DE2360866A1

DE2360866A1 - Langgestrecktes brett, balken oder dergl. und verfahren und vorrichtung zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE2360866A1
Application number: DE2360866A
Authority: DE
Inventors: John Adam Holman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-01-05
Filing date: 1973-12-06
Publication date: 1974-07-18
Also published as: JPS4999775A; FR2213160B3; IL43638A; IL43638A0; FR2213160A1; US3890077A; GB1453294A; JPS582069B2; CA1006307A; PH10113A; US4091153A

Description

PATENTANWÄLTE _:· - ι

DR.-ING. R. DÖRING DIPL.-PHYSv DR. J. FRICKE

BRAUNSCHWEIG MÜNCHEN

Z360866

John Adam Holman
1206, Rutledge Way, Anderson, Südcarolina/ USA

"Langgestrecktes Brett, Balken oder dergl. und Verfahren und Vorrichtung zu seiner Herstellung"

Die Erfindung betrifft ein langgestrecktes Brett, einen Balken oder dergl., insbesondere aus künstlichem Nutzholz, mit einer seine Breite und Dicke übersteigenden Länge, sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Herstellung.

Es sind zuvor zahlreiche Versuche unternommen worden, um aus verschiedenen Materialien, wie Holzfasern gemischt mit einem Bindemittel gepreßte Bretter, Balken oder dergl. herzustellen. Es war jedoch schwierig, eine Bruchfestigkeit ähnlich der von hochfesten Balken oder Brettern zu erzielen. Ein Versuch, die künstlichen Balken zu verstärken, und zwar durch Verstärkungselemente, ist in den US-Patenten 2 717 420 und 2 847 733 beschrieben. Die dort angegebene Mischung wird durch einen Stößel extrudiert, in Segmente unterteilt und schließlich in Form von zusammengepreßten Abschnitten erzeugt, wobei die Festigkeit des

409829/0688

Materials in den Zwischenräumen zwischen segmentierten, zusammengedrückten Abschnitten geringer ist als die Festigkeit an anderen Stellen auf der Oberfläche des zusammengepreßten Materials.

Ein anderes Verfahren zum Herstellen von faserigen Strangpreßkörpern ist in der US-PS 2 648 262 angegeben. Diese zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen von Paserbrettern unter Verwendung einer hin und hergehenden Kolbenpresse. Wie ersichtlich ist, können diese Bretter oder dergl. nicht verstärkt werden. Sie besitzen daher auch nicht die Festigkeit eines Brettes oder Balkens, die aus einem ähnlichen Material hergestellt sind, das durch langgestreckte Verstärkungsstränge verfestigt ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein langgestrecktes Brett, einen Balken oder dergl. der eingangs näher bezeichneten Art zu schaffen, die über ihre ganze Länge mit hochfesten Einlagen verstärkt sind, so daß sie über die Länge eine gleichmäßige Festigkeit, insbesondere KnickfestigleLt, aufweisen und in ihren Eigenschaften und ihrem Verhalten mit sonstigen Bauhölzern oder Nutzhölzern vergleichbar sind. Dabei ist es weiter Aufgabe, diese Bretter oder Balken auf sehr einfache Weise mit hoher Gleichförmigkeit und hoher Produktionsgeschwindigkeit herzustellen. Dabei soll es weiterhin die Aufgabe sein, während der Herstellung jedes gewünschte Profil zu erzeugen.

409829/0658

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine homogene Mischung aus Füllmaterial, insbesondere Holzfasern oder dergl. und einem in der Wärme härtenden Harz und eine Mehrzahl von im gegenseitigen Abstand angeordneten, langgestreckten Verstärkungselementen, die sich allgemein in Längsrichtung des Formkörpers erstrecken, wobei das Füllmaterial und das Harz auf entgegengesetzten Seiten der Verstärkungen gepreßt und verdichtet ist und glatte äußere Schichten bildet, die eine im wesentlichen gleichförmige Dichte über die Länge des Formkörpers besitzen und wobei eine Kernschicht vorgesehen ist, deren Dichte geringer als die der äußeren Schichten ist. Es liegt hierbei ein langgestrecktes Brett oder ein Balken vor,der mit Verstärkungssträngen versehen ist, die in vorbestimmten Mustern angeordnet sind, um dem Bauelement die erforderliche Festigkeit, insbesondere Knickfestigkeit, zu verleihen.· Wesentlich ist dabei, daß eine im wesentlichen gleichförmige'Dichte über die ganze Länge vorliegt. Dabei ist es auch möglich, die Verstärkungselemente unter Spannung in das Bauelement einzubringen. Statt dessen können die Verstärkungselemente sich in Wellenform in Längsrichtung durch den Formkörper oder Balken erstrecken. Vorteilhafterweise sind die Verstärkungselemente Glasfaserstränge. Um den Verbund zwischen der homogenen Mischung und den Verstärkungselementen zu verbessern, können diese eine texturierte oder aufgerauhte Fläche oder einen entsprechenden Mantel aufweisen.

-409829/0668

Der texturierte Mantel besteht zweckmäßigerweise aus einer Mischung eines Hartbinders und eines groben Füllmaterials.

Zum Herstellen des neuen Bauelementes sieht die Erfindung ein Verfahren vor, bei dem zunächst eine Mehrzahl von langgestreckten Verstärkungssträngen in ausgedehnter Stellung relativ zu einem Druckglieä angeordnet wird, worauf eine Mischung aus Füll- und Bindermaterial zwischen die Verstärkungsstränge eingeführt und die Mischung und die dacin eingebetteten Verstärkungsstränge gepreßt werden, und daß dann der Preßling durch eine Aushärtezone geführt und in dieser der Hitzeeinwirkung zum Aushärten des Bindematerials ausgesetzt wird.

