DE2037674B2

DE2037674B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ein Schleifmittel als Füllstoff enthaltenden Borsten

Info

Publication number: DE2037674B2
Application number: DE2037674A
Authority: DE
Inventors: Harvey J. Norristown Pa. Nungesser; Francis Joseph Cherry Hill N.J. Rielly
Original assignee: Nypel Inc Wilmington Del (vsta)
Current assignee: Nypel Inc Wilmington Del (vsta)
Priority date: 1970-07-28
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1979-02-08
Also published as: FR2098819A5; DE2037674C3; GB1262020A; DE2037674A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung von ein Schleifmittel als Füllstoff enthaltenden Borsten, wobei der Füllstoff einen thermoplastischem Material zugesetzt und das Gemisch zu Filamenten versponnen wird und diese Filamente dann in einem Kühlbad verfestigt und zerschnitten werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 23 28 998 bekannt. Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß die hierfür verwendete Vorrichtung starker Abnutzung durch das Schleifmittel unterworfen ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die es ermöglichen, bei in der Herstellung von ein Schleifmittel enthaltenden Borsten den durch das Schleifmittel bedingten Verschleiß in den dafür verwendeten Vorrichtungen herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren und die 1■> Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen gelöst

Verwendbare Thermoplaste sind beispielsweise Nylon 6, Nylon 6-6, Nylon 6-10 oder ein Gemisch dieser Nylonarten, Polypropylen, Polycarbonat, Acetalpolymere, Acrylpolymere, Polyäthylen, Polyurethan, Polyvinylchlorid. Gemische von Nylon und Polyester usw. Der Füllstoff kann beispielsweise aus Aluminiumoxid, zerhackten Glasfasern, Asbestteilchen, Diamantteilchen, Teilchen aus keramischem Material bestehen. Das fertige Produkt besteht vorzugsweise aus 1 bis 2^r> 50Gew.-% Füllstoffen mit einer Korngröße entsprechend 36 bis 1000 mesh. In den Zeichnungen sind

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Vorrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2A und 2B Querschnitte längs der Linie 2-2 von so Fig. 1,

Fig.3 eine Ansicht der Spinnplatte des zweiten Extruders längs der Linie 3-3 von F i g. 2A.

Die Vorrichtung weist einen Extruder 12 mit einem Zylinder 14, eine in diesem umlaufende, von einem i^r) Motor 20 angetriebene Schnecke 16 und den Zylinder 14 umgebende Heizmittel 18 auf, wobei die Heizmittel vorzugsweise so eingestellt sind, daß das thermoplastische Material auf eine Temperatur von 10 bis 55°C über seinen Schmelzpunkt erwärmt wird. An einem Ende des Schneckenextruders 16 befindet sich ein Einfüllstutzen 22; und zur Steuerung der Menge an Kunststoffmaterial 24 das von dem Einfüllstutzen 22 in den Zylinder 14 eintritt, kann ein nicht-gezeigtes einstellbares Ventil vorgesehen sein.

4^r> Der erste Extruder 12 steht mit einem zweiten Extruder 26 in Verbindung, und dieser zweite Extruder weist eine von einem Motor 34 angetriebene und in einem von Heizmitteln 32 umgebenen Zylinder 30 umlaufende Schnecke 28 auf. Die Motoren 20 und 34 w sind zweckmäßig derart, daß sie mit veränderlicher Geschwindigkeit umlaufen können, und ihre Geschwindigkeit wird so eingestellt, daß die Schnecke 28 bis zu 50% rascher umlaufen kann als die Schnecke 16. Der Zylinder 30 befindet sich in einem Gehäuse 36 und wird w mittels eines Einfüllstutzens 38, der mit einem Vibrator ausgestattet sein kann, beschickt. Der Übergang des Füllstoffs 40 vom Einfüllstutzen 38 in den Zylinder 30 kann durch ein Ventil sowie durch Variieren der Geschwindigkeit des Vibrators gesteuert werden. Am Ende des Zylinders 30 befindet sich die Spinnplatte 42 mit einer Anzahl von Löchern 44, aus denen Filamente in ein Kühlwasserbad 46 extrudiert werden. Die Filamente erstarren in dem Kühlwasser und werden um Führungswalzen 48 und 50 geführt und zu einem Band bi 52 zusammengeführt. Die Temperatur des Kühlwassers kann bei zwischen etwa 24 bis 65⁰C gehalten werden.

