DE2057063B2 - Vorrichtung zur Herstellung von Metallfaservliesen - Google Patents

Description

Faservliese und Faserwerkstcffe sind seit geraumer r> Zeit bekannt. Trotz ihrer in vielfacher Hinsicht hervorragenden Werkstoffeigenschaften haben sie in der Technik bisher noch nicht die ihnen zukommende Bedeutung erlangt, was insbesondere darin begründet ist, daß bisher keine wirtschaftlichen Verfahren zu ihrer Herstellung zur Verfügung stehen.

Es ist bekannt, Metallfaserwerkstoffe nach Verfahren und Methoden herzustellen, die aus der Textil- und Papierindustrie übernommen wurden. Die verwendeten Metallfasern, die man durch Abspanen von gezogenen 4^r> Drähten, durch Abdrehen oder dergleichen in Form von mehr oder weniger langen Fasern gewinnt, werden durch Krempeln, Karden oder ähnliche aus der Textilindustrie bekannte Prozesse mittels bekannter Vorrichtungen verfilzt. Kurze durch Zerkleinern herge- w stellte Metallfasern werden nach dem aerodynamischen Prinzip oder auch nach der in der Papierindustrie üblichen Methode verarbeitet. Bei letzterem Verfahren stellt man eine Suspension der Fasern mit einer geeigneten Flüssigkeit her, sedimentiert die Fasern auf « ein Draht- oder Textilgewebe und saugt die Suspensionsflüssigkeit ab. Aus wirtschaftlichen Gründen wird bei der Herstellung von Metallfasern im allgemeinen die Zerspanungsmethode bevorzugt. Hierbei fallen aber im wesentlichen nur kurze Faserlängen an, so daß das ω Sedimentationsverfahren für die Metallfaser-Verfilzung besondere Bedeutung gewonnen hat. Nachteilig für dieses Verfahren macht sich das im Gegensatz zu Papier- oder Textilfasern relativ hohe spezifische Gewicht der Metallfasern bemerkbar, denn man kann *>■> als Suspensionsflüssigkeiten dadurch nur solche in Betracht ziehen, in denen die Metallfasern tatsächlich in der Schwebe gehalten werden, so daß eine Trennung von kleinen und größeren Fasern weitgehend vermieden wird. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß Rückstände der Suspensionsflüssigkeit nach dem Absaugen an den Fasern haften bleiben und beim nachfolgenden Sintern nachteilige Wirkungen zeigen können. Schon geringste Reste an Suspensionsflüssigkeit oder Reaktionsprodukten dieser, wie Korrssions- oder Crackprodukte, können die Sinterung der Fasern in unerwünschter Weise beeinflussen. Außerdem ist es wegen der rauhen und zerklüfteten Faseroberflächen, die durch Zerspanung gewonnene Fasern immer aufweisen, relativ schwierig, gleichförmige Suspensionen herzustellen, da durch die Oberflächenzerklüftungen Knäuel- und Nesterbildung begünstigt wird. Dies wirkt sich dahingehend aus, daß die gebildeten Metallfilze ungleichförmig sind, und zwar sowohl bezüglich ihrer Eigenschaften als auch bezüglich ihres Aussehens. Diese bekannten Nachteile lassen sich, wenn überhaupt, nur unter großen technischen Schwierigkeiten und mit relativ hohem apparativem Aufwand vermindern.

Zur Behebung dieser Nachteile hat die Anmelderin in der deutschen Patentschrift 12 73 141 bereits ein Verfahren zur Herstellung von Faserwerkstoffen mit durchgehend gleichförmiger Faserverteilung aus zerkleinerten Faserteilchen beschrieben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Faserteilrhen in einen Schaum einbringt, gegebenenfalls den Schaum mit den Faserleilchen gut vermischt, diese Mischung aufbewahrt und/oder transportiert, und zu irgendeinem gewünschten Zeitpunkt danach entschäumt, und die beim Entschäumen sich augenblicklich absetzende Fasermasse, gegebenenfalls nach Auswaschen, trocknet und sintert. Anstelle von Schaum kann man auch Emulsionen verwenden. Jedoch ist auch dieses ältere Verfahren noch aufwendig und umständlich, und der nachfolgende Sintervorgang wird gegebenenfalls wie zuvor beschrieben durch Suspensionsmittelreste beeinträchtigt.

