Endlosbandes 11 und von dem oben verlaufenden Teil des unteren Endlosbandes 12 gebildete gekrümmte Bahn entspricht dem natürlichen Durchhang. Der in dieser Beschreibung gebrauchte Ausdruck »natürliche

i.> Krümmung« bedeutet diejenige Krümmung, die ein gegebenes Band II, 12 annehmen würde, wenn dessen Enden in einer gegebenen Höhe und unter einer gegebenen Spannung abgestutzt werden. Vorzugsweise

wird die natürliche Krümmung für eine gegebene Spannung berechnet, und die Tragwalzen 37 und 38 werden so angeordnet, daß sie auf der Bahn dieser natürlichen Krümmung liegen und das obere Endlosband 11 unter einer größeren Spannung als die gegebene Spannung und das untere Endlosband 12 unter einer kleineren Spannung als die gegebene Spannung halten, so daß die am oberen Endlosband 11 wirksame Spannung den unteren Teil des Bandes 11 gegen die Walzen 37 zu ziehen sucht, während der oben verlaufende Teil des unteren Endlosbandes 12 sich an die Walzen 38 anlegen und auf diesen ruhen kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das untere, aus nichtrostendem Stahl bestehende Endlosband 12 unter einer Spannung von 357 kg/cm² und das obere Endlosband 11 unter einer Spannung von 490 kg/cm² gehalten, welche Werte etwas kleiner als die Höchstspannung sind, die auf die Bänder 11, 12 vor Erreichen der Fließgrenze ausgeübt werden kann. Der Begriff des natürlichen Durchhangs und die Verfahren zum Berechnen dieses Durchhangs sind Sachkundigen bekannt.

Die gekrümmte Neigung der Endlosbänder 11, 12 erstreckt sich nur über einen Teil der Bahn zwischen den Walzen 13 bis 17. Wie aus der Fig. Ib zu ersehen ist, verläuft die Bahn der Endlosbänder 11, 12 im wesentlichen waagerecht von einer Stelle aus kurz bevor sie in das Gehäuse 30 der Nachhärtungseinheit eintreten, bis die Bänder die Walzen 14 und 17 erreichen, wobei die Bahn zwischen dem letzten Abschnitt des Gehäuses 29 und den Walzen 13 und 16 gekrümmt verläuft. Der gekrümmte Teil dieser Bahn verläuft tangential zum waagerechten Teil, und diese Beziehung zwischen der Länge der Bahn zwischen den Walzen 13 und 16 und dem waagerechten Teil plus der natürlichen Krümmung der Bänder 11, 12 unter einer gegebenen Spannung bestimmt die senkrechte Entfernung oberhalb der Walzen 14 und 17, bis zu der die Walzen 13 und 16 angehoben werden müssen.

Die Ausnutzung des natürlichen Durchhanges weist viele Vorzüge auf. Der tragende Unterbau wird auf einen Mindestaufwand herabgesetzt, da die Endlosbänder 11, 12 ihre natürliche Lage einnehmen; ferner wird die Regulierung des Abstandes der Bänder 11, 12 voneinander erleichtert, und, was für gewerbliche Zwecke von Bedeutung ist, die Höhenlage der Walzen 13 und 16 wird unter den Wert gedruckt, der bei einer geradlinig und geneigt verlaufenden Bahn der Endlosbänder erforderlich wäre. Das Bestreben, die Höhenlage der Walzen 13 und 16 so niedrig wie möglich zu halten, ist ferner der primäre Grund dafür, die durch der Nachhärtungsofen verlaufende Bahn der Endlosbändei 11,12 waagerecht zu halten. Wie sich gezeigt hat, ist da; polymerisierte Material zu der Zeit, in der es da; Gehäuse 30 erreicht, genügend steif, um einer nach unten gerichteten Bewegung des oberen Endlosbande! 11 widerstehen und daher den Abstand zwischen der Bändern 11, 12 aufrechterhalten zu können. Wie siel· gezeigt hat, behindert der natürliche Durchhang ir keiner Weise die Wirkung des von der gegossener Zusammensetzung erzeugten Druckes bei der Aufrecht erhaltung des Abstandes zwischen den Bändern 11, i; im geneigten Teil der Bewegungsbahn.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum kontinuierlichen Gießen eines polymerisierbaren organischen Monomers zu steifen Platten, mit zwei parallelen Förderbändern, die ein Materialaufnahmeende und ein Materialabgabeende und ein Gießbett zwischen den Enden bilden, wobei der Abstand zwischen den Bändern am Gießbett im wesentlichen gleich der Dicke der zu gießenden Platte ist und die Bänder so geführt sind, daß sie geringfügig konvergieren, um die natürliche Schrumpfung der polymerisierenden Platten auszugleichen, wobei das Materialaufnahmeende höher angeordnet ist als das Materialabgabeende und das Gießbett unterteilt ist in eine erste Zone, in der die Polymerisationsbedingungen des Monomers aufrechterhalten werden, und eine zweite Zone, in der Aushärtungsbedingungen aufrechterhalten werden, und mit teilweise federbelasteten Stützwalzen oberhalb des oberen Förderbandes und unterhalb des unteren Förderbandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützwalzen (37,38) im Bereich zwischen Materialaufnahmeende und Übergang von der ersten Zone zur zweiten Zone entlang des natürlichen Durchhanges eines jeden Förderbandes (11, 12) fest angeordnet sind, wobei im Betriebszustand das obere Förderband (11) stärker gegen die Walzen (37) gespannt ist und das untere Förderband (12) weniger stark auf den Walzen (38) gespannt ist, als dem natürlichen Durchhang entspricht.