DE2100096C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Kunststoffanteils bei der Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffmassen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung des Kunststoffanteils bei der Herstellung von glasfaserverstärkten Kunststoffmassen, bei dem man in eine Schneckenpresse dosiert pulverförmigen Kunststoff und unter sich gleiche Glasfaserstränge zuführt, wobei man die durch die Einzugsgischwindigkeit der Schnekkenpresse bedingte Stranggeschwindigkeit der Glasfaserstränge mißt

Glasfaserhaltiges Granulat wird zu Halbzeug und zu den verschiedensten Fertigwaren weiterverarbeitet Die je nach Verwendungszweck geforderten Glasantei-Ie liegen im Bereich von etwa 15 bis 40 Gewichtsprozent, sie sollen mit einer Toleranz von ±1% eingehalten werden.

Es ist bekannt Kunststoffgranulat aus vorzerkleinerten Glasfasern und Kunststoffpulver auf einer Granu- lierschneckenpresse herzustellen. Bei diesem Verfahren bereitet die Einstellung des Kunststoffanteils im Verhältnis zur laufend zugegebenen Glasfasermasse keine besonderen Schwierigkeiten, weil zum Messen, Steuern oder Regeln der Anteile auf allgemein bekannte Verfahren zurückgegriffen werden kann. Mit einfachen Dosiereinrichtungen, wie Schnecken, Rinnen oder Waagen lassen sich die beiden Komponenten innerhalb eines breiten Bereichs auf vorbestimmte Glas/Kunststoff-Verhältnisse mit ausreichender Genauigkeit einstellen.

Im Interesse einer Produktionsvereinfachung und einer Erhöhung der Festigkeit durch längere Fasern wird bei der Herstellung glasfaserverstärkter Kunststoffmassen jedoch angestrebt unmittelbar von Glasfasersträngen auszugehen.

Hierzu ist es bekannt Glasfaserstränge von der Schneckenpresse selbsttätig einziehen zu lassen. Die Stränge werden dann durch die Schnecke zerkleinert Obwohl bereits Methoden bekannt waren, die Menge der eingebrachten Glasfasern genau zu kontrollieren, ist es bisher nicht gelungen, die geforderten Toleranzen von ±1 Gewichtsprozent einzuhalten. Es zeigte sich vielmehr, daß der Glasfaseranteil bei gleichbleibender Schneckendrehzahl um mehr als ±30% um einen Mittelwert schwankte, da die Glasfaserstränge — einzeln und im Vergleich zueinander betrachtet — mit ungleichmäßiger Geschwindigkeit eingezogen werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die einer Schneckenpresse zuzuführende Kunststoffmasse nach der einlaufenden Glasmasse der Glasfaserstränge auf bestimmte Verhältnisse von Glas zu Kunststoff einstellen zu können und dabei Toleranzen für den Gewichtsanteil des Glases von ± 1 % nicht zu überschreiten.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst daß man die Stranggeschwindigkeit gleichzeitig an jedem Glasfaserstrang in einer analogen elektrischen Größe ermittelt, die gleichzeitig ermittelten Größen addiert und nach deren Summe die Dosierung des Kunststoffanteils steuert

Durch dieses Verfahren wird eine sehr genaue Ermittlung der Glasfasermasse erreicht Denn die pro Zeiteinheit eingezogene Glasmasse ergibt sich direkt aus der Geschwindigkeitssumme, dies insbesondere, weil das Metergewicht der einzelnen Glasfaserstränge bei den derzeit üblichen Herstellungsverfahren praktisch gleich ist und unverändert bleibt Die der Geschwindigkeitssumme analoge elektrische Größe entspricht also auch der eingezogenen Glasmasse. Bei Benutzung dieser analogen elektrischen Größen als Führungsgröße zur Dosierung der einem bestimmten Glasfaseranteil adäquaten Kunststoff-Pulvermenge läßt sich eine Genauigkeit erzielen, die im wesentlichen durch die Qualität der Dosiereinrichtung bestimmt ist. Die Fehlergrenzen moderner Pulverdosiereinrichtungen, z. B. einer Dosierschnecke in Verbindung mit einer Waage für den Pulvervorrat, liegen unter ±0,7%. Die geforderte Gesamttoleranz wird somit mit Sicherheit eingehalten.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung. zur Durchführung des Verfahrens mit einer in eine Schnekkenpresse fördernden Dosiereinrichtung für das Kunststoffpulver, mehreren Vorratsspulen sowie einer Einführöffnung in der Schneckenpresse für Glasfaserstränge und einer Meßeinrichtung zum Messen der Zuführgeschwindigkeit dieser Stränge, die dadurch gekennzeichnet ist, daß jedem Gläsfaserstrang eine zwischen der jeweiligen Vorratsspule und der Einführöffnung der Schneckenpresse gelegene Klemmrolle zugeordnet ist,