Vorteilhafterweise werden die langgestreckten Stränge vor dem Einführen in das Preßglied strukturiert oder auf der Oberfläche texturiert, wobei gleichzeitig ungleich gedehnte Stränge verwendet werden.

Es kann zweckmäßigerweise eine teilweise ausgehärtete Mischung aus einem Bindeharz und einem Füllmaterial auf die Oberfläche der Verstärkungsstränge zur Aufrauhüng der Oberfläche aufgebracht werden, bevor man diese in das Preßglied einbringt.

Zum Ausführen des Verfahrens geht die Erfindung von äner Vorrichtung aus, die sich kennzeichnet durch mehrere langgestreckte

409829/0868

■* C _·

endlose Bänder oder Riemen, die mit ihrem Arbeitstrum in radialem Abstand um eine Längsachse verteilt so angeordnet sind, daß .die einander zugewandten Bandflächen ein langgestrecktes Formwerkzeug mit einem Eintritts- und einem Austrittsende bilden. Weiterhin kann eine Zuführungseinrichtung zum Aufgeben der Mischung aus . Füllmaterial und einem durch Hitze aktivierbaren Bindeharz auf das Eintrittsende des Formwerkzeuges vorgesehen sein. Eine Einrichtung zum Zuführen langgestreckter Verstärkungselemente in das Formwerkzeug ist dabei ebenso vorgesehen wie Heizeinrichtungen, die nahe den inneren Trums der Förderbänder angeordnet sind. Eine Antriebseinrichtung für die Bänder ist so ausgebildet, daß mit den letzteren die Mischung und die darin eingebetteten Verstärkungselemente durch das langgestreckte Formwerkzeug gezogen werden. Mit der neuen Vorrichtung können langgestreckte Bauelemente von jeder gewünschten Form hergestellt werden. Die Herstellung ist einfach und kann mit hoher Leistung erfolgen. Insbesondere erhält man Bauelemente hoher Gleichförmigkeit und hoher Festigkeit, wobei die Festigkeit leicht auf jeden gewünschten Wert eingestellt werden kann. Die auf dem Wege des Verfahrens nach der Erfindung hergestellten Bauelemente kommen nicht teurer als natürliche Balken oder dergleichen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

409829/0658

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Ausfüh ren des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 im größeren Maßstabe eine Draufsicht mit Blickrichtung der Pfeile III-III in Fig. 2,

Fig. h und 6 perspektivische Ansichten, teilweise gebrochen von verschiedenen Ausführungsformen eines gemäß der Erfindung hergestellten Balkens,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Schnittlinie V-V in Fig, 3,

Fig. 7 in perspektivischer Ansicht eine schematische Wiedergabe der verschiedenen bei der Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung verwendeten Bänder,

Fig. 8 einen Ausschnitt in perspektivischer Darstellung einer modifizierten Vorrichtung zum Ausführen des neuen Verfahrens,

Fig. 9 eine perspektivische Ansicht, teilweise gebrochen, eines Balkens, der mit der Vorrichtung nach Fig. 8 hergestellt werden kann und

Fig.10 eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung in Form eines vorbereitenden Schrittes für die Durchführung des neuen Verfahrens.

4098 2 9/065

Unter Bezugnahme auf die Figuren ist dort eine Vorrichtung gezeigt, um langgestreckte Balken oder dergl. aus künstlichen Bauelementen und in künstlicher Form aus einer Mischung aus Fasern und in der Hitze aktivierbarem Bindemittel herzustellen₉ verstärkt durch langgestreckte Verstarkungselemente. Eine Mehrzahl von endlosen Bändern ist radial um eine Längsachse in Abständen angeordnet. Drehbare Elemente unterstützen jedes der Bänder in Form einer langgestreckten Schleife, wobei die Bänder um die Längsachse so angeordnet sind, daß die Innenflächen jedes der. Bänder miteinander zusammenwirken, um ein langgestrecktes Formvrerkzeug A zu bilden, welches an einem Ende eine Eintrittsöffnung und am anderen Ende eine Austrittsöffnung aufweist. Ein Zuführungstrichter oder eine andere Einrichtung dieser Art, die mit B bezeichnet ist, ist vorgesehen, um die Mischung aus Holzfasern und Harz dem Eingang des langgestreckten Formwerkzeuges zuzuführen. Mit C ist eine Einrichtung zum Zuführen langgestreckter Verstarkungselemente in das langgestreckte Formwerkzeug bezeichnet. Heizeinrichtungen sind in nächster Nähe der inneren Oberfläche der Bänder angeordnet, um die Mischung auszuhärten₉ wenn diese durch eine langgestreckte Aushärtekammer D hindurchgeführt wird. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen»

um die Bänder.:_s welche die Form-und Aushärtewerkzeuge A und D begrenzen, anzutreiben, um die Mischung und die langgestreckten Verstärkungselemente durch die langgestreckten Kammern hindurchzuziehen, um ein langgestrecktes, verstärktes und ausgehärtetes

409829/0668

künstliches Bauelement zu bilden. Weiterhin ist eine Einrichtung vorgesehen, um die langgestreckten Verstärkungselemente unter Spannung zu setzen, wenn die Mischung und die Verstärkungselemente durch das Formwerkzeug A geführt wird.

