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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines zylin-
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drischen Elementes aus einem faserigen Material ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung eines zylindrischen
faserigen Elementes aus einem faserigen Bandmaterial, mit einem durch Führungsmittel
unter Bildung einer Schlaufe, in die das faserige Bandmaterial zugeführt wird, geführten
Förderband, welches durch Antriebsmittel so angetrieben wird, daß das faserige Bandmaterial
in die Schlaufe zugeführt und dort auf sich selbst gewickelt wird, wobei die Fuhrungsmittel
so beschaffen sind, daß sich im Betrieb die Schlaufe im wesentlichen über den ganzen
Umfang des sich in der Schlaufe bildenden Elementes erstreckt, und auf ein Verfahren
zum Formen eines aus einem Fasermaterial bestehenden zylindrischen Elementes aus
einem Band aus Fasermaterial, unter Zuführen des Bandes in eine in einem endlosen
Förderband gebildete Schlaufe, die den Umfang des in der Formung befindlichen zylindrischen
Elementes im wesentlichen vollständig umschließt, und unter Bewegen
des
Förderbandes in der Weise, daß sich das Band auf sich selbst in der Schlaufe aufwickelt.
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Bei dieser bekannten Vorrichtung und in dem bekannten Verfahren wird
die durchschnittliche radiale Dichte des zylindrischen Elementes bestimmt durch
die Spannkräfte, und die tatsächliche Dichte an irgend einem Punkt ist in radialer
Richtung in einer im allgemeinen unkontrollierten Weise veränderlich. Es ist bisher
unmöglich, die Dichte positiv zu kontrollieren, es ist also nicht möglich, in Radialrichtung
durch das Element eine konstante Dichte zu erzielen, noch ist es bisher möglich,
den Enddurchmesser des Elementes positiv zu kontrollieren.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung sowie ein Verfahren
zur Herstellung eines solchen zylindrischen faserigen Elementes aufzuzeigen, dessen
radiale Dichte-Charakteristik und Enddurchmesser sich positiv kontrollieren und
vorausbestimmen lassen.
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Vorrichtungsseitig wird diese Aufgabe in der Weise gelöst, daß zur
Erzielung eienr vorbestimmten Dichte-Charakteristik in dem zylindrischen Element
in dessen Radialverlauf Mittel zur Durchführung einer progressiven Durchmesservergrößerung
der Schlaufe vorhanden sind, zu denen ein Steuerelement, über welches das Förderband
geführt ist und welches unter Veränderung der Schlaufenabmessung bewegbar ist, und
ferner Einrichtungen zum Bewegen des Steuerelementes in der Weise, daß der Durchmesser
der Schlaufe in einem Verhältnis zunimmt, das eine Funktion der Lineargeschwindigkeit
des Förderbandes und der Länge sowie des Gewichtes pro Längeneinheit des faserigen
Bandmaterials ist, gehören.
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In Bezug auf das Verfahren wird diese Aufgabe in der Weise gelöst,
daß, um bei dem zylindrischen Element in dessen Radialrichtung eine vorbestimmte
Dichte-Charakteristik zu erzielen, der Durchmesser der Schlaufe in einem vorbestimmten
Verhältnis, welches eine Funktion der Lineargeschwindigkeit des Förderbandes sowie
der Länge und des Gewichtes pro Längeneinheit des faserigen Bandes ist, vergrößert
wird.
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Es kann vorteilhaft sein, die Lineargeschwindigkeit des Förderbandes
und das Zunahmeverhältnis des Schlaufendurchmessers miteinander nach einer Funktion
des Gewichtes pro Längeneinheit und der Länge des faserigen Bandes, welches in die
Schlaufe eingeführt wird, zu kontrollieren, so daß ein zylindrisches Element entsteht,
welches-einen vorbestimmten Durchmesser und eine konstante Dichte in seiner Radialrichtung
besitzt.
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Falls es erforderlich ist, die Fasern des zylindrischen Elementes
miteinander zu verbinden, kann dem faserigen Band ein Bindemittel zugesetzt werden,
entweder bei dessen Herstellung, nach dessen Herstellung oder nach Formung des zylindrischen
Elementes; das Bindemittel kann nach Bildung des zylindrischen Elementes aktiviert
werden.
