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Verfahren zur Herstellung von Formkörpern durch Aufwickeln von sperrigen
Faserstoffen, wie unverformter Holzwolle od. dgl., auf einen in einer Ummantelung
umlaufenden Kern
Für die Herstellung von aus Holzwolle angefertigten Schutzhülsen
für Flaschen ist bereits ein Verfahren bekannt, nach welchem durch einen mit Widerhaken
versehenen und mit Abstand in einer Ummantelungshülse umlaufenden I(ern durch einen
in der genannten Ummantelungshülse vorgesehenen Längsschlitz so lange Holzwolle
eingezogen wird, bis der zylindrische Zwischenraum zwischen Kern und Ummantelungshülse
gefüllt und ein Wickel in der gewünschten Dicke gebildet worden ist, der dann zu
seiner Verfestigung in besonderer Weise durch Vernähen mit einigen Längsnähten versehen
wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß es infolge des erforderlichen Vernähens
des hergestellten Wickels sehr umständlich ist und außerdem auch nur die Herstellung
von zylindrischen oder flaschenförmigen Körpern ermöglichst, deren Mantelfläche
im Gefüge sehr locker und infolge der vielen Hohlräume zwischen den verwirrten Holzwollfäden
stark porös ist.
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Es wurde gefunden, daß dieses Verfahren wesenthcb vereinfacht und
hinsichtlich der Herstellbarkeit von Formkörpern wesentlich erweitert werden kann,
wenn die Verfestigung der benutzen Faser-
stoffe zum Formkörper
nicht durch Vernähen, sondern unter Mitverwendung von Bindemitteln durch Verkleben
erfolgt.
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Für die Durchführung des Verfahrens können die verschiedensten Faserstoffe,
wie pflanzliche, tierische oder mineralische, sowie auch künstliche Faserstoffe,
wie z. B. Holzwolle, Holzschliff, Hobelspäne, Bastfasern, Baumwolle, Asbestfasern,
regenerierte Cellulosestoffe, P apierabfälle, Tierhaare usw. oder deren Gemische,
Verwendung finden, so daß die Eigenschaften der hergestellten Formkörper dem jeweiligen
Verwendungszweck der letzteren entsprechend leicht angepaßt werden können. Als Bindemittel
für die benutzten Faserstoffe können die verschiedenartigsten Bindemittel, wie beispielsweise
Lösungen oder Emulsionen oder Dispersionen von Kunstharzen oder Vorkonxlensaten,
Mischkondensaten, Polymerisaten, wie Polyvinylverbindungen oder Polyacrylsäureverbindungen
oder Mischpolymerisaten u. dgl. oder auch von natürlichem oder künstlichem Kautschuk
u. dgl., benutzt werden, doch werden vorzugsweise Kunststoffe verwendet, die durch
Wärme härtbar sind, da in diesem Fall das Härten und Verfestigen der Bindemittel
unmittelbar mit der Herstellung der Formkörper durchgeführt werdenkann, Zu diesem
Zweck braucht dann nämlich nur der Mantel oder der Kern der Form erwärmt zu werden,
wodurch dann durch die Wärmeübertragung auf das. Faserstoff-Bindemittel-Gemisch
der Formkörper in sich verfestigt wird, oder es braucht das Bindemittel, falls es
nicht von selbst schon striomleitend ist, nur durch Zusatz eines Elektrolyts, wie
Aluminiumchlorid, stromleitend gemacht und die Form, in der der Formkörper hergestellt
wird, derart in einen Stromkreis eingeschlossen zu werde, daß der Strom das Bindemittel
durchfließt.
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Durch die entstehende Stromwärme erfolgt hierbei in kürzester Zeit
eine Härtung des Bindemittels und somit eine Verfestigung des hergestellten Formkörpers,
so daß letzterer leicht, ohne sich wieder zu verformen, aus der Form herausgenommen
werden kann. Das Härten und Verfestigen des Bindemittels aus härtbarem Kunststoff
kann natürlich auch erfolgen, nachdem der hergestellte Formkörper der Form entnommen
worden ist und insbesondere dann, wenn er nach seiner ersten Formgebung vor dem
Härten gegebenenfalls noch einer weiteren Verformung unterzogen werden soll.
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Des weiteren kann das Härten und Verfestigen des Bindemittels auch
durch Friktionswärme bewirkt werden in welchem Fall zugleich- durch die Friktion
eine Glättung der Oberfläche des hergestellten Formkörpers erzielt wird. Ein weiterer
Vorteil des neuen Verfahrens besteht auch darin, daß es sowohl kontinuierlich als
auch diskontinuierlich durchgeführt werden kann.