Es wird nunmehr auf die Figuren I₉ 2 und 3 Bezug genommen. Die in diesen Figuren gezeigte Vorrichtung ist auf einer Basis in Form eines langgestreckten Metalltisches vorgesehen. Die Basis 10 wird auf senkrechten Stützen 12 abgestützt, die darunter in Längsabständen angeordnet sind. Entsprechende langgestreckte Träge», z.B. horizontal '/erlaufende Winkeleisen dienen dazu, um der Tischplatte eiae entsprechende Starrheit su verleihen»

Die Mischung, die zum Bilden der· 3anggest2»eekfeen Bauelemente verwendet wird, wird in einen Trichter B eingeführt und auf ein langgestrecktes Bodenband 16 aufgebracht. Dieses Bodenband 16 ist aus Stahl hergestellt und erstreckt sich im wesentlichen über die ganze Länge des Tisches 10 und. unter dem Trichter hindurch, um die Mischung aus deai Triebter aufzunehmen. Das Band 16 ist antriebsmäßig auf Walzen 18 ₉ 19₉ 2G₃ 21 und 22'gemäß Fig. β abgestützt, Der Abschnitt des Bandes zwischen der Waise 22 und der Holle 18 wird über die Tischplatte geführt. In einigen besonderen Ausführungsbeis^.elen sind Lagermittel vorgesehen,- um das Band'auf der Tischfläclie ab see tut ζ en. Diese

'409829/0858

Lagerelemente umfassen Rollenlager oder in einigen besonderen Fällen ein Kunststoffmaterial von geringer Reibung, z.B. in Form von Nylonstreifen. Diese sind zur Vereinfachung der Darstellung nicht wiedergegeben, unmittelbar nahe dem Bodenband sind zwei im Abstand angeordnete Seitenbänder 22 und 24 vorgesehen. Das Seitenband 22 erstreckt sich um die Rollen 26 und 28, die nahe den entgegengesetzten Enden des langgestreckten Tisches und auf beiden Seiten des Zuführungstrichters angeordnet sind. Das langgestreckte Band 24 wird auf der entgegengesetzten Seite des Trichters B nahe dem Bodenband 16 abgestützt und erstreckt sieh zu diesem Zweckßm die Rollen oder Walzen 30 und 32. Es wird bemerkt, daß die vorderen Endbereiche der Bänder 22 und nach innen in Richtung auf eine Längsachse34 konvergieren, die sich durch das Aushärtewerkzeug A erstreckt. Winkeleisenelemente dienen dazu, um die Bänder in der konvergierenden Weise abzustützen und zu führen. Nachdem die Bänder sich einander so genähert haben, daß der Abstand zwischen den Innenflächen der Bänder 22 und 24 einen vorbestimmten Mindestabstand erreicht , dann erstrecken sich die Bänder dahinter parallel zur Längsachse 34 bis sie die rückwärtigen Rollen 28 und 32 erreichen. Wie aus Fig. S hervorgeht, sind Winkel^eisen, wie sie bei 36 und 38 gezeigt sind, an der Tischplatte 10 mit Bolzen 40 angeschraubt, um die Richtung der Seitenbänder 22 und 24 zu führen.

Um das Material, das von dem Trichter B in das Formwerkzeug eingeführt wird, zusammenzupressen, ist ein oberes Band 42 vorgesehen,

4098 2 9/06S8

das direkt oberhalb der Seitenbänder 22 und 24 und des Bodenbandes 16 abgestützt wird. Das vordere Ende des oberen Bandes wird auf einer Walze 44 getragen_s während sich das rückwärtige Ende um eine Rolle 46 erstreckt. Die Rolle 44 ist geringfügig höher als die Rolle 46 angeordnet, so daß das Band 42 in Richtung der Längsachse des Formwerkzeuges nach unten oder auf die Längsachse zu verläuft.

Das Formwerkzeug A wird durch die Innenflächen des oberen Bandes 42, der beiden Seitenbänder 22 und 24 und das Bodenband 16 begrenzt. Wenn das Material durch den Fülltrichter B auf das Bodenband 16 überführt wird, wird es durch das Formwerkzeug A durch Rotation der Bänder 16, 22, 24 und 42 hindurchgezogen ,

und dabei auf eine vorbestimmte Höhe und Breite gemäß den ! Fig. 3 und 4 zusammengepreßt. ί

Direkt oberhalb des oberen Bandes 42 ist eine Geschwindigkeitsrolle 48 angeordnet, die mit viel höherer Geschwindigkeit angetrieben wird als die Bänder. Sie dient dazu, um das Material zusammenzupressen und eine polierte fertige Oberfläche auf das zusammengepreßte Elemente aufzubringen. Infeinigen Fällen wird die Geschwindigkeitsrolle 48 weiter dazu benutzt, um die Mischung noch stärker zusammenzupressen und eine gewünschte Konfiguration auf die Oberfläche, auf der die Geschwindigkeitsrolle angreift, aufzubringen. Das zusammengepreßte Bauelement

409829/0658

wird dann durch die Aushärtekammer D hindurchgezogen, die durch ein langgestrecktes oberes Band 40, das Bodenband 16 und die beiden Seitenbänder 22 und 24 begrenzt wird, Heizeinrichtungen 49a sind nahe der inneren Oberfläche jedes der Bänder 22 ₉ 24,16 und 50 angeordnet;, um auf die zusammengepreßte Mischung Hitze aufzubringen_fl während das Material durch die Kammer D gezogen tjird. Hierdurch wird das in der Wärme härtende Harz ausgehärtet und das Bauelement verfestigt» Die Aushärtekammer D kann jede gewünschte Länge in Abhängigkeit von der Arbeitsgeschwindigkeit der Vorrichtung aufweisen» Wenn es natürlich gewünscht wird.» die Vorrichtung mit einer höheren Geschwindigkeit zu betreiben, so ist es nottfezi'digj, die Aushärtekammer D. länger zu machen_s so daß das HarEnaierial für die gewünschte Zeitdauer in Kontakt mit der Hitze verbleibt» Geeignete Kontrolleinrihtungen 52 sind vorge-'sehen_a vm. die von den Heizelementen entwickelte Hitze zu steuern. Diese 8temereinrichtungen sind unter dem isolierten Deckel 54 nach Figo 1 angeordnet=