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Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch eine
Vorrichtung, welche ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet, Fig. 2
eine Teil-Seitenansicht der Vorrichtung, gesehen in Pfeilrichtung II von Fig. 1,
Fig. 3 eine Fig. 1 ähnliche Darstellung der Vorrichtung, jedoch hier im Betriebszustand,
Fig. 4 eine Fig. 3 ähnliche Darstellung einer abgewandelten Vorrichtung, und Fig.
5 und 6 je eine Fig. 3 ähnliche Darstellung abgewandelter Vorrichtungsausführungen.
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Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung ist ein beispielsweise
aus verstärktem PVC hergestelltes endloses Förderband 1 um vier Rollen 2,3,4 und
5 herumgeführt, von denen die Rollen 3 bis 5 frei drehbar gelagert sind und die
Rolle 2 in Pfeilrichtung angetrieben wird, und zwar durch einen Motor mit Untersetzungsgetriebe
und Riemen- oder Kettentrieb (nicht dargestellt). Innerhalb einer zwischen den Rollen
2 und 5 im Förderband 1 gebildeten Schlaufe 6 wird ein zylindrisches fasriges Element
geformt, und während des Betriebes der Vorrichtung ändert sich der Radius der Schlaufe
unter Verlagerung einer der Rollen 3 oder 4, im vorliegenden Falle Rolle 4. Die
Rolle 5 ist ebenfalls seitlich auslenkbar, so daß sich ein zwischen den Rollen 2
und 5 vorhandener Spalt zwischen der in Fig. 1 dargestellten Position, wo die Rolle
5 eine relativ weit von der Rolle 2 entfernte Ruhestellung einnimmt, und der Position
von Fig. 3 variieren läßt, wo sich die Rolle 5 in ihrer Betriebsstellung befindet
und. der Spalt zwischen den Rollen 2 und 5 klein ist.
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An beiden Enden sind sämtliche Rollen 2 bis 5 in Endplatten 7 drehbar
gelagert, welche an einem nur teilweise dargestellten tragenden Rahmen 8 befestigt
sind.
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Im Betrieb der Vorrichtung wird eine vorbestimmte Länge eines fasrigen
Bandes 9, welches ein vorbestimmtes Gewicht pro Längeneinheit aufweist, auf eine
Tragrolle 10 aufgerollt, die sich dann neben den Rollen 2 bis 5 in Stützelementen
11 befindet, die sich ausgehend vom Rahmen 8 zu jedem Ende der Tragrolle 10 erstrecken.
Alternativ dazu könnt.e eine Vorratsrolle mit dem fasrigen Band in der Nähe der
Vorrichtung angebracht sein, von der vorbestimmte Längenabschnitte abgespult werden.
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Die Rolle 5 wird in ihrer Ruhestellung bewegt und die Frontkante des
Bandes 9 in die Förderband-Schlaufe 6 eingelegt. Ein Kern 12,hier in Gestalt eines
hohlen Pappzylinders, um den das Band herumgerollt werden soll, wird auf die Vorderkante
des Bandes aufgelegt, und dann wird die Rolle 5 in ihre Betriebsposition zurückbewegt,
so daß der Kern 12 und das Frontende des Bandes durch die Förderband-Schlaufe 6
eng umfaßt werden und dabei eine Reibungsrotation des Kernes 12 stattfindet. Über
den die Rolle 2 antreibenden Motor wird das Förderband 1 bewegt, und dabei erfolgt
das Aufwickeln des Bandes 9 auf den Kern 12.
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Gleichzeitig mit der Betätigung des nicht dargestellten Motors für
die angetriebene Rolle 2 wird ein weiterer, nicht dargestellter Motor betätigt,
welcher die Rolle 4 progressiv anhebt, damit sich der Radius der Schlaufe 6 vergrößern
kann. Die Lineargeschwindigkeit des Förderbandes 1 und die Zunahmegeschwindigkeit
des Radius' der Schlaufe 6 werden gleichzeitig in Abhängigkeit von der
Länge
und dem Gewicht pro Längeneinheit des Bandes 9 kontrolliert, damit ein zylindrisches
Element mit einem vorbestimmten Durchmesser und einer charakteristischen radialen
Dichte entsteht.
