DE1753639C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kunststoffstreifens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffstreifens aus einem Pulver, bei dem eine Pulverschicht auf einem bewegten Träger unter einer feststehenden Matrize durchgeführt, die Oberfläche der durchlaufenden Pulverschicht geformt und die sich der Matrize nähernde Pulverschicht durchgewirbelt wird.

Durch Pulversintern hergestellte poröse Folien eignen sich infolge ihrer guten Durchlässigkeit z.B. zum Filtern von Gasen und Flüssigkeiten. Sie lassen sich außerdem als Diaphragmen für elektrische Batterien verwenden. Mit Öl getränkt, dienen solche Folien als Schmiermittelträger, die zur Reibungsverminderung zwischen beweglichen Teilen in mechanischen Einrichtungen verwendet werden können.

Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen von Folien aus pulverförmigen Kunststoffen durch Sintern wird eine Pulverschicht kontinuierlich auf ein laufendes Band gebracht und durch Wärmeeinwirkung zusammengesintert; das Förderband läuft dabei unter einer feststehenden Matrize hindurch, deren Abstand vom Förderband die Dicke der Schicht bestimmt. Aus der deutschen Patentschrift 1 113 560 ist eine Vorrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bekannt, bei der vor der Matrize zwei kammartige Leisten angeordnet sind, die eine gegenläufige, rasch in- und hergehende Bewegung parallel zur Matrize ausführen und dadurch das Pulver durchwirbeln. Dies ist jedoch insofern nachteilig, als das Durchwirbeln der Pulverschicht mittels kammartiger Leisten schwer zu steuern ist und in ungünstigen Fällen sogar zu einer Kompaktierung des Pulvers führt. Es besteht außerdem die Gefahr, dass die vordere Leiste das Pulver hin- und herschiebt und dadurch die Schicht im Bereich der Matrize zerreißt. Die Verwendung einer mechanischen Vorrichtung zum Durchwirbeln des Pulvers ist ferner mit einer erheblichen Geräuschbelästigung verbunden, die vom Bedienungspersonal als unangenehm empfunden wird. Außerdem nutzen sich die sich bewegenden Teile ab, so dass Betriebsstörungen auftreten können.

Für viele Zwecke muß die obere Seite eines gesinterten Streifens Rippen aufweisen. Hierfür ist die Erfindung besonders gut zu verwenden. Die am Material angreifende untere Seite der feststehenden Matrize greift in diesem Falle mit einer entsprechenden Gestalt in die Oberfläche der Pulverschicht ein, so dass die Rippen bei der Bewegung der Pulverschicht geformt werden. Bei der Herstellung von Diaphragmen für Batterien wird beispielsweise ein Profil gewünscht, das eine Reihe von Rippen aufweist, die über den Hauptkörper des Diaphragmas vorstehen, so dass in diesem Falle eine Matrize verwendet wird, deren Unterseite Schlitze aufweist, die in Form und Abstand den gewünschten Rippen entsprechen.

Feststehende Matrizen sind rotierenden oder schwingend bewegten deshalb vorzuziehen, weil die letzteren dazu neigen, das Pulver zu verdichten, so dass die Porosität des fertig gesinterten Produktes leidet. Die Reibung zwischen dem Pulver und der Matrize kann jedoch dazu führen, dass die Rippen rau und ungleichförmig werden, insbesondere wenn das verwendete Kunststoffpulver schlecht fließt. Bei Diaphragmen für Batterien sollen die Rippen aus elektrischen Gründen schmal sein, insbesondere, dort, wo sie in den Körper des Diaphragmas übergeht. Die Herstellung von relativ hohen und schmalen Rippen, die gleichzeitig glatt und gleichmäßig sind, hat sich als besonders schwierig erwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kunststoffstreifens aus einem Pulver zu schaffen, bei welchem die Pulverschicht unter Vermeidung sich mechanisch bewegender Teile und den damit verbundenen Nachteilen und ohne nennenswerte Geräuschentwicklung durchgewirbelt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in die Pulverschicht Luft eingeblasen wird. Hierdurch befindet sich die Pulverschicht, wenn sie die Matrize erreicht, in einem aufgewirbelten Zustand, ähnlich einem strömenden Medium.

An Stelle von Luft, die aus wirtschaftlichen und technischen Gründen vorgezogen wird, kann natürlich auch irgendein anderes Gas verwendet werden.