Alle die langgestreckten Stahlbänder xferden von einem einzigen Antriebsmotor 56 nach Figo 1 angetrieben» Der Antriebsmotor ist mit eine? senkrechten Welle 58 über eine Kette verbunden, die sich um eine Kettenscheibe 60 erstreckt» Zwei kleinere äußere Kettensciseiben 62 und 64 sind auf der Welle 58 abgestützt. Um diese XSLUteu langgestreckte J£etten_s die sich außerdem um die Ketteilscheibe ©ines Getriebes 64a erstrecken» Die Kette 62a

ist mit einer Eingangsscheibe 62b gekuppelt, welche eine senkrechte Ausgangswelle 62c des Getriebekastens 64a antreibt. Die senkrechte Ausgangswelle 62c ist weiterhin mit einer Kette 62d versehen, die mit Wellen 62e und 62f gekuppelt ist, auf denen Walzen 28 und 32 abgestützt sind. Es sind nicht alle Kettenscheiben wiedergegeben, um die Darstellung nicht zu verwirren. Es ist selbstverständlich ersichtlich, daß die Walzen 28 und 32 vom Getriebekasten 64a mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben werden wie die anderen Ketten, die in der Vorrichtung verwendet werden. Eine Kette 65a ist mit der Kettenseheibe 64 gekuppelt und dient dazu, die Eingangswelle des Getriebekastens anzutreiben, die ihrerseits wiederum die horizontale Ausgangswelle 65b antreibt. Die horizontale Ausgangswelle 65b ist wiederum mit einer Kette 65c gekuppelt, die sich um Kettenscheiben 65d und 65e erstreckt. Die Kettenseheibe 65d wird auf dem Ende der gleichen Welle getragen, die eine Trommel 50 b zum Antreiben eines Riemens 50 trägt. Das Kettenrad 65e wird auf einer Welle getragen, die eine Trommel 50b zum Antreiben eines Riemens 50 trägt. Das Kettenrad65e wird auf einer Welle getragen, die wiederum eine Getriebeanordnung (nicht dargestellt) aufweist, um ein Kettenrad 65f anzutreiben. Um das Kettenrand 6_5f ist eine Kette 66 geschlungen, die verwendet wird, um das Kettenrad 67 anzutreiben, das auf der gleichen Welle angeordnet ist» auf der die Waise 18 angeordnet ist. Diese Walze wiederum dient zum Antrieb des langgestreckten Bandes 16«,

409829/0658

Die Antriebskraft zum Antreiben des oberen Bandes 42 wird von der senkrechten Welle 68 abgeleitet, auf der die Walze 32 abgestützt ist.. Die Walze 32 wird rotiert, wenn das Seitenband angetrieben wird, das wiederum veranlaßt, daß ein Getriebeband 70 angetrieben wird, das auf der gleichen Welle 68 unterstützt wird. Das "andere Ende des Getriebebandes 7o wird auf einer Scheibe 72 abgestützt. Die Scheibe 72 ist auf einer Welle 74 angeordnet, auf der die Walze 44 abgestützt ist, um über die Walze das obere Band 42 anzutreiben.Auf das andere Ende der Welle 64 ist ein Kettenrad 76 aufgekeilt, auf dem eine Kette 78 angeordnet ist, die sich um die Antriebswalze 46 über ein Kettenrad 80 erstreckt, das am Ende der Welle 82 angeordnet ist. Die Wellen und 74 sind in entsprechenden Lagerblöcken 86 drehbar abgestützt. Alle Wellen, auf denen die Bänder 22, 24, 16, 50 und 42 über entsprechende Walzen oder Rollen geführt sind, sind in entsprechenden Lagerblocks gelagert, die jedoch nicht näher dargestellt und beschrieben sind.

Das Formwerkzeug A umfaßt die Satenbänder 22, 24-, das Bodenband 16 und das Deckband 42. Aus den Figuren 3 und fr wird deutlich, daß die Seitenbänder nach innen in Richtung auf die Achse 34 konvergieren. Das obere Band 42 konvergiert nach hinten ebenfalls in Richtung auf die Längsachse 34. Wenn das Material, das normalerweise aus einem Füllmaterial und einem Bindemittel besteht _s aus dem Zuführungstrichter B auf das Band 16 aufgebracht wirds wird es durch das Formwerkzeug A hindurchgeführt_s um

409829/0688

zwischen den Bändern 42, 22, 24 und 16 in die gewünschte Querschnittsgestalt gepreßt zu werden. Wenn das gepreßte Glied die hintere Walze 46 verläßt, um die das Band 42 geschlungen wird, gelangt es unter eine Geschwindigkeitsrolle 48, die durch einen Elektromotor 90 angetrieben wird. Eine Ausgangswelle des Elektromotors 90 ist über Bänder 92 und 94 mit einer Riemenscheibe 96 gekuppelt, die auf der Welle 98 angeordnet ist, auf der die Geschwindigkeitsrolle 48 sitzt. Die Welle 98 ist in entsprechender Weise in Lagerblocks 100 gelagert, Die Geschwindigkeitsrolle 48, die mit einer wesentlich höheren Geschwindigkeit als die der Bänder arbeitet, welche das Material durch das Formwerkzeug A und die Aushärtekammer D ziehen, dient dazu, um eine endgültige geformte und polierte Oberfläche auf das künstliche Balkenelement aufzubringen.