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Der erwähnte Motor bewegt die Rolle 4 aufwärts mit Hilfe von zwei
über nicht dargestellte Riemen und Übersetzungsgetriebe rotierend angetriebenen
Gewindespindeln 13, die in feststehende Tragmuttern eingreifen, von denen die beiden
Enden der Rolle 4 getragen werden. Die Achse der Rolle 4 ist in Schlitzen 15 der
Endplatten 7 geführt.
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Ursprünglich befindet sich die Rolle 4 in einer Nullposition einer
digitalen Zähleinrichtung, wo ein unterer Endschalter 17 betätigt wird. Diese Nullposition
ist so gelegt, daß eine Anfangsschlaufe gebildet wird, die genügend klein ist, um
den gewünschten Reibungsangriff des Förderbandes 1 gegenüber dem Frontende des Bandes
9 mit Kern 12 sicherzustellen, wenn der Aufwickelprozeß beginnt. Im Zuge des Wickelprozesses
bewegt sich die Rolle 4 nach oben, bis sie einen oberen Endschalter 16 berührt,
was einer vorgewählten Position der digitalen Zähleinrichtung entspricht, welche
den Motor außer Betrieb setzt. Der obere Endschalter 16 ist so positioniert, wie
es der gewünschte Durchmesser des fertigen zylindrischen Elementes erfordert.
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Förderband 1 und Rolle 4 können mit konstanter Lineargeschwindigkeit
bewegt werden, um ein fasriges zylindrisches Element zu produzieren, dessen Dichte
progressiv in Radialrichtung nach außen abnimmt. Will man dagegen ein zylindrisches
Element mit einer konstanten Dichte in Radialrichtung herstellen, dann kann ein
Abnehmen der radialen Dichte teilweise korrigiert werden, wenn der Durchmesser des
zylindrischen Elementes relativ klein ist, indem man die letzte Stufe des Aufrollprozesses
ohne Zunahme der Schlaufengröße durchführt, so daß innerhalb dieser letzten
Aufwickelstufe
eine Verdichtung des zylindrischen Elementes erfolgt. Dies ist nicht ganz zufriedenstellend
für Elemente mit kleinem Durchmesser und auch nicht zufriedenstellend für zylindrische
Elemente mit größerem Durchmesser. Wird eine engere Annäherung an eine konstante
Radialdichte gewünscht, dann nimmt die Zunahmegeschwindigkeit des Schlaufendurchmessers
ab, während der Radius der Schlaufe zunimmt, wobei sich das Förderband 1 mit konstanter
Lineargeschwindigkeit bewegt, oder die Geschwindigkeit des Förderbandes 1 nimmt
mit zunehmender Schlaufengröße zu, während die Zunahmegeschwindigkeit der Schlaufenabmessung
konstant bleibt.
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Die erstere der beiden zuvor genannten Alternativen läßt sich realisieren,
indem man progressiv die Drehzahl des die Gewindespindel 13 treibenden Motors reduziert.
Beispielsweise kann im Motorstromkreis ein Potentiometer angeordnet sein, bei dem
entweder der Schleifer oder die Wicklung bewegungsmäßig mit der Rolle 4 gekoppelt
ist.
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Dann bewirkt dieses Potentiometer eine wachsende Abnahme der Größenzunahme
des Schlaufendurchmessers. Alternativ kann die Wicklung des Potentiometers dazu
benutzt werden, jede gewünschte Veränderung in der Motordrehzahl hervorzurufen und
dadurch die Zunahmegeschwindigkeit der Schlaufenabmessung so zu beeinflussen, daß
die gewünschte Radialdichte-Charakteristik des zylindrischen Elementes erzielt wird.
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Alternativ dazu kann die Rolle 4 im Scheitel eines Stangendreiecks
montiert sein, dessen Basisstange eine variable Länge aufweist. Diese Basisstange
kann beispielsweise eine durch einen Motor mit konstanter Drehzahl angetriebene
Gewindespindel sein, die sich im Gewindeeingriff mit den unteren Enden der anderen
Stangen des Dreieckes befindet.