Das Band 52 wird einige Male um eine Anzahl erste Verstreckungswalzen 54 (von denen nur zwei gezeigt

sind) gewunden. Die Walzen 54 werden durch Antriebsmotoren mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben, so daß die Faden des Bandes 52 um etwa das Zwei- bis Vierfache ihrer ursprünglichen Länge verstreckt werden. Die Verstreckungswalzen 54 sind mit leicht auswechselbaren Laufbüchxx-n 53 ausgestattet. Diese Laufbüchsen 53 können aus irgendeinem metallischen oder abriebfesten nicht-metallischen Werkstoff bestehen, insbesondere aus schmiedbarem Metallen, wie Kupfer, Messing oder Weichaluminium, oder aus härteren Nittallen oder abtriebfesten nicht-metallischen Materialien. Sie bestehen insbesondere aus Kupfer, das fließt anstatt abgenützt zu werden, so daß die Laufbuchse nur verhältnismäßig selten ausgewechselt werden muß. Statt aus festen Walzen mit Laufbüchsen, die nach Abnützung ggfs. verworfen werden können, können die Walzen auch aus hohlen Rohren bestehen, die ebenfalls leicht auswechselbar sind.

Das von den Verstreckungswalzen 53 kommende Band wird durch ein Heißwasserbad 58, dessen Wasser durch eine geeignete Heizvorrichtung bei einer Temperatur von etwa 80 bis 120⁰C gehalten wird, geführt, vorzugsweise ohne daß es mit Teilen des Behälters in Berührung kommt In diesem Bad wird das Band erwärmt, so daß das weitere Verstrecken erleichtert wird. Das Bad 58 weist zwei Abschnitte 59 bzw. 60 und eine Pumpe 61 zum Pumpen des .Wassers von einem in den anderen Abschnitt auf. Die Endwände 63 des Abschnittes 59 weisen öffnungen 65 auf, durch die das Band 52 geführt ist, und das Wasser fließt vom Abschnitt 59 in den Abschnitt 60. Durch eine Düsv; 62 wird Luft gegen das Band 52 geblasen, um überschüssiges Wasser zu entfernen, das in den Abschnitt 60 gelangt

Das Band 52 wird durch eine Strahlungsheizvorrichtung 64, die bei etwa 425 bis 700⁰C gehalten wird, geführt so daß seine Oberfläche gründlich getrocknet und das Band -veiter aufgeheizt wird, um das weitere Verstrecken zu erleichtern. Dann wird das Band über einen zweiten Satz von Verstreckungswalzen 66, die ebenfalls mit einer leicht auswechselbaren metallischen oder nicht-metallischen Laufbüchse versehen sind, geführt. Durch eine Führung 68 wird das Band einem Paar üblicher Kräuselwalzen 72 einer Kräuselvorrichtung 70 zugeführt. Die Walzen 72 verleihen dem Band nicht nur die gewünschte Kräuselung, sondern dienen auch dazu, das Band durch die Vorrichtung zu ziehen. Da die Filamente als Band zusammengehalten werden, erhalten alle Filamente eine fast gleiche Kräuselung. Das Band wird dann einer Schlagmessereinrichtung 74 mit einem rotierenden Schlagmesser 76 und einer Amboßwalze 78, zwischen deren Oberflächen ein Spalt von 03 bis 0,44 mm gebildet wird, zugeführt. Die geschnittenen Borsten können dann über eine Fördervorrichtung 80 einer Verpackungsstation zugeleitet werden.

Die Oberflächengeschwindigkeit der Schneide des Schlagmessers 76 ist mit der Oberflächengeschwindigkeit der Verstreckungswalzen 66 synchronisiert, so daß alle Borsten auf die gleiche Länge geschnitten werden. ■> Diese Borsten einheitlicher Längt können beispielsweise für die Herstellung von Bürstenrädern verwendet werden.

Beispiel 1

ίο Gleiche Gewichtsmengen Nylon-6- und Nylon-6-6-Pellets werden in den Einfüllstutzen des Extruders 12 eingebracht In den Einfüllstutzen 38 wird Aluminiumoxid mit einer Korngröße entsprechend 320 mesh eingebracht und im Extruder 30 werden Aluminiumoxid

r> und erweichtes thermoplastisches Material gründlich vermischt und dann durch die Spinnplatte 42 in das bei einer Temperatur von 38" C gehaltene Bad 46 extrudiert