Überraschend hat die Anmelderin gefunden, daß sich die bisherigen Nachteile vermeiden und Faserkörper, insbesondere Metallfaservliese, in gleichförmiger Beschaffenheit und mit hoher Porosität in einfacher Weise gewinnen lassen, wenn man mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet. Diese erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine rotierende Streutrommel mit gelochtem Trommelmantel, dessen Lochungen gegenüber dem größten Durchmesser der zu streuenden Fasern zwei- bis hundertmal größer sind und dessen Oberfläche nicht mehr als 50% an freier Lochfläche aufweist, sowie einer unter der Trommel angeordneten und zu deren Längsachse etwa im rechten Winkel angeordneten Trägerform sowie ferner mindestens einer Antriebsvorrichtung zum Hin- und Herbewegen der rotierenden Streutrommel und/oder der Trägerform. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zweckmäßig mit Endschaltern zur Begrenzung der Hin- und Herbewegung ausgerüstet.

Innerhalb der rotierenden Streutrommel können zweckmäßig feststehende Ableitbleche oder -bürsten vorgesehen sein. Zur Variation der Streubreiten ist die erfindungsgemäße Vorrichtung zweckmäßig mit einem unterhalb der Streutrommel und oberhalb der Trägerform angeordneten Vibrationssieb bestückt. Insbesondere zur Durchführung kontinuierlich arbeitender Herstellungsverfahren weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen der Streutrommel zugeordneten Faserzubringer auf, mit dessen Hilfe ohne weitere technische Schwierigkeiten die Fasermenge innerhalb

der Streutrommel während der gesamten Laufdauer des Verfahrens im wesentlichen konstant gehalten werden kann.

Die Lochungen in dem Trommelmantel können, wenn die zu streuenden Fasern rauhe Oberflächen haben und relativ dick, lang oder gekrümmt sind, als Langlöcher oder gegebenenfalls sogar rechteckig ausgebildet sein.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß auf einfache Weise ein gleichförmiger Streuvorgang möglich ist, wodurch sich Faserschichten _w beliebiger Dicke mit gleichförmiger Faserverteilung gewinnen lassen, die nach z. B. Trocknung durch Infrarotbehandlung und nach anschließendem Sintern stabile Formkörper, 7. B. Vliese beliebiger Porosität und guter Festigkeit, ergeben. 1

In der Zeichnung sind Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Vorrichtung beispielsweise dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine schaubildliche Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in der Ansaht auf eine ₂u Längsseite der Trägerform,

Fig.2 eine schaubildliche Darstellung der Fig. 1 in der Ansicht auf die Längsrichtung der Streutrommel, und

F i g. 3 eine abgeänderte Form einer erfindungsgemä- y, Ben Vorrichtung mit mehreren Streutrommeln, in der Ansicht auf eine Längsseite der Trägerform.

In den Fig. 1 und 2 besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer Streutrommel 1, die mittels eines regelbaren Getriebemotors 2 rotierbar und in einem _m Laufwagen 3 hin- und herbewegbar angeordnet ist. Der Außenmantel der Streutrommel 1 besteht, wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, aus Lochblech.

Der Laufwagen 3, der die Siebtrommel 1 aufnimmt, besitzt kleine Rollen, die auf einem Winkeleisen 4 laufen. 1 -, Ein regelbarer Getriebemotor 5 treibt die Laufwagencinrichtung zwischen zwei Endschaltern 6 und 7 hin und her. Die Winkeleisen 4 sind Bestandteil einer Rahmenkonstruktion, auf der die Laufwageneinrichtung aufgesetzt ist. Die Trommel 1 weist in einer der Stirnseiten w eine öffnung auf, in welche ein Faserzubringer 8 führt. In Verbindung mit dem Laufwagen 3 ist weiterhin ein Vibrationssieb 10 vorhanden, welches im Raum unterhalb der Trommel 1 angeordnet ist.

