DE3137844A1 - "verfahren zur herstellung von kurzfasern" - Google Patents

"verfahren zur herstellung von kurzfasern"

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Her-
  • stellung von Kurzfasern für Verbundwerkstoffe.
  • Kurzfasern aus Kohlenstoff und anderen Materialien, wie Glas , Asbest oder Siliciumcarbid, werden als Zugfestigkeitskerne in Verbundwerkstoffen verwendet. Dabei kann so vorgegangen werden, daß zunächst ein Vlies beispielsweise aus gerichteten Kurzfasern erzeugt wird, wie es in der DE-PS 21 63 799 beschrieben wird, das dann mit einer Lösung eines Kunstharzes versetzt wird, worauf unter Wärme- und Druckeinwirkung das gerünschte Formteil gebildet wird Zur Herstellung der Xurzwfasern werden nach dem Stand der Technik Schneidvorrichtungen verwendet, die Endlosstränge der Verstärkungsfasern senkrecht zur Faserstrang-bzw. Einzugsrichtung in die Schneidvorrichtung zerschneiden, wobei eine Messerwalze vorgesehen ist, die mit einer Gegendruckwalze zusammenwirkt (vgl. Prospekt "Fiber Glass Roving Cartridge Cutter" der Firma Finn and Fram Ins., Sun Valley, Kalifornien, USA) Die dazu erforderlichen Endlosfaserstränge sind, insbesondere wenn sie aus Kohlefasern bestehen, allerdings ziemlich kostspielig.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, zur Herstellung von Kurzfasern, insbesondere Kohlekurzfasern, ein preisgünstigeres Verfahren anzugeben.
  • Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungsgemäß darin, Garn- und/oder Gewebeabfälle aus Verstärkungsfasern bzw.
  • Kohlefasern,die bei der Verarbeitung von faser- bzw.
  • kohlefaserverstärkten Kunststoffen anfallen, zur Herstellung der Kurz fasern zu verwenden. Die Abfälle werden dazu in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen zerschnitten. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt also ein sogenanntes Recycling Verfahren insbesondere für kohlefaserverstärkte Kunststoffe dar.
  • Zum Zerschneiden der Abfälle werden erfindungsgemäß zwei Messerwalzen benutzt, von denen die eine mit Scheibenmessern und die andere mit parallel zu ihrer Drehachse verlaufenden, in gleichen Abständen um ihren Umfang verteilten Messern versehen ist. Die mit den Scheibenmassern versehene Messerwelle schneidet die Garn- bzw. Gewebeabfälle parallel zur Transportrichtung derselben und die mit dem parallel zu ihrer Drehachse verlaufenden, um ihren Umfang verteilten Messern versehene Messerwelle schneidet sie anschließend quer zur Transportrichtung.
  • Da Kohlefasern sehr spröde sind, also leicht zerbrechen, müssen sie beim Zerschneiden glatt durchtrennt werden, wenn sie eine definierte Länge aufweisen sollen. Insbesondere sind irgendwelche Mahlbewegungen oder andere mit größeren Scherkräften verlaufende Bewegungen beim Schneidvorgang zu vermeiden. Dies ist durch die geschilderte Anordnung der beiden Messerwalzen gewährleistet.
  • Bei der Verarbeitung von faserverstärkten Kunststoffen wird das Garn- oder Gewebe aus den Verstärkungsfasern mit einer Lösung aus Kunststoff versetzt, wobei nach dem Entfernen des Lösungsmittels sogenannte Prepregs zurückbleiben. Aus diesen Prepregs kann dann bei erhöhter Temperatur und unter Druckeinwirkung das Laminatformteil gebildet werden. Es können also auch Prepreg- und Laminatabfälle bei der Verarbeitung von faserverstärktem, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoffen anfallen.
  • Damit diese Abfälle bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, wird der Kunststoff aus den Prepreg- bzw. Laminatabfällen durch Herauslösen mit einem geeigneten organischen Lösungsmittel oder durch chemischen oder thermischen Abbau aus den Fasern bzw. den Gewebe entfernt.
  • Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichen beispielsweise erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch: Figur 1 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Figur 1 Die in den Figuren 1 und 2 dargestellte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist ein endloses Transportband 1, einen-Zufuhrtrichter 2 an dem einen, rechten Ende des Transportbands und 2 Messerwalzen 3 und 4 an dem anderen, linken Ende des Transportbands 1 auf, ferner 2 Umlenkwalzen 5 und 6, um die das Transportband 1 in Richtung des Pfeiles 7 umläuft, wobei wenigstens eine der beiden Umlenkwalzen 5 bzw. 6 von einem nicht gezeigten Motor angetrieben wird, und schließlich eine Walze 8, auf der das Transportband 1 aufliegt.
  • Die Achsen der Walzen 3, 4, 5, 6 und 8 verlaufen parallel zueinander. Das Transportband 1 ist vorzugsweise mit einer Gummioberfläche versehen.
  • Die Walze 8 sowie die Umlenkwalze 6 sind auf der der Messerwalze 3 bzw. Messerwalze 4 gegenüberliegenden Seite des Transportbands 1 angeordnet und stellen dadurch jeweils Gegendruckwalzen zur Messerwalze 3 bzw. Messerwalze 4 dar.
  • Die Messerwalze 3 ist mit drehfest angeordneten Scheibenmessern 9 mit umfangsmäßig verlaufender Schneidkante versehen und zerschneidet die in den Zufuhrtrichter 2 gegebenen und von dem Transportband 1 zugeführten Garn- und Gewebeabfälle aus Verstärkungsfasern bzw. Kohlefasern parallel zur Transportrichtung 7 des Transportbandes 1, wobei sie mit der Gegendruckwalze 8 zusammenwirkt.
  • Am Umfang der Messerwelle 4 sind mit gleichem Abstand voneinander Messer 10 befestigt, deren Schneidkanten parallel zur Drehachse der Messerwelle 4 verlaufen.
  • Zusammen mit der Umlenk- bzw. Gegendruckwalze 6-zerschneidet die Messerwelle 4 die von der vorgeordneten Messerwelle 3 bereits parallel zur Transportrichtung zerschnittenen Garn- und Gewebeabfälle zusätzlich quer zur Transportrichtung.
  • Die Abstände der Scheibenmesser 9 der Messerwalzen 3 voneinander und die Abstände der Messer 10 der Messerwelle 4 voneinander sind gleich groß Die Abfälle werden also rasterförmig zerschnitten, wobei durch die Diagonallänge der Felder der Raster die maximale Länge der Kurz fasern bestimmt wird. Die Länge der Kurzfasern geht allerdings gegen 0, wenn der Schneidvorgang gewissermaßen in einer Ecke eines Feldes des Rasters erfolgt.
  • Es werden also Kurz fasern mit einer Längenverteilung erhalten, die von der erwähnten maximalen, durch die Diagonallänge der Rasterfelder bestimmten Länge bis gegen 0 geht. Diese Längenverteilung der Kurzfasern ist jedoch bei deren Verarbeitung unproblematisch, da dabei eigentlich nur diejenigen Kurz fasern Schwierigkeiten bereiten, die eine größere Länge als die gewünschte Länge aufweisen und dadurch zu Verhakungen und Verklumpungen führen. Die Verringerung des Verstärkungseffekts, die durch die kürzeren Kurzfasern verursacht wird, fällt demgegenüber kaum ins Gewicht. Die gewünschte, also beim erfindungsgemäßen Verfahren maximale Länge der Kurzfasern beträgt größenordnungsmäßig wenige Millimeter, z.B. 3 mm.
  • Leerseite