Durch die Erfindung werden die Reibungseinflüsse zwischen der Matrize und dem Kunststoffpulver weitgehend - wenn nicht ganz - ausgeschaltet, ohne dass das Pulver verdichtet wird.

Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen einem Aufgabetrichter und der Matrize eine Anordnung zum Einblasen von Luft vorgesehen ist.

Eine zweckmäßige Weiterbildung dieser Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass die Anordnung zum Einblasen der Luft als in die Pulverschicht eintauchendes Rohr ausgebildet und mit sich über die ganze Breite der Pulverschicht erstreckenden Auslässen versehen ist. Mindestens ein Teil der Wand des Rohres kann nach einer vorteilhaften Ausbildung des Gegenstandes der Erfindung aus porösem oder mikroporösem Werkstoff ausgebildet sein. Die Poren des mikroporösen Werkstoffes bilden dabei die Luftaustrittsöffnungen, die in ihrer Größe abgestuft sein können, so dass der Hauptteil der Luft aus dem oberen Teil des Rohres austritt. Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Gegenstandes der Erfindung weist das Rohr einen ovalen Querschnitt auf.

Der durch die Erfindung erzielte Fortschritt ist besonders augenfällig, wenn sehr feinteilige Polymerisatpulver verwendet werden, z.B. Pulver einer mittleren Teilchengröße von 35µm. Die Erfindung ist besonders auch dann von großem Nutzen, wenn dem Polymerisatpulver Streckmittel ohne Zusätze, wie Holzmehl, zugesetzt werden, wie es in der Technik der Batteriediaphragmen bekannt ist. Solche feinteilige Pulver und Pulvermischungen haben sehr schlechte Fließeigenschaften, da sich die Teilchen verfilzen, dicht packen und verfestigen, wobei es ohne die durch die Erfindung angegebene Belüftung außerordentlich schwierig ist, glatte und genau geformte Rippen zu erzielen.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung eine Vorrichtung zum Herstellen eines gerippten, mikroporösen Kunststoffstreifens für Diaphragmen für elektrische Batterien mit einem Aufgabetrichter, einer Matrize und einem Rohr zum Einblasen von Luft dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Aufgabetrichters und der Matrize, in größerem Maßstab als in Fig. 1, und

Fig. 3 eine Schnittansicht der Matrize und der Belüftungseinrichtung.

Die Vorrichtung hat ein Förderband 10 aus rostfreiem Stahl, das um zwei Rollen 11, 12 geführt ist. Das obere Trum des Förderbandes wird durch nicht dargestellte Querträger abgestützt, auf denen das Förderband gleitet. Am einen Ende der Vorrichtung ist über dem Förderband 10 ein Aufgabetrichter 14 für ein thermoplastisches Kunststoffpulver, z.B. Polyvinylchloridpulver oder Polyäthylenpulver hoher Dichte einer Teilchengröße bis zu 150 µm, angeordnet, der eine Pulverschicht 15 auf das Förderband 10 abgibt, die sich über dessen ganze Breite erstreckt. Hinter dem Aufgabetrichter 14 ist eine justierbare Querleiste 16 angeordnet, mittels der das Austreten des Kunststoffpulvers aus dem Aufgabetrichter 14 gesteuert werden kann und die gewährleistet, dass die Pulverschicht 15 eine annähernd gleiche Dicke hat. Hinter der Querleiste 16 ist ein in die Pulverschicht 15 eintauchendes, sich über dessen ganze Breite erstreckendes Rohr 23 mit ovalem Querschnitt aus einem mikroporösem Werkstoff zum Einblasen von Luft in die Pulverschicht 15 angeordnet, wobei die größeren Querschnitte der als Luftauslässe dienenden Poren des Rohres 23 am oberen Teil des Rohres liegen. Das ovale Rohr 23 hat in Richtung seiner horizontal verlaufenden Hauptachse einen Außendurchmesser von 12,7 mm, in Richtung seiner vertikalen Achse einen Außendurchmesser von 6,35 mm. Die Unterseite des Rohres befindet sich ungefähr auf der Höhe der Spitzen von Schlitzen 18 einer Matrize 17. Als mikroporöses Material für das Rohr 23 kann gesintertes Polyäthylen hoher Dichte mit einer Volumenporosität von ungefähr 40% und einer mittleren Porengröße von 50 µm verwendet werden.