daß die Meßeinrichtung aus einem mit der Klemmrolle verbundenen Zahnkranz sowie einer an sich bekannten, einen Frequenzgeber und einen netzgespeiste)! Digital-Analog-Umformer umfassenden, Gleichstrom abgebenden Anordnung besteht, daß die den einzelnen Glasfasersträngen zugeordneten Umformer über eine Summier- und Verstärkungseinrichtung mit einer Kombination konstanter Widerstände elektrisch verbunden sind und daß die Widerstandskombination einen Spannungsabgriff aufweist der über einen veränderbaren Widerstand mit dem Sollwertsteller der Dosiereinrichtung verbunden ist

Bei Steuerung der Dosiereinrichtung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurden über längere Betriebszeiten Gesamttoleranzen des Glasfaseranteils is von ±0,4% eingehalten. Der Glasfaseranteil des Granulats blieb auch nach Abriß eines Faserstranpes innerhalb der angegebenen Grenzen. Neben der erwarteten Produktionsvereinfachung wurde eine erhebliche Arbeitszeitersparnis erzielt

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die Anordnung der Vorrichtung im Rahmen eines Fließbildes der Granulatherstellung,

F i g. 2 die Ansicht einer Klemmrolle für die Strangführung,

F i g. 3 einen der Figur zugeordneten Radialschnitt

Jeder Glasfaserstrang umschlingt teilweise eine Klemmrolie 2, die an beiden seitlichen Führungswänden 3,4 nach innen gerichtete, gegenseitig versetzt angeordnete halbkugelige Nocken 5 aufweist und mit einem stählernen Zahnkranz 6 mechanisch verbunden ist Der Zahnkranz 6 ist Teil einer an sich bekannten, aus Frequenzgeber 7 und netzgespeistem Digital-Analog-Umformer 8 bestehenden, Gleichstrom abgebenden Meßeinrichtung. Die den einzelnen Glasfasersträngen 1 zugeordneten Umformer 8 dieser Meßeinrichtung sind über eine Summier- und Verstärkungseinrichtung 9 mit einer Kombination 10 konstanter Widerstände elektrisch verbunden, wobei die Widerstandskombination einen Spannungsabgriff aufweist, der über einen veränderbaren Widerstand 10a mit dem Sollwertsteller 11 der Dosiereinrichtung 18 verbunden ist

Diese Anordnung an sich bekannter elektrischer und elektronischer Einrichtungen sichert in Verbindung mit der KlemmroHe eine überraschend genaue lineare Proportionalität zwischen Glasfasereinzug und Führungsgröße für die Dosiereinrichtung. Das gewünschte Verhältnis von Glasfaseranteil zu Kunststoffanteil laßt sich in einfacher Weise durch Verändern des Widerstandes 10a einstellen.

Der Lauf eines Glasfaserstranges ist aus F i g. 1 zu erkennen; er führt von einer Vorratsspule 12 über eine Spanneinrichtung 13, über die Klemmrolle 2 und über Leitrollen 14 und 15 zur Schneckenpresse 16. Die Spanneinrichtung erhält einen gleichmäßigen Zug im Faserstrang aufrecht Die Kleromrolle 2 wird vom Faserstrang schlupffrei mitgenommen; sie wird also mit einer Geschwindigkeit gedreht, die praktisch genau der Fasergeschwindigkeit entspricht In der Schneckenpresse 16 werden die Fasern zerkleinert und mit dem Kunststoffpulver, das aus der Dosiereinrichtung 18 anfällt, vermischt und verknetet Bei diesem Vorgang wird das Kunststoffpulver — in der Regel ein pulverförmiger Thermoplast gelegentlich aber auch ein pulverförmiges Gemisch aus verschiedenen Thermoplasten — durchplastifiziert und schließlich mit den zerkleinerten Glasfasern durch die Granuliereinrichtung 17 gedruckt

Dieser Stranglauf entspricht dem Lauf der übrigen Faserstränge 1. Jedem Strang sind also eine Vorratsspule 12, eine Spanneinrichtung 13, eine Klemmrolie 2 und Laufrollen 14 zugeordnet Die Gesamtzahl der Stränge betrug bei einer betriebsnahen Versuchseinrichtung, z. B. 24.