Zwischen dem Winkeleisen 4 der Rahmenkonstruk- .c, tion ist eine Trägerform 9 in Form eines Trägerbleches vorgesehen. Die Längsachse dieses Trägerbieches ist im rechten Winkel zur Längsachse der Streutrommel 1 gelagert. Durch den Getriebemotor 5 wird die Streutrommel 1 und das dieser zugeordnete Vibrations- ·-,< > sieb 10 zwischen den Endschaltern 6 und 7 hin- und herbewegt, während die Streutrommeln gleichzeitig durch den Getriebemotor 2 in langsame Umdrehung versetzt wird. Den Lochungen des Trommelmantels und der Umlaufgeschwindigkeit der Sireutrommel kommt ■-,=, eine besondere Bedeutung zu. Es handelt sich bei dem mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführten Streuvorgang nicht um eine einfache Siebung, vielmehr um einen Streuvorgang, bei dem außer der Erdanziehungskraft, die alleine beim freien Fall auf die bo Fasern wirkt, auch noch die bei der Rotationsbewegung auftretenden zentrifugalen und zentripetalen Kräfte wirksam werden. Die Durchbrüche in der Hülle der Streutrommel 1 sind erfindungsgemäß um den Faktor 2 bis 100 größer als der größte Durchmesser der Fasern, b^r> welche mit der Trommel gestreut werden. Der freie Lochdurchgang wird durch den Faserhabitus bestimmt. Werden dünne, kurze und gerade Faserteilchen, die eine glatte Oberfläche besitzen, gestreut, so müssen Trommeln mit relativ kleinem Lochdurchmesser eingesetzt werden. Wenn dicke, lange, gekrümmte Fasern mit rauher Fläche gestreut werden, so müssen Trommeln eingesetzt werden, deren Durchbräche einen größeren Querschnitt aufweisen. Im Extremfall können die Durchbrüche rechteckigen Querschnitt haben oder Langlöcher sein. In der Fig.2 ist eine Trommel mit relativ großen Lochungen veranschaulicht

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Verhältnis von durchbrochenem und verschlossenem Wandquerschnitt der Streutrommel auf die Eigenschaften der zu streuenden Fasern abzustimmen. In jedem Fall darf die durch Löcher geöffnete Fläche des Trommelmantels nicht größer als 50% der gesamten Trommelfläche sein, andernfalls eine gleichmäßige Streuung der Fasern nicht erreicht wird. In der in F i g. 2 veranschaulichten Vorrichtung weist der Trommelmantel etwa 30% freie Lochfläche auf. Die Vibrationssiebeinrichtung 10 hat entsprechende Sieböffnungen.

Bei Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die zu verarbeitenden Fasern durch die in der Stirnseite befindliche öffnung in die Streutrommel 1 gegeben, und dann wird die Trommel 1 mittels des Getriebemotors 2 in Rotation versetzt. Die Fasern werden nun von der Trommelwand in Drehrichtung mitgenommen und hochgezogen, bis das Gewicht des Fasergemenges größer als die Haftung an der Trommelwand ist. Dann lösen sich einzelne Fasern aus dem lockeren Faserknäuel und fallen durch die Trommelwandöffnungen und die Vibrationssiebeinrichtung hinunter auf das darunter befindliche Blech 9. Die Streu- und Vibrationseinrichtung werden durch den Motor 5 in Hin- und Herbewegung gesetzt und fahren nun über dem Blech hin und her. Dadurch wird dieses mit einer Schicht 11 aus Fasern bestreut, deren Verteilung auf der Gesamtfläche gut und gleichmäßig ist. Durch den Faserzubringer 8 erfolgt eine kontinuierliche Faserzuführung in den Trommelinnenraum.

Der Vorgang des Hochziehens und Herunterfallens der Fasern im Innern der Trommel bei der Rotation verläuft besonders gleichförmig und kontinuierlich, wenn Drehzahl und Trommeldurchmesser in geeigneter Weise aufeinander abgestimmt werden. Abstimmungsdifferenzen lassen sich durch die Zuordnung des Vibrationssiebs ausgleichen.

Die in Fig.3 veranschaulichte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist feststehende Streutrommeln 1 mit Faserzuführungen 8 auf; unterhalb dieser Streutrommeln läuft kontinuierlich ein Transportband 36, das als Trägerform dient und mittels stufenlos regelbarem Antrieb 37 bedient wird. Die Streutrommeln 1 sind in Abständen voneinander angeordnet und zwischen diesen Streutrommeln befinden sich Spritzeinrichtungen 33, die zum Aufbringen von Bindemittel auf die Faserschichten dienen. Die Bindemittel dienen zum Verbinden der aufgestreuten Faserteilchen und gegebenenfalls zum Einbringen von zusätzlichen Pigmenten oder Metallpulvern. Das Transportband 36 ist auf einem Tragrahmen befestigt. Je ein weiterer Getriebemotor 2 dient zum Antrieb der rotierbaren Trommeln 1, die in Antriebs- und Führungsrollen 35 gelagert sind.