Langgestreckte Verstärkungsstränge 102, z.B. aus Fiberglas, werden auf einem Spulenrahmen 103 unterstützt, der eine Vielzahl von Paketen 104 aufweist, die rotierbar auf horizontalen Rahmengliedern abgestützt sind. Die Stränge werden von den einzelnen Spulen oder Paketen 104 über Führungen 106 um im Abstand angeordnete Stangen IO8 und 110 geleitet. Der Zweck dieser imAbstand angeordneten Stangen besteht darin, um den Strängen eine Spannung zu verleihen, wenn sie durch das Formwerkzeug A und durch die Aushärtekammer D während der Herstellung des künst- j liehen Bauelementes gezogen werden. Die Stiänge 102 werden _s wie ; Fig. 2 zeigt, unter die Stange IO8 und über die Stange 110 so- j

409829/0651

wie über die Stange 112 und danach zurück unter eine Stange 114 geleitet. Die genannten Stangen werden zwischen Haltern 115 und 116 abgestützt. Die zwischen den Haltern 116 abgestützten Stangen 112 und 114 bilden ein Rückhalteglied 116a. Durch Drehung dieser Halter läßt sich der Heibungskontakt zwischen den Strängen 102 und den Stangen verändern. Der Halter 115 kann um einen Stift 116 gedreht werden, der in entsprechender Weise auf im Abstand angeordneten Winkeleisen 118 unterstützt ist. Die Fiberglasstränge 102 gelangen dann unter ein weiteres Führungselement 120, das eine Querstange 121 aufweist, die zwischen Abstandselementen 122 unterstützt wird. Die Stränge 102 gelangen dann durch ein Werkgeug 123, welches Bohrungen aufweist, die sich durch das Werkzeug erstrecken, um die Sträng© getrennt zu halten, und zwar nach einem vorbestimmten Muster, wenn die Stränge 102 unter dem ZuführuHgstriciiter B hindurehgeführt werdsn. Um z.B. das Muster, das in Fig. 4 gezeigt ist, zu bilden, weist das Formelement 123 vor dem Trichter eine Mehrzahl· von Bohrungen auf, die in horizontaler und senkrechter Richtung in Fluchtung angeordnet sind, und durch die sich die Stränge 102 erstrecken. Die gebogene oder gekrümmte Form des Musters jeder senkrechten Reihe von Strängen 102 gemäß Fig. 4 entsteht erst bei der Verprsssung der Mischung in dem Preßelement A.

Is wird bemerkt ρ daß di® Halt©©l@m©nt® 116a und 120 in einem langgestreckten G-©£iß 125a ang©ordn©t sind, das durch konvergierende Soitenwäade 125 und 126 und einen Boden 12? begrenzt istο Im fl-iQsem &©fäß 125a ist ®±n Bindeharz zum Überziehen der

409829/06 58

Fiberglasstränge 102 angeordnet, wenn diese durch das Gefäß laufen, um die Bindung zwischen den Fiberglassträngen und der Mischung, die durch den Zuführungstrichter B zugeleitet wird, zu verbessern.

Der Zuführungstrichter B ist rechteckig und umfaßt Seitenwände 128 und 129, die durch Stirnwände 130 und 131 verbundeneind. Ein Trog oder eine Rutsche 132, die in Fig. 3 der Klarheit willen nicht gezeigt ist, wird an der Oberseite des Trichters so abgestützt, daß sie den Trichter mit der Mischung versorgen kann. Das obere Ende der Rutsche wird durch ein senkrechtes Winkeleisen 133 unterstützt. Die Walzen 13^» 135 » 136 werden zwischen den Seitenwänden 128 und 129 des Zuführungstrichters so unterstützt, daß sie rotiert werden können ₃ um die Mischung zwischen die im Abstand verlaufenden Stränge 102 aus Fiberglas zu schleudern. Die obere Walze lj>k wird so angetrieben, daß sie die Mischung von der Zuführungsrutsche 132 nach unten in Richtung auf die beiden unteren Walzen 135 und 136 fördern kann. Die letzteren Walzen werden in entgegengesetzten Richtungen angetrieben, um die Mischung zu erfassen und sie zwischen die Fiberglasstränge zu schleudern. Auf den Walzen 13^_a 135 und 136 sind nach außen ragende Stifte angeordnet, die in die Mischung greifen und diese somit durch den Trichter hindurchbefördern. Die Stifte auf den unteren Walzen 135 und 136 sind nach einem vorbestimmten Muster angeordnet, so daß sie in Umfangsrichtung um die Walze 135 und

409829/0658

136 in Reihen im Abstand angeordnet sind, welche sich zwischen den Strängen, die sich durch das Formstück 123 unterhalb des Trichters B erstrecken, schneiden, um die Mischung zwischen die Fiberglasstränge einzubringen.

Ein Elektromotor 138 dient zu Antrieb der drei Walzen 134, 135 und 136. Dieser Antrieb erfolgt über einen Riemen 139, der 3ich über Riemenscheiben erstreckt, die von den Enden der Wellen getragen werden, die die genannten Walzen unterstützen.

Eine geeignete Mischung, die in den Zuführungstrichter eingeführt und um die langgestreckten Fasern 102 verdichtet werden kann, besteht aus den folgenden Bestandteilen, die in Gewichtsprozent wiedergegeben sind:

Fichten- oder Eichenholzfasern- mittlere Feinheit-1,6 - 16 mm läng und 4,5 - 5 mm dick 32,5 %

Fichten- oder Eichenholzfasern - gefasert oder in Fiberform

3,75 mm - 19 mm lang 3,25 %

Fichten- oder Eichenholzmehl - wovon 95 % durch ein 60-Maschen-Sieb durchgehen 7»4 %

409829/0658

Bindeharz - in der Wärme härtendes Polyester- 6,4 %

Die Brennbarkeit hemmendes Pulver - Aluminiumhydrat 3,25 %

Harnstoffharz - 60 % Peststoffe- 44,0 %

Wachs - mikrokristalline Paraffinemulsion, 60 % Feststoffanteil ( zur Erhöhung des Feuchtigkeit swiderStandes)- 3,2 %