Die extrudieren Filamente werden zu einem Band

zusammengeführt und einige Male über eine Anzahl Verstreckungswalzen 54 geführt Die verstreckten Filamente werden in das Heißwasserbad 58, das bei etwa 93° C gehalten wird, geführt. Nachdem überschüssiges Wasser durch die Düse von der Oberfläche der Filamente abgeblasen ist, werden die Filamente der

2> Heizvorrichtung 64, die bei einer Temperatur von etwa 650⁰C gehalten wird, getrocknet. Die Oberflächengeschwindigkeit der letzten Verstreckungswalze ist derart, daß das Band mit einer Geschwindigkeit von etwa 104 m/min fortschreitet. Die Kräuselungswalzen 72 der

to Kräuselungsvorrichtung 70 werden mit solcher Geschwindigkeit umlaufen gelassen, daß die Fortschreitungsgeschwindigkeit beibehalten wird.

Vergleichsbeispiel

v> Nylongranalien, die ein Schleifmittel enthielten, werden mittels eines Schneckenextruders zu Filamenten verarbeitet, wie aus der erwähnten US-PS 23 28 998 bekannt. Es erfolgt ein rascher Verschleiß des Halsabschnittes des Extruders und der Schnecke selbst,

•to derart, daß nach Einführen von 680 kg und in manchen Fällen sogar geringerer Mengen an Schleifmittel enthaltenden Nylongranalien entweder der Hals der Schnecke oder die ganze Schnecke oder auch beide ausgewechselt werden müssen. Wenn dagegen gemäß

Γ) der Erfindung die Nylongranalien oder -pellets zunächst einem Extruder, in dem sie erweicht und erhitzt werden, und danach dem zweiten Schneckenextruder, in den auch das Schleifmittel eingefüllt wird, zugeführt werden, ergibt sich eine solche Verringerung des Verschleißes,

w daß bei der technischen Durchführung des Verfahrens wenigstens 34 000 kg Material durch den zweiten Extruder geführt werden können, bevor der Halsabschnitt der Schnecke oder die Schnecke selbst wegen Verschleiß durch das Schleifmittel ausgewechselt

Vi werden muß. Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von ein Schleifmittel als Füllstoff enthaltenden Borsten, wobei der Füllstoff einem thermoplastischen Material zugesetzt und das Gemisch zu Filamenten versponnen wird und diese Filamente dann in einem Kühlbad verfestigt und zerschnitten werden, dadurch gekennzeichnet, daß man das thermoplastische Material in einem ersten Schneckenextruder auf eine Temperatur Ober seinem Schmelzpunkt erhitzt, daß man das Material dann einem zweiten Schneckenextruder zuführt, es in diesem mit dem Füllstoff vermischt und aus den versponnenen und verfestigten Filamenten ein Band formt, dieses Band über einem ersten Satz von Walzen verstreckt, dann mit heißem Wasser in Kontakt bringt, trocknet und hierauf über einem zweiten Satz von Walzen verstreckt, kräuselt und zu Borsten zerschneidet, wobei die Walzen in an sich bekannter Weise mit auswechselbaren abreibfesten Laufbüchsen versehen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Schleifmittel in einer Menge von 1 bis 50% des aus dem zweiten Extruder austretenden Materials verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Füllstoff mit einer Korngröße entsprechend 36 bis 1000 mesh verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß man das thermoplastische Material im ersten Schneckenextruder bis auf 10 bis 55°C über seinem Schmelzpunkt erhitzt.

5. Vorrichtung zur Herstellung von ein Schleifmittel als Füllstoff enthaltenden Borsten, die einen Extruder mit einer Spinnplatte zum Verspinnen eines thermoplastischen Materials und eines Füllstoffs zu Filamenten, ein Küftbad, eine Aufnahmevorrichtung für die Fäden und eine Schneideinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen ersten geheizten Schneckenextruder (12) aufweist, der mit einem zweiten, einen Einlaß (38) für den Füllstoff und eine Spinnplatte (42) aufweisenden, geheizten Schneckenextruder (26) verbunden ist, und daß sie aufeinanderfolgend das Kühlbad (46) mit Führungen (48), erste Verstreckungswalzen (54), ein Heißwasserbad (58), einen Trockner (64), zweite Verstreckungswalzen (66), eine Kräuselungseinrichtung (70) und eine Schlagmessereinrichtung (74) aufweist, wobei jede der Walzen mit einer auswechselbaren abriebfesten Laufbüchse versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagmessereinrichtung (74) ein rotierendes Schlagmesser (76) und eine damit zusammenwirkende drehbare Amboßwalze (78) aufweist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die abriebfeste Laufbüchse aus Kupfer besteht.