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Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser
veranschauli'chenAbb. 1 und 2 in schematischer Ansicht zwei Vorrichtungen zur Herstellung
-von erflndungsgemäßen Formkörpern, Abb. 3 und 4 das Nach'verformen der in Abb.
I hergestellten zylindrischen Formkörper zu einem elliptischen bzw. sternförmigen
Formkörper; Abb. 5 veranschaulicht in Seitenansicht (teilweise aufgebrochen) eine
Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von rohrförmigen Formkörpern und Abb.
6 eine Vorrichtung nach Abb. I mit einer Darstellung des Stromanschlusses für das
Härten des benutzten Bindemittels.
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Die Vorrichtung zur Herstellung von zylindrischen Hohlkörpern nach
Abb. I besteht im wesentlichen aus einem Metallmantel I, in dem mit Abstand ein
rohrförmiger Kern 2 in Umlauf versetzt werden kann. Für die Einführung des zu verarbeitenden
Fasergutes ist der genannte Mantel über seine ganze Länge mit einem Schlitz versehen,
dessen Seitenkanten 3 und 4 etwas nach außen umgebogen sind, so daß ein Fülispalt
5 erhalten wird.
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Der rohrförmige Kern ist für das Einziehen des Fasergutes in die Form
über seine ganze Länge und zweckmäßig einander gegenüberliegend mit einer. Anzahl
von Greiferstiften oder Widerhaken 6 versehen, die durch Bohrungen im Mantel des
Kernes geführt und miteinander durch Leisten 7 verbunden sind, die unter dem Druck
von Schraubenfedern 8 stehen. An Stelle der Verwendung der genannten, als Mitnehmer
benutzten Greiferstifte oder Widerhaken könnte die Oberfläche des Kernes für das
Einziehen des Fasergutes aber auch mit feststehenden kleinen Widerhaken versehen
oder gerauht oder gewellt oder gerieft sein.
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Für die Herstellung von zylindrischen Formkörpern wird das zu verarbeitende
Fasermaterial 9, z. B. Holzwolle oder ein Gemisch von irgendwelchen Faserstoffen,
in breiter Schicht durch den Spalt 5 in die Vorrichtung eingeführt, wobei es von
den Widerhaken 6 des umlaufenden Kernes 2 gegriffen und unter Zuführung weiteren
Fasermaterials so lange in die Vorrichtung eingezogen wird, bis der Zwischenraum
zwischen Kern und Mantel gleichmäßig mit dem Fasermaterial ausgefüllt ist. Zweckmäßig
wird das zu verarbeitende Fasermaterial vor dem Einführen in die Form mit dem gewünschten
Bindemittel, das in Form einer Lösung oder Suspension oder Dispersion angewendet
wird und dem auch noch irgendwelche Zusatzstoffe, wie Weichmachungs- oder Härtemittel
oder Füllstoffe, Farbstoffe, Katalysatoren u. dgl., zugesetzt werden können, imprägniert;
doch kann das Bindemittel auch auf das Fasergut bei dessen Einführen in die Form
aufgesprüht werden.
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Das so in die Form eingezogene und mit dem Bindemittel imprägnierte
oder besprühte Fasergut wird durch den schnellen Umlauf des Kernes zu einem zylinderförmigen,
Körper verformt, wobei gleichzeitig die Faserstoffe miteinander verklebt werden.
Hierauf kann der Formkörper nach dem Herausziehen des Kernes aus der Form und nach
dem Zurückziehen der Greiferstifte 6 entformt, und je nach der Art des benutzten
Bindemittels kann dieses dann außerhalb der Form, z. B. durch Selbsthärtung oder
durch Anwendung von Wärme gehärtet und der hergestellte Formkörper verfestigt werden.
Falls erwünscht, können die in
der genannten Weise hergestellten
zylindrischen Körper vor ihrer Enthärtung oder nach einer Zwischenhärtung oder bei
Verwendung thermoplastischer Kunstharze nach einer Aufwärmung auch noch einer weiteren
Verformung unterzogen werden, zu welchem Zweck die noch verformbaren zylindrischen
Formkörper beispielsweise auf einen ovalen oder sternförmigen, Dorn aufgezogen und
auf diesen in ein Rohr mit elliptischem Querschnitt (Abb. 3) oder unter Mitverwendung
einer Sternwalze als Druckglied in ein solches mit sternförmigem Querschnitt umgeformt
werden, worauf dann die Aushärtung des Bindemittels durchgeführt wird.