Verstärkungselemente - Fiberglasstränge- 1,6 g/cm

Bindeharz zum überziehen der Verstärkungsstränge -orthophth-alische Polyesterharze - 50 % Bas Alkyd 3,2 g/cm

Es ist ersichtlich, daß verschiedene Variationen gegenüber den ι oben angegebenen Anteilen angewendet werden können. Es ist außerdem möglich,Abfallmaterialien wie Sägemehl, Holzfasern, vorbehandelter Müll, Asche und viele andere Stoffe, die unter Wärme und unter Druck mit einem wärmehärtenden Harz gebunden werden können, zu verwenden. Auch können zahlreiche verschiedene Zusätze in der Mischung angewendet werden, beispielsweise um Termiten zurückzuhalten, um den Feuerwiderstand oder den Wasserwiderstand zu erhöhen und um das Bauelement gegen die Umwelteinflüsse zu schützen.

Zusammengefaßt besteht das Verfahren zum Herstellen eines künst-

409829/0658

lichen Bauelementes unter Verwendung der Vorrichtung nach den Fig. 1 bis^ir und 7 darin, daß zunächst langgestreckte Fiberglasstränge 102 von dem Spindelrahmen 103 um die Spannglieder 115 und 116 geleitet und durch das Harzmaterial in dem Gefäß 125a geführt werden, daß in einem besonderen Ausführungsbeispiel ein orthophtaliseher Polyesterharz ist mit einer 50#igen Basis aus Alkyd. Während die langgestreckten Stränge durch das Gefäß 125a geführt werden, werden die Stränge 102 mit dem Harzmaterial überzogen. Die Stränge gelangen dann durch das Formstück 123, so daß sie in horizontalen Reihen und senkrechten Spalten angeordnet und orientiert werden. Wenn die langgestreckten Stränge unter dem Zuführungstrichter B hindurchgeführt werden, wird eine Mischung aus holzartigem Material zwischen die Stränge auf dem Bodenband 16 geschleudert. Selbstverständlich werden in diesem Augenblick alle Bänder, die Teil der Vorrichtung bilden, mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben, da sie alle von dem gemeinsamen Antriebsmotor 56 aus angetrieben werden. Während die Mischung auf das Bodenband 16 aufgebracht wird, beginnen die Seitenbänder 22 und 24 zu konvergieren und die Mischung zusammenzupressen. Die Mischung gelangt dann unter das obere Band 42, das in der gleichen Richtung wie die Seitenbänder 22 und 24 und das Bodenband 16 angetrieben wird. Die Innenflächen des oberen Bandes 42 zusammen mit den Innenflächen der Seitenbänder 22 und 24 konvergieren in Förderrichtung zur Längsachse, die sich durch

409829/0658

das Formwerkzeug A erstreckt, das seinerseits durch die Bänder begrenzt wird. Wenn die Mischung durch die Druckkammer A mit Hilfe der Bänder 16, 22, 24 und 42 hindurchgezogen wird, wird sie dabei zusammengepreßt. Aufgrund der Wirkung der Seitenbänder 22 und 24 erfolgt eine seitliche Pressung der Mischung, so daß die feserglasstränge, die anfänglich in gerader Anordnung der Pasern vorliegen, in eine bogenförmige Konfiguration überführt werden, ähnlich wie die Holzmusterung bei einem natürlichen Holz. Die Konfiguration ist in Fig. 4 gezeigt. Diese gekrümmt orientierten Fasern der Fiberglasstränge 102 verstärken die Festigkeit des hoizförmigen Produktes.

Wenn die zusammengepreßte Mischung unter die Rolle 46 gelangt, 13t die Zusammenpressung bereits beendet. Die Geschwindigkeitsrolle 48 wird dann mit wesentlich höherer Geschwindigkeit angetrieben, um die Oberfläche des Materials zu polieren.

Das Material gelangt dann in die Aushärtekammer D, und zwar mit Hilfe der Seitenbänder 22 und 24, des Bodenbandes 16 und des oberen Bandes 50. Wie zuvor erwähnt, werden langgestreckte Heizelemente nahe der Innenfläche der langgestreckten Bänder unterstützt, um das zusammengepreßte Elemente auszuhärten, ,wenn es durch die Härtekammer D hindurchgeführt wird. Da die Mischung durch die Bänder 22, 24, 16, 42 und 50 gezogen und durch die Bremselemente oder Rückhalteelemente 116 und 115 durch Reibung

' 409829/0658

an den Strängen 102 angreifen, werden die Stränge 102 unter Spannung gehalten. In einem besonderen Ausführungsbexspiel wird auf die Stränge eine Spannung in Höhe von etwa 90 kg aufgebracht, während die Stränge in die Mischung eingeführt werden. Dadurch", daß man die Stränge unter Spannung setzt, wird die Festigkeit des holzartigen Bauelementes noch wesentlich vergrößert.