Claims (6)

  1. Verfahren zur Herstellung von Kurz fasern P a t e n t~a n s p r ü c h e 1 Verfahren zur Herstellung von Kurzfasern für Verbundwerkstoffe, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß bei der Verarbeitung von faserverstärkten, insbesondere kohlefaserverstärkten Kunststoffen anfallende, aus den Verstärkungsfasern bzw. Kohlefasern bestehende Garn- und/oder Gewebeabfälle in zwei im wesentlichen senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen zu Kurzfasern geschnitten werden.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Garn- bzw. Gewebeabfälle zwei hinter einander angeordneten Messerwalzen (3, 4) zugeführt werden, von denen die eine mit Scheibenmessern (9) und die andere mit parallel zu ihrer Drehachse verlaufenden, an ihrem Umfang in gleichen Abständen verteilten Messern (10) versehen ist, wobei die mit den Scheibenmessern (9) versehene Messerwalze (3) die Garn- bzw. Gewebeabfälle parallel zur Transportrichtung (7) und die mit den parallel zu ihrer Drehachse verlaufenden, umfangsmäßig verteilten Messern (10) versehene Messerwalze (4) wie Garn- oder Gewebeabfälle quer zur Transportrichtung (7) zerschneidet.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c-h n e t , daß die gegenseitigen Abstände der Scheibenmesser (9) der einen Messerwelle (3) und die gegenseitigen Abstände der umfangsmäßig verteilten, parallel zur Drehachse verlaufenden Messer (10) der anderen Messerwalze (4) annähernd der gewünschten Länge der Kurzfasern entsprechen.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Garn- bzw. Gewebeabfälle den Messerwalzen (3, 4) mit einem Transportband (1) zugeführt werden und den Messerwalzen (3, 4) Gegendruckwalzen (8, 6) auf der anderen Seite des Transportbandes (1) zugeordnet sind.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Transportband (1) eine Gummioberfläche aufweist.
  6. 6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Garn-bzw. Gewebeabfälle aus Prepreg- oder Laminatabfällen gewonnen werden, die bei der Verarbeitung der faserverstärkten bzw. kohlefaserverstärkten Kunststoffe anfallen, wobei der Kunststoff aus den Prepreg- bzw. Laminatabfällen mit einem organischen Lösungsmittel herausgelöst oder durch chemischen oder thermischen Abbau entfernt wird.
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