Die Funktion der Vorrichtung zur Steuerung des Kunststoffanteils läßt sich an Hand der F i g. 1 am besten verfolgen. Die Stranggeschwindigkeit bestimmt die Drehzahl der Klemmrolie 2 und des mit ihr über eine Welle mechanisch verbundenen stählernen Zahnkranzes 6. Die im zugehörigen Frequenzgeber 7 erzeugte Wechselspannung wird im Digital-Analog-Umformer 8, der aus dem Stromversorgungsnetz gespeist ist >n einen der Stranggeschwindigkeit analogen Gleichstromwert umgeformt Die Gleichstromwerte der einzelnen Umformer 8 werden der Summier- und Verstärkungseinrichtung 9 zugeleitet; der verstärkte Strom geht in die Widerstandskombination 10. Aus dieser wird die Führungsgröße für die Pulverdosierung durch Spannungsabgriff als eine der Summe der Stranggeschwindigkeiten analoge elektrische Größe entnommen. Diese Führungsgröße ist durch den eingeschalteten veränderbaren Widerstand 10a verstellbar.

Die Dosiereinrichtung für das Kunststoffpulver besteht zweckmäßig aus einer Dosierschnecke in Verbindung mit einer Wiegeeinrichtung für den Kunststoffvorrat Mit solchen Einrichtungen läßt sich der Pulverzulauf zur Schneckenpresse einem veränderlichen Sollwert nachstellen; dabei werden Toleranzen von ±0,6% nicht überschritten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Steuerung des Kunststoffanteils bei der Herstellung von glasfaserverstärkten Kunst-Stoffmassen, bei dem man in eine Schneckenpresse dosiert pulverförmigen Kunststoff und unter sich gleiche Glasfaserstränge zuführt, wobei man die durch die Einzugsgeschwindigkeit der Schneckenpresse bedingte Stranggeschwindigkeit der Glas- faserstränge mißt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stranggeschwindigkeit gleichzeitig an jedem Glasfaserstrang in einer analogen elektrischen Größe ermittelt, die gleichzeitig ermittelten Größen addiert und nach deren Summe die Dosierung des Kunststoffanteils steuert

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I, mit einer in eine Schneckenpresse fördernden Dosiereinrichtung für das Kunststoffpulver, mehreren Vorratsspulen sowie einer Ein- führöffnung in der Schneckenpresse für Glasfaserstränge und einer Meßeinrichtung zum Messen der Zuführgeschwindigkeit dieser Stränge, dadurch gekennzeichnet daß jedem Glasfaserstrang (1) eine zwischen der jeweiligen Vorratsspule (12) und der 2s Einführöffnung der Schneckenpresse gelegene Klemmrolle (2) zugeordnet ist, daß die Meßeinrichtung aus einem mit der Klenimrolle (2) verbundenen Zahnkranz (6) sowie einer an sich bekannten, einen Frequenzgeber (7) und einen netzgespeisten Digital-Analog-Umformer (8) umfassenden, Gleichstrom abgebenden Anordnung besteht, daß die den einzelnen Glasfasersträngen (1) zugeordneten Umformer (8) über eine Summier- und Verstärkungseinrichtung (9) mit einer Kombination konstanter Widerstände (10) elektrisch verbunden sind und daß die Widerstandskombination einen Spannungsabgriff aufweist der über einen veränderbaren Widerstand (10*) mit dem Sollwertsteller (11) der Dosiereinrichtung (18) verbunden ist

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Klemmrolle (2) an beiden seitlichen Führungswänden (3, 4) nach innen gerichtete, gegenseitig versetzt angeordnete, halbkugelige Nocken (5) aufweist