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Vorzugsweise werden in Mischung mit den Faserstoffen jedoch warmhärtbare
Bindemittel benutzt, so daß die Härtung und Verfestigung des Bindemittels unmittelbar
mit der Herstellung des Formkörpers durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck werden
entweder der Mantel oder der Kern oder auch beide Teile der Form so eingerichtet,
daß sie in beliebiger Weise beheizt werden können, oder es werden stromleitende
oder durch Zusatz von Elektrolyten stromleitend gemachte Bindemittellösungen benutzt
und die Form in einen elektrischen Stromkreis derart eingeschlossen, daß der elektrische
Strom durch das aus dem Fasergut und dem Bindemittel bestehende Gemisch hindurchfließt,
so daß gleichzeitig mit der Herstellung des Wickels oder im AnschluB daran auch
dessen Verfestigung durch Härtung des Bindemittels erfolgt, die in diesem Fall,
je nach Stromstärke und Leitvermögen des Wickels, beispielsweise nur 8 bis 20 Sek.
erfordert. Eine derartige Schaltung ist in Abb. 6 beispielsweise angegeben, in der
P und Pl die beiden Pole der an die Form angelegten Stromquelle darstellen. Anstatt
den elektrischen Strom an den Mantel der Form und den Kern anzuschließen, so daß
der Strom quer durch die Wandung des Wickels hindurchgeht, könnten die beiden Pole
P2 und P3 (Abb. I) der Stromquelle auch nur an den Mantel oder nur an den Kern angelegt
werden, so daß durch das erzielte elektrische Feld eine Härtung des Bindemittels
im Wickel nur an der Außenfläche oder nur an der Innenfläche bewirkt wird.
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Es ist offensichtlich, daß das beschriebene Verfahren eine Vielzahl
von Abänderungen in der Herstellung der Formkörper zuläßt. So ist es z. B. schon
durch Änderung der Menge der der Form zugeführten Faserstoffe oder durch Änderung
der Umlaufgeschwindigkeit des Kernes möglich, die Dichte der Wandung des hergestellten
Formkörpers und somit auch dessen Gewicht beliebig zu ändern.
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Durch Änderung der Dicke des Zwischenraumes zwischen Kern und Ummantelungshülse
läßt sich ferner in beliebiger Weise die Wandstärke des hergestellten Formkörpers
ändern. Je nach den benutzten Faserstoffen und den benutzten Bindemitteln und gegebenenfalls
auch der benutzten Füll-und Zusatzstoffe lassen sich ferner auch die Eigenschaften
der hergestellten Formkörper ändern. Es kann aber auch so verfahren werden, daß
auf den Kern übereinander Schichten von verschiedenartigen Faserstoffen aufgewickelt
werden. So können z. B. die Innenschichten des herzustellenden Formkörpers aus gröberen,
weniger widerstandsfähigen und billigeren Fasern, wie Holzwol:le u. dgl., und die
Außenschichten aus feineren oder besonders widerstandsfähigen oder säurebeständigen
feuerfesten Fasern, wie Asbestfasern, oder elektrisch isolierenden Fasern, wie Acetylceilulosefasern
oder anderen thermoplastischen Fasern u. dgl., hergestellt werden. Es kann auch
so verfahren werden, daß auf den Kern zunächst einige Schichten aus mit Bindemitteln
imprägnierten Fasern, dann einige Schichten aus bindemittelfreien Fasern und hierauf
wieder Schichten aus mit Bindemitteln imprägnierten Fasern aufgewickelt werden,
wodurch in gewissen Fällen das Verfahren verbilligt werden kann. Es können auch
die einzelnen Schichten unter verschiedenen Drücken aufgewickelt werden. Auch können
die Schichten durch irgendwelche Stoffe armiert werden, indem gleichzeitig mit den
Faserstoffen dünne Drahteinlagen oder Drahtgeflechte oder auch Papierbahnen u. dgl.
oder Bahnen von irgendwelchen Folien auf den Kern aufgewickelt werden.
