DE19754409A1 - Vorrichtung für die kontinuierliche Aufgabe von Fasern in einen Extruder oder Plastifikator zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufgabe von leichten Schnittfasern für die Herstellung von Kunststofferzeugnissen mittels Extru­ der bzw. Plastifikator. Die Aufgabe bzw. Zuführung der leichten Schnittfasern in den Extruder bzw. Plastifikator erfordert eine Zwangszuführung, weil Schnittfasern mit mäßiger bis schlechter Rieselfähigkeit zur Knäuel- und Brückenbildung in der Ein­ zugszone neigen. Diese Eigenschaft der Knäuel- und Brückenbildung wird u. a. durch Faserlänge, Faserfeinheit, Oberflächenbeschaffenheit, Faserdichte und konstruktive Gestaltung von Schnecke und Einzugszone am Extruder bzw. Plastifikator beein­ flußt. Besonders bei Schnecken mit geringer Gangtiefe ist die Aufgabe von leichten Schnittfasern problematisch.

Nach derzeitigem Stand der Technik, werden leichte faserförmige Materialien mit mäßiger bzw. schlechter Rieselfähigkeit mittels Stopfwerk einem Extruder zugeführt (DE 2 84 794 C2; DE 30 31 201 C2). Die Stopfwerke für die Extruder sind mit motorisch angetriebenen, sich verjüngenden Stopfschnecken ausgerüstet, die sich in einem trichterförmigen Gehäuse drehen. Die faserförmigen Materialien werden durch die Stopfschnecke verdichtet und in den Zylinder des Extruders gedrückt.

Eine weitere technische Variante zur Zuführung von Fasern mit schlechter Rieselfä­ higkeit in Extruder bzw. Plastifikator ist eine Faseraufgabe in Form von Faserband. Diese technische Lösung ist durch die Faserlänge eingeschränkt, da nur Fasern mit einer Länge von über 15 mm zu Bändern verarbeitet werden können. Nachteilig ist hierbei, daß dafür eine kostenintensivere textile Vorstufe zur Herstellung des Faser­ bandes erforderlich ist.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Aufgabe bzw. Zuführung von leichten Schnittfasern in einen Extruder bzw. Plastifikator. Die Vorrichtung ist speziell für Fasern mit einer Faserdichte unter 2g/cm³ und einer mäßigen bis schlechten Rieselfähigkeit ausgelegt. Die Erfindung eignet sich für die Aufgabe von faserförmigem Material (Kohlenstoffasern, Aramidfasern, LCP-Fasern, konventio­ nelle Synthesefasern wie PA, PAN, PP, PET u. a. sowie Celluloseregenerat- und Naturfasern) mit einer Faserlänge von 2-50 mm in den Extruder zur Herstellung faserverstärkter Kunststoffe bzw. zum Recycling von synthetischen Fasern durch Extrusion.

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich gegenüber herkömmlichen Stopfwer­ ken für die Extrusionstechnik dadurch, daß die Zuführung der Fasern bzw. faserför­ migen Materialien mittels Saugförderung in eine seitliche Dosierschnecke bzw. in die Einzugszone eines Extruders bzw. Plastifikators erfolgt.

Diese pneumatische Saugförderung der faserförmigen Materialien hat gegenüber der mechanischen Förderung des Stopfwerkes den Vorteil, daß ein Verfilzen oder Kompaktieren des faserförmigen Materials verhindert wird, so daß ein gleichmäßiger konstanter Materialstrom in den Extruder gewährleistet ist. Die kontinuierliche Faser­ zufuhr ermöglicht einen konstanten Materialeintrag, was sich besonders bei der Her­ stellung von Platten- und Profilhalbzeugen positiv auf die Qualität auswirkt.

Bei biegeweichem Fasermaterial synthetischer und cellulosischer Struktur bewirkt der gleichmäßige Materialstrom bei Saugförderung eine verbesserte Einarbeitung und Verteilung der Faserkomponenten im Matrixmaterial. Besonders bei Extrudern mit kleineren Schneckendurchmessern bzw. Gangtiefe ist die Aufgabe der faserför­ migen Materialien mittels Saugförderung von Vorteil, da hohe Biegemomente auf die Extruderschnecken wie bei einer Arbeitsweise mittels Stopfwerk vermieden werden.

Die neue Vorrichtung hat weiterhin den Vorteil, daß Staubanteile aus dem geförder­ ten Material durch das Faserrückhaltesieb hindurchgelangen und somit eine Sepa­ rierung von Staub- und Feinanteilen aus dem Fasermaterial zur staubarmen Faser­ dosierung möglich ist.