Die Fig. 8 veranschaulicht eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung. Hierbei wird anstelle der Ausrichtung der langgestreckten Stränge 102 mit Hilfe eines Ausrichtwerkzeuges mit in senkrechter und horizontaler Richtung in „Fluchtung angeordneten Löchern zum getrennten Führen der Stränge ein Führungswerkzeug aus drei Teilen verwendet. Die oberen und unteren Teile 141 und 142 sind jeweils rechteckig in ihrer Form und besitzen Reihen von Bohrungen. Diese Elemente sind sehr nahe dem Eingang des Zuführungstrxchters B mit Hilfe nicht dargestellter Mittel befestigt. Zwischen den beiden Elementen 141 und 142 ist ein zentrales Element 143 eingeschlossen, das im Abstand angeordnete Bohrungen 144 aufweist. Durch Hin-und Herbewegung des zentralen Elementes 143 werden die Fasern, wenn sie unter den Trichter D geführt werden, in eine Sinusform überführt und in dieser Form verpreßt. Hierdurch erhält man eine zusätzliche beachtliche Festigkeit für das Bauelement. Die Fasern, die durch die oberen und unteren Elemente 141 und 142 gelangen, werden in der gleichen Weise wie die oberen und unteren Fasern nach Fig. 4 und 6 orientiert. Der Mechanismus zum Hin- und

409829/0658

Herschieben des zentralen Elementes 143 umfaßt ein Gestänge 145, dessen eines Ende gelenkig an dem zentralen Glied 143 angebracht ist, während das andere Ende mit Hilfe eines Stiftes

146 an einem scheibenförmigen Element 147 angelenkt ist. Der Stift 146 befindet sich im radialen Abstand von der Achse, um die das scheibenförmige Element 147 rotiert wird. Ein Elektromotor 148 dient zum Antrieb der Welle 149 j auf der die Scheibe

147 unterstützt ist.

Fig. 10 veranschaulicht eine abgewandelte Ausfuhrungsform der Erfindung. Hier werden die langgestreckten Pasern oder Stränge 102 durch ein Bad 150 geführt, welches eine Mischung aus Harz und Füllmaterial enthält, z.B. gemahlene und gebrannte Kornabfälle ( Corn cobs). In einem besonderen Ausführungsbeispiel besteht das zum überziehen der langgestreckten Stränge 102 verwendete Harzmaterial aus einem orthophthalischen Polyesterharz, das mit dem obengenannten Kornmaterial vermischt ist, wobei das genannte Kornmaterial zurückgehalten werden kann in einem 40-Maschensieb, während es durch ein 20-Maschensieb hindurchpassiert .

Wenn das Harzmaterial und das Kornmaterial an den Fiberglassträngen 102 haften, werden diese durch ein Orientierungswerkzeug 151 hindurchgeführt, welches das überschüssige Harz von j den Strängen entfernt. Die überzogenen Stränge werden dann unter \

409829/0658

Heizlampen 153 hindurchgeführt, um eine teilweise Aushärtung des Harzmaterials (Stufe B) zu erhalten. Das teilweise ausgehärtete Harzmaterial mit den Kornelementen haftet an den langgestreckten Strängen und schafft eine rauhe und ungleichmäßige Oberfläche auf den Strängen, welche die Bindung der Mischung, die durch denTrichter B zugeführt wird, mit den langgestreckten Strängen wesentlich verstärkt. Die langgestreckten Stränge gelangen dann durch ein Orientierungswerkzeug 152, so daß sie in ähnlicher Weise wie durch das Werkzeug 131 nach Fig. 3 orientiert werden.

Pig. if zeigt schematisch die' langgestreckten Stränge 102 in einem künstlichen Holzelement 49₉ während in Fig. 4 die Stränge mit ungleichförmiger oder texturierter Oberfläche wiedergegebensind, welche durch die Mischung aus Harzmaterial und Kornelementen erzeugt worden ist.

Fig. 9 gibt ein holzartiges Bauelement wieder, in dem die Fiberglasstränge 102 gekräuselt sind, und zwar mit Hilfe irgendeiner der bekannten Kräuseleinrichtungen. Hierzu können also erhitzte Kräuselwalzen verwendet werden, um eine zellenförmige Gestalt zu erzeugen. Diese Fiberglasstränge werden dann in die Vorrichtung nach Fig. 1-4 zur Mischung mit der dort eingespeisten Mischung eingeführt. Dabei muß selbstverständlich die Spannung reduziert werden., wenn gewellte Faserglasstränge verwendet werden, so daß

982 9ΨΟ6

die Wellungen auch während des Zusammenpressens des Materials erhalten bleiben.

Die mit den Verfahren und den Vorrichtungen gemäß der Erfindung erhaltenen langgestreckten künstlichen Bauelemente besitzen eine im wesentlichen gleichförmige Dichte über ihre Länge, die durch das Zusammenpressen des Materials mit Hilfe der langgestreckten rotierenden Bänder erzielt wird. Der Kern des langgestreckten Bauelementes besitzt eine Dichte, die geringer ist als die Dichte an den äußeren Schichten. Auch die äußeren Schichten besitzen eine gleichförmige Dichte über die gesamte Länge, so daß die Gesamtfestigkeit des Bauelementes höher liegt,als wenn das Bauelement durch einen Strangpreßvorgang erzeugt wird, bei dem praktisch zusammengepreßte Segmente aneinandergefügt werden.

Für die verwendete Mischung ist es allein wesentlich, daß diese Mischung mit Harzmaterial verbunden und ausgehärtet werden kann.

409829/0658

Claims

Patentansprüche

l.J Langgestrecktes Brett, Balken oder dergl., insbesondere aus künstlichem Nutzholz, mit einer seine Breite und Dicke übersteigende Länge, gekennzeichnet durch eine homogene Mischung aus Füllmaterial, insbesondere Holzfasern und einem in der Wärme härtenden Harz und einer Mehrzahl von im gegenseitigen Abstand angeordneten, langgestreckten Verstär.kungselementen, die sich allgemein in Längsrichtung des Pormkörpers erstrecken, wobei das Füllmaterial und das Harz auf entgegengesetzten Seiten der Verstärkungen gepreßt und verdichtet ist und glatte äußere Schichten bildet, die eine im wesentlichen gleichförmige Dichte über die Länge des Formkörpers besitzen und eine Kernschicht vorgesehen ist, deren Dichte geringer als die der äußeren Schichten ist.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet^ daß die Verstärkungselemente sich in Wellenform längs durch den Formkörper erstrecken.
3. Formkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente Glasfaserstränge sind.