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An Stelle der Verwendung von glattwandigen Kernen und Ummantelungshülsen
können auch solche mit Profilen, wie beispielsweise mit in der Drehrichtung verlaufenden
Nuten, benutzt werden oder z. B. auch Ummantelungs'hülsen, die an den Enden mit
kreisförmigen Ausweitungen versehen sind, wodurch Formkörper mit entsprechenden
Profilen bzw. Flanschen an den Enden erhalten werden. Anstatt den Kern und die Ummantelungshülse
so auszuführen und anzuordnen, daß der Zwischenraum zwischen den beiden genannten
Teilen über die ganze Länge der Form gleich groß ist, kann auch ein konischer Kern
oder eine konische Ummantelungshülse verwendet werden, so daß Formkörper erhalten
werden, deren Bohrung im Durchmesser oder deren Wandstärke nach einer Seite hin
zu- oder abnimmt. Anstatt den Mantel, wie veranschaulicht, rohrförmig aus einem
Stück herzustellen, könnte er auch aus zwei der Länge nach durch ein Scharnier miteinander
verbundenen Schalen angefertigt werden, so daß er aufklappbar ist.
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Je nach der zur Anwendung gebrachten Arbeitsweise und der Ausgestaltung
der Form und unter etwaiger Nachverformung des zunächst hergestellten Formkörpers
lassen sich somit nach dem vorliegenden Verfahren die verschiedenartigsten Formkörper,
wie Rohre, Lampenständer, Spulenkörper, Flaschen- oder Ballonhüllen, Trichterrohre
u. dgl., herstellen.
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Um das Aussehen der in der beschriebenen Weise hergestellten Formkörper
zu verbessern oder ihre Oberflächen dem jeweiligen Verwendungszweck anzupassen,
können die Oberflächen der Formkörper durch Aufbringen von irgendwelchen Stoffen
egalisiert oder geschliffen, abgedreht oder poliert oder mit Deckschichten, Farblacken
u. dgl. oder Papier- oder anderen Folien ver-
sehen werden, oder
es können in sie auch Narbungen oder sonstige Musterungen eingepreßt werden.
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Anstatt den. umlaufenden Kern 2 in einen ihn allseitig umgreifenden
Mantel einzuschließen, kann man ihn auch mit einem Rohrsegment IO zusammenarbeiten
lassen, wie es in Abb. 2 angegeben ist.
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Die Anordnung des Rohrsegmentes ist dabei so getroffen, daß dessen
Abstand vom Kern einreguliert werden kann und somit Wickel mit beliebiger Wandstärke
hergestellt werden können. Um hierbei die Einführung des Fasergutes zwischen Kern
und Rohrsegment zu erleichtern, ist das vordere Ende des letzteren etwas nach außen
abgebogen, wie es bei II angedeutet ist. Das Rohrsegment kann auch so angeordnet
werden, daß dessen Abstand vom Kern am vorderen Ende etwas gröBer ist als am hinteren
Ende, so daß durch das l?;ohrsegment auf das durch den Kern eingezogene und zu einem
Wickel verformte Fasergut ein in der Umlaufrichtung sich steigernder Druck ausgeübt
und die Verklebung der Fasern verbessert wird'. Es kann ferner auch das Rohrsegment
unter Federdruck gehalten werden, so daß die Herstellung des Wickels unter fortlaufend
zunehmendem Federdruck erfolgt und eine gute Verdichtung des Fasermaterials- erzielt
wird. Auch bei dieser Vorrichtung können der Kern oder das Rohrsegment oder beide
Teile beheizbar gemacht werden, so daß bei Verwendung von durch Wärme härtbaren
Bindemitteln deren Härtung unmittelbar bei der Herstellung des Formkörpers durchgeführt
werden kann, oder es- kann auch die beschriebene Vorrichtung in einen elektrischen
Stromkreis eingeschaltet werden, so daß bei Verwendung leitfähiger, durch Wärme
härtbarer Bindemittel deren Härtung durch die Stromwärme bewirkt werden kann. Bei
der Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. 5 ist der Mantel 12 allseitig geschlossen
und nur an dem einen Ende, an dem das zu verarbeitende Fasergut zugeführt wird,
mit einer Füllöffnung 13 versehen. Der in dem Mantel I2 umlaufende Kern, 14 mit
glatter oder leicht getiefter Oberfläche ist so ausgeführt, daß er sich nach der
Austrittsseite der Vorrichtung hin etwas verjüngt. Im Betrieb dieser Vorrichtung
schiebt somit das fortlaufend eingezogene Fasergut den hergestellten Wickel fortlaufend
über den Kern nach seinem verjüngten Ende zu, so daß im fiortlaufenden Arbeitsgang
ein endloser rohrförmiger Formkörper aus der Vorrichtung austritt, dessen Durchmesser
und Wandstärke durch die Größe des Füllraumes am Aufgabenende der Vorrichtung gegeben
sind. Auch bei dieser Vorrichtung kann natürlich die oben beschriebene mechanische
oder elektrische Beheizung und Härtung Anwendung finden.