Der Vorrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnung 1 und deren Bezifferung liegt die Aufgabe zugrunde, leichte Fasern mit mäßiger oder schlechter Rieselfähigkeit und einer mittleren Faserlänge von 2-50 mm direkt einem Extruder oder Plastifika­ tor kontinuierlich zuzuführen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die neue Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Fasern durch Saugförderung mittels Luftstrom von der Austragsöffnung einer Dosiereinrichtung (1) bzw. dem Vorratsbehälter über ein Fallrohr (2) in das Schnec­ kengehäuse (3) des Beistellextruders oder des Extruders gesaugt werden. Das obe­ re Ende des Fallrohres ist offen, so daß die Rohröffnung zum Druckausgleich für die Saugförderung dient. Das Fallrohr ist mit dem Schneckengehäuse luftdicht verbun­ den, wobei ein Sichtfenster im Deckel des Schneckengehäuses zur Kontrolle des Fasertransportes vorteilhaft ist. Das Schneckengehäuse kann mit einer oder zwei Förderschnecken (4) ausgerüstet sein. Unterhalb der projizierten Schneckenfläche wird der Luftstrom durch ein Faserrückhaltesieb (5) aus dem Gehäuse bzw. Zylinder abgesaugt. Die Siebbreite unterhalb der Schnecke sollte zwischen 20-90% des pro­ jizierten Schneckendurchmessers betragen. Die Länge der Siebfläche, durch die die Luft gesaugt wird, ist abhängig von der benötigten Luftmenge und dem Unterdruck für den Fasertransport.

Die Absaugung der Luft aus dem Gehäuse erfolgt mit einem Gebläse (7), wobei die abgesaugte Luftmenge über eine Stellklappe (6) reguliert wird. Für die Saugförde­ rung der Fasern mittels Luftstrom ist ein Unterdruck von max. 0,5 bar ausreichend. Dieser Luftstrom bewirkt, daß die Fasern in die Schneckengänge der Förderschnec­ ken bzw. auf das Sieb gezogen werden. Durch die Drehbewegung der Schnecken werden die Fasern vom Sieb abgekämmt und im Schneckengang in Richtung der Extruderöffnung (8) gefördert.

Hauptvorteil der beschriebenen Vorrichtung ist, leichte Fasern mit schlechter Rie­ selfähigkeit und einer mittleren Faserlänge von 2-50 mm kontinuierlich Extrudern oder Plastifikatoren zuzuführen.

Ausführungsbeispiel

Auf einer Extrusionsanlage werden mit der beschriebenen Vorrichtung (Zeichnung 1) leichte synthetische Schnittfasern (Kohlenstoffasern, Aramidfasern, LCP-Fasern, konventionelle Synthesefasern wie PA, PAN, PP, PET u. a. sowie Celluloseregene­ rat- und Naturfasern) über eine Seitenöffnung einem Gleichdralldoppelschneckenex­ truder mit einem Schneckendurchmesser von 25 mm zugeführt.

Für die Faseraufgabe wurden leichte synthetische Fasern mit Faserlängen von 3 mm bzw. 6 mm und einem Titer von 1,7 dtex verwendet. Das Gebläse zur Zwangsförde­ rung der synthetischen Fasern mittels Luftstrom besaß eine max. freie Förderlei­ stung von 600 m³/h und einen max. Luftdruck von 0,3 bar. Für die Versuche mit Fa­ sermengen von 1,5 kg/h wurde über eine Stellklappe die Luftmenge und damit der Unterdruck reduziert. Zum Abkämmen bzw. zur Zuführung der Fasern in den Extru­ der wurden Doppelschnecken mit einem Durchmesser von 25 mm bei einer Drehzahl von 75 U/min gewählt. Die Maschenweite des Siebes zum Zurückhalten der Fasern auf dem Sieb richtete sich nach Schlankheitsgrad und Steifigkeit der Fasern, dem Luftstrom, der Schneckenform und der Umlaufgeschwindigkeit der Förderschnecken. Als Beispiel hat sich bei der Extrusion mit synthetischen Fasern eine Maschenweite des Siebes von 250 µm für das Zurückhalten der Fasern bewährt.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufgeben bzw. Zuführen von leichten Schnittfa­ sern mit mäßiger bis schlechter Rieselfähigkeit in einen Extruder bzw. Plastifika­ tor, in der mittels Luftstrom die Schnittfasern (Kohlenstoffasern, Aramidfasern, LCP-Fasern, konventionelle Synthesefasern wie PA, PAN, PP, PET u. a. sowie Celluloseregenerat- und Naturfasern) in ein Schneckengehäuse gesaugt werden.

Unterhalb der projizierten Schneckenfläche wird der Luftstrom durch ein Faser­ rückhaltesieb aus dem Schneckengehäuse bzw. Zylinder abgesaugt. Die Fasern auf dem Faserrückhaltesieb werden von der Förderschnecke erfaßt und in Förder­ richtung abtransportiert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Faserlängen von 2-­ 50 mm dem Extruder oder Plastifizierer zugegeben werden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in einem Titerbereich von 0,5-300 dtex für die Einzelfaser und mit einer Faserdichte <2 g/cm³ dem Extruder zugeführt werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß textile Materiali­ en auch mit unterschiedlichen Faserlängen bzw. faserförmige Materialien mit Mahlgutanteil dem Extruder zugeführt werden.