In beiden Enden des mikroporösen Rohres 23 wird Luft unter mäßigem Überdruck eingespeist, so dass die Luft praktisch gleichförmig über die ganze Breite der Pulverschicht 15 aus dem Rohr 23 austritt.

Hinter dem Rohr 23 ist die Matrize 17 feststehend angeordnet, deren unterer Rand die Schlitze 18 aufweist, um in der Pulverschicht in Laufrichtung des Förderbandes 10 verlaufende Rippen 19 zu bilden.

Das Förderband 10 läuft dann mit der darauf befindlichen gerippten Pulverschicht 15 durch einen Sinterofen 20. Der aus dem Sinterofen 20 austretende, gesinterte Kunststoffstreifen wird vor dem Ablösen vom Förderband 10 durch einen Luftstrom gekühlt, der aus einer Leitung 21 austritt. Der gesinterte Kunststoffstreifen gelangt dann zu einer Schneidemaschine 22, in der feststehende Messer den Kunststoffstreifen in Bänder mit einer gewünschten Breite und Quermesser die Bänder in Stücke mit einer gewünschten Länge schneiden.

Es sind Vorkehrungen getroffen, dass auf das Förderband 10 keine Erschütterungen übertragen werden, während die Pulverschicht 15 aufgebracht wird, die Rippen 19 gebildet werden und die geformte Pulverschicht 15 gesintert wird. Dadurch und durch das Vermeiden jeglicher Druckeinwirkung auf die Pulverschicht 15 sowie durch die Wahl der Teilchengröße des Pulvers wird ein hoher Grad an Mikroporosität im gesinterten Kunststoffstreifen erreicht.

Im Betrieb wird die Pulverschicht 15 durch das Förderband 10 in Richtung auf die Querleiste 16 bewegt und danach durch aus dem Rohr unter niedrigem Druck in die Pulverschicht 15 austretende Luft durchgewirbelt, so dass die Pulverschicht 15 in strömender Bewegung ist. Hierdurch wird die Reibung des Kunststoffpulvers an der Matrize 17 beträchtlich herabgesetzt, ohne dass die profilierte Pulverschicht 15, die aus der Matrize 17 austritt, gestört würde. Der Belüftungseffekt ist also vollständig auf den Bereich zwischen der Querleiste 16 und der Matrize 17 beschränkt. Das Rohr 23 stellt einen vernachlässigbar geringen Widerstand für die Pulverschicht 15 dar, was auf seine Formgebung, auf seine Anordnung und auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die aus ihm austretende Luft das Vorbeiströmen des Kunststoffpulvers unterhalb und oberhalb des Rohres 23 erleichtert. Wie oben bereits erwähnt, wird durch das Fehlen jeglicher Erschütterungen gewährleistet, dass das durch die Matrize 17 erzeugte genaue und scharfe Profil der Rippen 19 nicht später wieder beeinträchtigt wird, wenn die Pulverschicht 15 durch den Sinterofen 20 wandert.

In der Praxis hat sich bei Verwendung eines mikroporösen Rohres 23 eine Luftströmung von 0,227 m[hoch]3/Std. bei einem Druck von 12,7 mm Wassersäule als ausreichend erwiesen, um dem Kunststoffpulver gute Strömungseigenschaften zu verleihen und eine einwandfreie Ausbildung der Rippen19 zu gewährleisten. Die Laufgeschwindigkeit des Förderbandes 10 kann zwischen etwa 0,6 und 2,75 m pro Minute liegen.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen eines Kunststoffstreifens aus einem Pulver, bei dem eine Pulverschicht auf einem bewegten Träger unter einer feststehenden Matrize durchgeführt, die Oberfläche der durchlaufenden Pulverschicht geformt und die sich der Matrize nähernde Pulverschicht durchgewirbelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die Pulverschicht (15) Luft eingeblasen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einem Aufgabetrichter (14) und der Matrize (17) eine Anordnung zum Einblasen von Luft vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zum Einblasen der Luft mit in die Pulverschicht (15) eintauchenden Luftauslässen versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung zum Einblasen der Luft als in die Pulverschicht (15) eintauchendes Rohr (23) ausgebildet und mit sich über die ganze Breite der Pulverschicht (15) erstreckenden Auslässen versehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wand des Rohres (23) aus porösen oder mikroporösem Werkstoff ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die größeren Querschnitte der Auslässe am oberen Teil des Rohres (23) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (23) einen ovalen Querschnitt aufweist.