Die Variation der Lineargeschwindigkeit
des Förderbandes 1 läßt sich realisieren durch ein Potentiometer im Stromkreis für
den Motor der angetriebenen Rolle 2; durch progressives Verschieben des Schleifers
gegen-, über der Wicklung erhält man die gewünschte Veränderung der Umlaufgeschwindigkeit
des Förderbandes 1. Mit dieser Anordnung kann man jede gewünschte Radialdichte-Charakteristik
in dem zylindrischen Element erzielen, wenn man die Potentiometerwicklung entsprechend
auslegt oder den Schleifer in entsprechender Weise daran entlangbewegt.
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Wie bereits erwähnt, erfolgt die Änderung des Spaltes zwischen den
Rollen 2 und 5 durch Bewegung der Achse der Rolle 5 in identischen Schlitzen 18
in jeder Endplatte 7.
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Befindet sich die Rolle 5 am äußeren Ende der Schlitze, dann ist die
Schlaufe 6 groß genug, um ein fertig geformtes zylindrisches Element daraus zu entnehmen.
Die inneren Enden der Schlitze 18 sind als Vertikalabschnitte 18a ausgebildet, in
die die Rollenachse einfällt und somit die Rolle 5 in ihrer Betriebsstellung hält,
in welcher der Spalt gerade groß genug ist, um das Band 9 ohne störende Reibung
seitens deq aus der Schlaufe 6 über die Rolle 5 laufenden Förderbandabschnitts in
die Schlaufe einführen zu können.
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Bei dieser Ausgestaltung hat sich herausgestellt, daß das fertige
zylindrische Element eine Tendenz zu einer leichten Birnenform zeigt, wobei sich
die Birnenoberseite am Spalt zentriert, weil das zylindrische Element sich etwas
in den Spalt auswölbt. Diese Auswölbung hat eine leichte Dichteänderung zur Folge,
die eventuell nicht tragbar ist. Um dies zu vermeiden, ist bei der in Fig.4 dargestellten
Abwandlung der Vorrichtung die Achse der Rolle 5 am Kolben eines nicht dargestellten
Zylinders
befestigt, durch dessen Betätigung die Rolle 5 eine Anzahl
von vorbestimmten Positonen relativ zur Rolle 2 einnehmen kann. Gemäß Fig. 4 bewegt
sich die Achse der Rolle 5 in linearen Schlitzen 19, welche horizontal in die Endplatten
7 eingearbeitet sind. Alternativ dazu können die Schlitze schräg oder bogenförmig
ausgebildet sein und, falls bogenförmig, ihr Zentrum in der Nähe der Rolle 4 besitzen,
so daß die Länge des zwischen den Rollen 4 und 5 verlaufenden Förderbandabschnittes
annähernd konstant ist, ganz gleich, welche Position die Rolle im Zuge der Schlitze
19 einnimmt. Alternativ dazu können die Schlit;e 19 auch entfallen.
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Im Zuge der Betätigung des Zylinders wird der Kolben ausgefahren und
dabei die Rolle 5 aus einer mit 5a bezeichneten Ruhestellung am äußeren Ende der
Schlitze 19 zunächst in eine Anfangsstellung 5b bewegt, die sich relativ nahe an
der Rolle 2 befindet, damit zu Anfang der Wickeloperation der Kern mit maximaler
Reibung erfaßt wird. Danach wird die Rolle 5 in eine Position 5c zurückbewegt, also
etwas weiter von der Rolle 2 entfernt.
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(Der hierfür typische Abstand liegt zwischen 5mm und 30mm, vorzugsweise
bei 18mm.) Dadurch wird die oben angedeutete Kollision zwischen dem einlaufenden
Band und dem ausgehenden Förderband verhindert. Wenn schließlich das Band vollständig
in die Schlaufe 6 eingeführt ist, wird die Rolle in eine Position 5b bewegt, wo
sie den Spalt fast ganz schließt, aber einen Reibungskontakt zwischen den über die
Rollen 2 und 5 laufenden Förderbandabschnitten verhindert. Befindet sich die Rolle
5 in dieser Position 5d bei laufendem Förderband, dann wird die Rolle 4 zunehmend
um einen kleinen Betrag angehoben (typisch um 3mm bis 15mm bei einem End-Außendurchmesser
von 50mm bis 175mm), und das über einen kurzen, typischerweise von 1 Minute bis
4 Minuten dauernden Zeitraum. Während dieses Zeitraumes rotieren die Rollen mit
konstanter Drehzahl. Diese Operation steigert unterbrochen
die
Größe der Schlaufe, damit sich die Fasern entspannen und den zusätzlich zur Verfügung
stehenden Raum ausfüllen kcnnen. Nach und nach in das zylindrische Element hineingekommene
Überlastungszonen und Weichstellen werden so ausgeglichen, so daß ein vollständig
einheitliches Element entsteht. Als zusätzlicher Vorteil findet ein Verwischen der
Grenzen zwischen aufeinanderfolgenden Lagen des Bandes innerhalb des zylindrischen
Elementes statt, hervorgerufen durch die Neuverteilung der Fasern und einer leichten
Verfilzungsaktion zwischen den Bandlagen.