4 09829/0858
4. Formkörper nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente in dem Formkörper unter Vorspannung eingebettet sind.
5. Formkörper nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungselemente einen texturierten Mantel mit rauer Oberfläche aufweisen.
6. Formkörper nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der texturierte Mantel aus einer Mischung eines Harzbinders und eines groben Füllmaterials besteht.
7. Verfahren zum Herstellen von langgestreckten, verstärkten und geformten künstlichen Formkörpern wie Tafeln, Bretter oder Balken nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Mehrzahl von langgestreckten Verstärkungssträngen zur Bildung eines Kompressionskörpers angeordnet wird, worauf eine Mischung aus Füll- und Bindermaterial zwischen die Verstärkungsstränge eingeführt und die Mischung und die darin eingebetteten Verstärkungsstränge unter Verdichtung durch die Verdichtungszone geführt wird, worauf dann der Preßling durch eine Aushärtezone geführt und in dieser der Hitzeeinwirkung.zum Aushärten des

4 0 9 3 ? 9 / 0 6 S 8

Bindematerials ausgesetzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzei chnet, daß die langgestreckten Stränge vor dem Einführen in die Verdichtungszone strukturiert oder texturiert werden, urn ungleichförmige, langgestreckte Stränge zu erhalten.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, .dadurc.h gekennzeichnet, daß eine teilweise ausgehärtete Mischung aus einem Bindeharz und einem groben Füllmaterial auf die Oberfläche der Verstärkungsstränge zur Aufrauhung der Oberfläche aufgebracht wird, bevor man diese in die Verdichtungszone ein-führt.
10. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9 s dadurch gekenn zeich net, daß auf die langgestreckten Verstärkungsstränge während des Durchführens durch die Aushärtezone eine Rückhaltekraft zur Erzeugung einer Spannung aufgebracht wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7 bis 9, da durch gekennzeichnet, daß die Stränge beim Einführen in die Verdichtungszone zusätzlich seitlich hin und

409829/0658

herbewegt werden derart, daß sie in Wellenform eingebracht werden.
12. Verfahren, insbesondere nach Anspruch 7 bis il, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung beim Einbringen zwischen die Stränge auf ein umlaufendes, einen Teil der Verdichtungszone bildendes Band aufgebracht wird, daß die Mischung bei ihrer Bewegung auf dem Band gepreßt und der Preßling durch/Sie Verdichtüngszone gezogen wird, und daß die Hitzeeinwirkung beim Durchziehen des Preßlinges durch die Aushärtezone erfolgt.
13. Verfahren zum Herstellen von künstlichen Formkörpern von vorbestimmten Querschnitt, insbesondere nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere langgestreckte, endlose Bänder oder Riemen in radialen Abständen um eine Längsachse angeordnet werden, von denen das untere über die anderen hinaus geführt wird* daß in einer hinteren Zone die Bänder der Achse genähert werden, daß die Mischung mit den Strängen auf den vorderen,längeren Abschnitt des unteren Bandes aufgebracht und mittels der einander zugewandten Trums der Bänder in die rückwärtige Zone eingezogen und dann ausgehärtet werden.
14. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens nach Anspruch 7

und/oder 8 bis 13,

409829/0658

gekennzeich net durch mehrere langgestreckte endlose Bänder oder Riemen (16,22, 24, 42), die mit ihren Arbeitstrums im radialen Abstand um eine Längsachse (34) verteilt so angeordnet sind, daß die einander zugewandten Oberflächen der Bänder eine langgestreckte Form- oder Preßkammer mit einem Eintritts- und einem Austrittsende bilden_; durch eine Zuführungseinrichtung (B) zum Aufgeben der Mischung aus Füllmaterial und durch Hitze aktivierbarem Bindeharz auf das Eintrittsende des Formwerkzeuges, durch eine Einrichtung (C) zum Zuführen langgestreckter Verstärkungselemente ( 102) in das Formwerkzeug; durch Heizeinrichtungen (52), die nahe den inneren Trums der Förderbänder angeordnet sind und durch eine Antriebseinrichtung (56) für die Bänder, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß mit den Bändern die Mischung und die darin eingebetteten Verstärkungselemente durch das langgestreckte Formwerkzeug ziehbar sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorderer Bereich der Bänder oder dergl. als Preß- oder Formwerkzeug und ein hinterer Bereich als Aushärtezone ausgebildet sind und die Mischung und die Verstärkungselement mit Hilfe der Bänder sowohl durch die Preßzone als auch durch die Aushärtezone ziehbar sind.

409829/0658
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15» gekenn-

•zeichnet durch eine Einrichtung (115, Ho) zum Angreifen und Ausüben einer Zugspannung auf die Stränge während deren Bewegung durch die Preß- und Aushärtezone.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 16, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (vgl.Fig.10) zum Texturieren oder Aufrauhen der Oberfläche der Stränge (102J, wie einer Einrichtung (150) zum Aufbringen einer Schicht aus einer teilweise ausgehärteten Mischung aus Harz-Bindemittel und Füllmaterial auf die Oberfläche der Stränge.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung zwei im Abstand angeordnete Stangen (108, 110, 112, 114) aufweist, um die die Stränge (102) unter Reibung führbar sind, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Stangen zwecks Veränderung des Reibungskontaktes zu verdrehen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens vier Stahlbänder im wesentlichen unter jeweils rechten Winkeln zur Bildung des Formwerkzeuges vorgesehen sind.

409829/0658

* 31 '■-

20, Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet $ daß die Atfbeitstrums der Stahlbänder durch Rollen odei* dergl* abgestützt bzw* geführt sind*

409829/0658

Leerseite