Tie von dem Transportband 36 abgenommenen Faservliese werden in üblicher Weise, gegebenenfalls nach Verdichten, einer Sinterung unterworfen.

Wie bereits erwähnt, verläuft beim Hochziehen und Herunterfallen der in die Streutrommeln eingebrachten

Fasern während der Rotation der Streutrommeln die Bewegung der Fasern nicht gleichmäßig und kontinuierlich; vielmehr bilden sich Lawinen, die sich in regelmäßigen Zeitintervallen von der hochlaufenden Trommelwand lösen. Um einen möglichst gleichförmigen Streuvorgang zu erzielen, sollen diese Zeitintervalle möglichst klein sein. Bei Fasern mit gegebenen Eigenschaften ist die Zeitfolge, in der die Faserlawinen zum Abrollen gebracht werden, durch den Trommeldurchmesser und die Rotationsgeschwindigkeit der Trommel beeinflußbar. 1st der Trommeldurchmesser groß, z. B. 500 mm, und die Umlaufgeschwindigkeit niedrig, z. B. 100 UpM, so werden die Fasern sehr hoch mitgenommen, die Faserlawinen rollen nur in relativ großen Zeitabständen ab, und der Streuvorgang ist relativ ungleichförmig. Mit zunehmender Drehzahl werden bei gleichbleibendem Trornme'durchmesscr die Zeitintervalle immer kleiner und das Streuverhalten wird besser. Wenn man jedoch die Drehzahl beliebig erhöht, dann können bereits Fliehkräfte wirksam werden, und dies hat zur Folge, daß die Fasern sich relativ schwierig von der Trommelwand lösen. Dann könnte äußerstenfalls der Streuvorgang zum Erliegen kommen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher zweckmäßig so konstruiert, daß der Trommeldurchmesser, die Lochung der Trommel und die Drehzahl de Trommel optimal auf die Fasereigenschaften abge stimmt sind, damit ein guter Streueffekt erreicht wird Werden im Innern der Streutrommel feststehend« Ableitbieche oder -bürsten angebracht, so kann di< Drehzahl bei gleichem Trommeldurchmesser etwa; höher liegen als ohne Anordnung von Ableitblecher oder -bürsten. Mit niedrigeren Drehzahlen kanr gearbeitet werden, wenn ein Vibrationssieb zwischen geschaltet ist.

Man kann die erfindungsgemäße Vorrichtung zurr diskontinuierlichen oder kontinuierlichen Arbeiter einrichten und man kann zusätzlich eine Trockenein richtung und eine Sintereinrichtung nachschalten. Füi kontinuierliches Arbeiten ist die Faserzuführeinrichtunf selbstverständlich.

Die Trägcruntcrlagcn können beliebig geformt scir und es können Einzelformen auf einer Halterung nebeneinander aufgesetzt verwendet werden, die irr Anschluß an die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Sinterofen eingesetzt werden. Es lassen sich mittels dei erfindungsgemäßen Vorrichtung demzufolge sowoh einfache als auch komplizierte poröse Faserwerkstücke auf einfache Weise herstellen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Herstellung eines Metallfaservlieses aus zerkleinerten Metallfasern, gekennzeichnet durch mindestens eine rotierende ί Streutrommel (1) mit gelochtem Trommelmantel, dessen Lochungen gegenüber dem größten Durchmesser der zu streuenden Fasern zwei- bis hundertmal größer sind und dessen Oberfläche nicht mehr als 50% an freier Lochfläche aufweist, und eine ι ο unterhalb der Trommel (1) und zu deren Längsachse etwa im rechten Winkel angeordnete Trägerform (9) sowie mindestens eine Antriebsvorrichtung (5) zum Hin- und Herbewegen der rotierenden Trommel (1) und/oder der Trägerform (9).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Langlöcher im Trommelmantel.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Rechteck-Löcher im Trommelmantel.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein unterhalb der Streulrommel (1) und oberhalb der Trägerform (9) angeordnetes Vibrationssieb (10).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch feststehende Ableitbleche und/oder -bürsten innerhalb der Streutrommel (1).

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Spritzeinrichtung (33) für Bindemittel, die gleichsinnig mit der Streutrommel (1) bewegt wird. «>