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Weil das Förderband 1 nur in einer Richtung durch die Schlaufe 6 läuft,
findet eine leichte Verlagerung des Kernes 12 in Richtung auf die Rolle 5 statt,
so daß das zylindrische Element etwas exzentrisch wird. Diese Verschiebung des Kernes
läßt sich korrigieren durch vertikale Schlitze in den Endplatten 7, in denen der
Kern 12 geführt ist und sich bewegt, während der Schlaufendurchmesser zunimmt.
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Zwischen Kern und Endschlitzen werden dann reibungsarme Lager angeordnet.
Alternativ dazu kann der Kern in solche Schlitze auch nur in den abschließenden
Rollstadien eingreifen.
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Innerhalb dieses letzten Stadiums, wenn der Wickelvorgang abgeschlossen
ist, kann das fertige zylindrische Element in eine Schutzhülle, beispielsweise aus
Papier, eingeschlossen werden, welche in ähnlicher Weise wie das Band in die Schlaufe
eingeführt wird. Alternativ dazu könnte die äußere Schicht der Fasern des zylindrischen
Elementes gebunden werden, so daß ein Element mit eigener Schutzschicht entsteht.
Zu diesem Zwecke kann Heißluft in den Spalt zwischen den Rollen 2 und 5 eingeblasen
werden, während sich das Element langsam dreht.
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Anschließend kann das Element aus der Vorrichtung entnommen werden,
nachdem die Rolle 5 gegenüber der Rolle 2 um eine Wegstrecke fortbewegt worden ist,
die etwas größer ist als der Durchmesser des fertigen Elementes.
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Bei einer in Fig. 5 der Zeichnung dargestellten Modifikation, die
der von Fig. 4 ähnlich ist, besitzt die Vorrichtung zwei zusätzliche Rollen 20 und
21, die einen Förderband-Einlaufabschnitt la bilden, über den das Band 9 von einer
Vorratsrolle her in die Schlaufe eingeführt wird. Bei einer weiteren, in Fig. 6
dargestellten Modifikation, die der von Fig. 4 ähnlich ist, entfällt die Rolle 3
zur Vereinfachung der Konstruktion.
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Bei dieser Ausführung wird die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit des
die Rolle 4 nach oben bewegenden Motors progressiv reduziert, während die Umlaufgeschwindigkeit
des Förderbandes konstant bleibt. Analog zur vorhergehenden Beschreibung erfolgt
diese Geschwindigkeits-Reduktion durch Koppeln der Rolle 4 mit dem Schleifer.eines
Potentiometers.
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Es sei angenommen, daß der Bandvorrat, wie oben beschrieben, der Vorrichtung
von einer Vorratsrolle zugeführt wird, auf der eine vorbestimmtes Längenstück bereitgehalten
wird, oder von der ein vorbestimmtes Längenstück entnommen und dann abgeschnitten
wird. Die Bandzufuhr kann aber auch direkt von einer Bandherstellmaschine aus erfolgen.
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Das fasrige Band kann auf verschiedene konventionelle Weise hergestellt
sein, muß aber so geschaffen sein, daß es im wesentlichen eine konstante Dichte
sowohl in Längs- als auch in Querrichtung hat, bei einer bekannten Faserausrichtung.
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Beispielsweise können die losen Fasern gleichmäßig über die Breite
eines sich bewegenden Zuführgurtes verteilt sein und dann durch eine Schleifmaschine
(garnetting machine) bearbeitet werden, welche ein sehr dünnes Band aus gleichmäßig
darin über Breite und Länge verteilten Fasern erzeugt, bei dem die Fasern im wesentlichen
in Längsrichtung des Bandes orientiert sind. Anschließend kann dieses dünne Ursprungsband
auf
einen weitergehenden Förderer abgelegt werden, der ein dickeres Band aus einer Anzahl
von Lagen aub dem dünnen Band aufbaut.
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Ist eine Längsfaserorientierung erwünscht, dann kann eine Plattierung
aus dem dünnen Ursprungsband erfolgen, d.h. es wird ein dickeres Band durch Übereinanderlegen
einer Anzahl von dünnen Bändern erzeugt, von denen eines exakt auf dem anderen liegt.
Bei diesem Verfahren entstehen diskrete Längenabschnitte des Bandes, die der oben
beschriebenen Rollvorrichtung zugeführt werden.
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Alternativ dazu kann des Plattieren kontinuierlich erfolgen, wobei
sich die einzelnen Lagen überlappen, aber nicht vollkommen überdecken. Bei dieser
Variante ist darauf zu achten, daß sich immer die gleiche Anzahl von dünnen Lagen
in dem dickeren Band befinden, und zwar an jeder Stelle des dickeren Bandes.
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Zur Erzeugung eines Bandes mit in Längsrichtung schräg gestellten
Fasern kann man das dünne Ausgangsband kreuzweise falten, wobei der Neigungswinkel
von der relativen Zuführgeschwindigkeit des dünnen Bandes und der Abnahmegeschwindigkeit
ues fertigen Bandes abhängt. Beim Kreuz falten ist darauf zu achten, daß die Zick-Zack-Kanten
des dünnen Bandes an den Außenseiten des fertigen Bandes übereinstimmen, aber sich
weder überlappen noch einen Spalt bilden, sonst würde man nämlich unterschiedliche
Gewichte pro Längeneinheit des fertigen Bandes erzielen, und das ist nicht erwünscht.
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Vorteilhafterweise können die Ränder des dünnen Ursprungsbandes vor
dem Kreuz falten aufgefedert werden, so daß mögliche Unregelmäßigkeiten in der Dichte
des fertigen kreuzgefalteten Bandes von vornherein weitgehend ausgeschaltet werden.
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Soll ein Band mit im wesentlichen senkrecht zur Bandlänge ausgerichteten
Fasern hergestellt werden, dann kann das dünne Ursprungsband zusammengefaßt und
hin und her über einen sich bewegenden Förderer gelegt werden.
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Sollen die Fasern des fertigen zylindrischen Elementes miteinander
verbunden werden, dann kann man das Bindemittel bei der Bildung des Bandes auf die
Fasern geben, nach Bildung des Bandes und vor der Bildung des zylindrischen Elementes,
oder nach der Bildung des fertigen zylindrischen Elementes. Wird das Bindemittel
dem Band während oder nach der Produktion zugeführt, dann muß man für gleichmäßige
Durchdringung über die Gesamtdicke in Längs-und Querrichtung des Bandes Sorge tragen.
Wird das Bindemittel auf das fertig geformte zylindrische Element aufgetragen, dann
muß man das Element entweder in das Bindemittel eintauchen oder das Bindemittel
dampfförmig auf das Element auftragen, indem man einen das Bindemittel tragenden
Dampf radial durch das zylindrische Element bläst, wobei der Dampf in dem zylindrischen
Element kondensiert.
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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Fasern Polyacrylonitril-Fasern
und das Bindemittel ein latentlösliches zyklisches Tetramethylen-Sulphon. Dieses
latente Lösungsmittel wird aktiviert nach Herstellung des zylindrischen Elementes
durch Verbringen des zylindrischen Elementes auf seinem Kern in einen Ofen, durch
den Heißluft gleichmäßig über die Länge des Zylinders geblasen wird. Durch Rotieren
des Zylinders in dem Ofen verhindert man ein Setzen der Fasern oder durch Schwerkraft
bedingte Ungleichmäßigkeiten im Querschnitt. Ist der Zylinder relativ lang, kann
er zusätzlich durch einen geschlitzten oder perforierten Metallkern unterstützt
werden, der reibungsmäßig angreift oder mechanisch verbunden wird. Dieser Metallkern
verhindert einen Mittendurchhang des zylindrischen Elementes. Es ist
notwendig,
daß der Ofen einen Total-Heißluftaustausch hat, damit sichergestellt ist, daß sämtlicher
latenter Lösungsmitteldampf von dem zylindrischen Element entfernt wird. Nach einer
Verweildauer von etwa zwei Minuten in dem Ofen sind die äußeren Fasern des Zylinders
soweit abgebunden, daß eine Entfernung der zusammenhaltenden Hülle stattfinden kann.
Die Hülle wird entfernt, um sicherzustellen, daß ein maximaler Heißlufttransport
durch die fasrige Matrix erfolgt und dabei verdampftes Wasser, Lösungsmittel oder
latentes Lösungsmittel entfernt werden. Es ist ferner insofern vorteilhaft, daß
es zu einem im wesentlichen gleichmäßigen Aufheizungsverlauf sämtlicher individueller
Faserbindungen innerhalb des Zylinders führt.
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Das in die oben beschriebene Rollvorrichtung zugeführte Band ist vorzugsweise
hergestellt aus drei bis zwölf Lagen des dünnen Ausgangsbandes, vorzugsweise zwischen
vier und sieben Lagen, wobei das Band während seiner Herstellung mit dem Bindemittel
behandelt worden ist. Das Gewicht des Ursprungsbandes liegt vorzugsweise zwischen
zehn und dreißig Gramm pro Quadratmeter,so daß das der Rollvorrichtung zugeführte
fertige Band zwischen dreißig und dreihundertsechzig Gramm pro Quadratmeter wiegt.
Vorzugsweise liegt das Gewicht des der Rollvorrichtung zugeführten Bandes zwischen
sechzig und einhundertzwanzig Gramm pro Quadratmeter. Alternativ dazu kann, wie
zuvor erwähnt, in die Rollvorrichtung auch das dünne Ursprungsband eingeführt werden,
so daß das zugeführte Band so wenig wie etwa zehn Gramm pro Quadratmeter wiegt.
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Wenn das latent lösliche Bindemittel dem Band zugeführt wird, vorzugsweise
in einer Menge von 8% bis.50%, insbesondere 15% bis 30% pro Gewicht des Bandes,
und wenn dann die Ofentemperatur zwischen 120o C und 130o C liegt, kann das Element
für bis zu 90 Minuten beheizt werden.
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Mit Hilfe der oben beschriebenen Rollvorrichtung hergestellte zylindrische
Elemente mit einem zwischen 50mm und 500mm liegenden Durchmesser und einer zwischen
5mm und 75mm liegenden Zentralöffnung haben Dichten zwisqhen 3 25 bis 250 kg pro
m . Solche zylindrischen Elemente können bis zu 4m lang sein, vorzugsweise liegt
die Länge jedoch zwischen Im und 2,50m.
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Je nach Verwendungszweck des zylindrischen Elementes kann dieses nach
dem Aktivieren des Bindemittels zu einem oder mehreren kürzeren zylindrischen Elementen
zerschnitten werden, entweder manuell mit einem Messer, mit einer hin- und hergehenden
Klinge oder mit einem rotierenden Schneidwerkzeug. Ferner kann das zylindrische
Element außen maschinell bearbeitet werden, um einen gewünschten Durchmesser zu
erzielen. Hierzu kann man ein rotierendes Messer bzw. ein Schneidwerkzeug benutzen,
welches die Oberfläche bearbeitet, während das Element sich dreht. Dieses Werkzeug
steht schräg zur Radialebene des zylindrischen Elementes und rotiert entgegengesetzt
zur Rotationsrichtung des zylindrischen Elementes.
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Es sei bemerkt, daß es eine obere Grenze für die Rotationsgeschwindigkeit
eines Schneidwerkzeugs oder Messers gibt, mit dem man das zylindrische Element schneidet.
Diese Grenze hängt ab von den verwendeten Fasern. Bei zu hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit
beginnen die Fasern zu schmelzen.
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Zusammenfassung: Es ist die Rede von einem Verfahren und einer Vorrichtung
zum Herstellen eines zylindrischen Elementes aus einem fasrigen Material, welches
jede gewünschte bzw.
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vorbestimmte Dichte-Charakteristik in Radialrichtung haben kann.