EP0758944B1 - Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung faserverstärkter formkörper aus hydraulisch abbindbaren massen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur kontinuierlichen herstellung faserverstärkter formkörper aus hydraulisch abbindbaren massen Download PDF

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EP0758944B1
EP0758944B1 EP95919428A EP95919428A EP0758944B1 EP 0758944 B1 EP0758944 B1 EP 0758944B1 EP 95919428 A EP95919428 A EP 95919428A EP 95919428 A EP95919428 A EP 95919428A EP 0758944 B1 EP0758944 B1 EP 0758944B1
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EP
European Patent Office
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layers
substrates
process according
fibre
rollers
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EP95919428A
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Wolfgang Weiser
Gerd Joy
Melanie Gerling-Joy
Frank Cipriani
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Durapact Gesellschaft fur Glasfaserbetontechnologie mbH
Original Assignee
Durapact Gesellschaft fur Glasfaserbetontechnologie mbH
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Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the continuous production of fiber-reinforced Shaped body from hydraulically settable masses, these in at least one layer of predetermined width and Thickness from one or more dispensers to a moving one Underlay to be applied and glass fibers as reinforcement to serve.
  • DE-A-34 31 143 describes a method for Manufacture of moldings, e.g. B. plates fiber-reinforced hydraulically settable masses, in which the Mass without fibers in a given thickness on a base is applied to what comes from a cutter Fiber chips in a doped amount on the surface of the Scattered mass and with one over the entire Working width working tool pressed into the mass be, whereby the mass is compressed at the same time. Only a relatively small proportion of is disadvantageous Reinforcement material and also only in an outer area the plate in a structurally unfavorable arrangement.
  • DE-A-24 56 712 describes a method for Manufacture of moldings from fiber concrete known in which Fibers sprayed onto not yet hardened concrete, sprinkled or sprinkled and then rolled or be smoothed.
  • the fibers are cut with a cutter cut continuously from fiberglass rovings. she can be applied in several layers and then cement be powdered to absorb excess water.
  • the fibers are said to be crack-free, better water-insulating Concrete surface can be achieved.
  • the sprinkling and The fibers are rolled in in a manual process a cutting tool and a hand roller.
  • premix Mixed material, which is a homogeneous mixture of fresh concrete and contains glass fibers, on a base in uniform Apply layer thickness. Processing of "premix” finds its limits with the amount to be added Glass fibers, because the higher proportions Difficult to process the mixture or impossible and the reinforcement content for thin slabs in the Is usually too low.
  • the invention has for its object a method and to provide a device with which it is possible fiber-reinforced panels with precisely specified and occasionally also produce small thickness, these in If necessary, two smooth or structured "good pages" have and with controllable dosing of proportions of reinforcement material, especially with higher ones Reinforcement proportions and with exact positioning of the Reinforcement in statically stressed zones of the Plate layer can be produced at high output.
  • the plates should immediately or afterwards, however in fresh condition, further to three-dimensional shaped bodies can be processed.
  • the method gives the advantage that the work steps compared to known processes in a continuous Sequence rationalized into one another and Inaccuracies such as those caused by the interaction of several temporally shifted and interdependent Work steps caused are largely avoided will.
  • Fiber parts of the reinforcement in the new Proceed the so far regarded as the maximum limit Quantity of about 5% by weight to the total matrix without restriction far exceed.
  • One embodiment provides that the mass at their Preparation mixed with a small amount of glass fibers becomes.
  • the Mass of glass fibers in an amount of 0.01 to 4% by weight, preferably between 1 and 1.5% by weight can be added.
  • the mass is in a continuous mass flow on the shaping base applied and extruded from case to case, with the donor at a defined distance progressive documents are discontinued.
  • the mass becomes a predetermined thickness of the first laminate layer achieved and adhered to high accuracy.
  • Glass fibers made of AR, E, C, or ECR glass, also metal fibers (Fibraflex), Micro steel fibers, plastic fibers, aramid fibers or Carbon fibers are used.
  • the fabrics can continuous yarns, rovings, bonded fiberglass mats, Nonwovens, woven fabrics, lattice woven fabrics, non-woven fabrics (also multiaxial), Complex fiber mats or combinations of these delivery forms act.
  • An embodiment essential to the invention provides that between the reinforced layers during their union a mass layer can be injected.
  • Styrofoam blocks or other organic or too mineral material in the form of plates or blocks becomes an inseparable bond of each other unifying layers reached, their binding process promoted and in the case of a subsequent shaping the Plasticity of the plate improved, which makes it even more so unbound plate-like product easily one Shaping into three-dimensional structures, for example can be subjected.
  • Such a shape can for example for the production of corrugated sheets, channels, Pipes and similar products are used.
  • the calibration of the individual matrix layers is done by setting a distance between the Mouthpiece of a dispenser or funnel and the base.
  • the end product is determined by the dimension of the gap exactly forward and by means between the deflection roller cylinders Recalibrated fine calibration rollers.
  • Another measure essential to the invention provides that the masses in the dispensers are degassed by shaking and / or be compressed. Furthermore, the Matrix layers during or after their application to the Documents are shaken and thus further compressed, whereby at the same time the applied vibrations Sheets intimately with the matrix layer receiving them get connected.
  • the layers are under during their union Use of cylindrical rollers deflected and between the Documents with specified pressure on both Outside surfaces shaped and connected at the same time. In this way, an exact parallelism of the Surfaces of the product as well as a given Panel thickness automatically with no further steps achieved great accuracy. Furthermore, they can be fresh joined layers in the deflection area Discharge direction using at least one Support roller supported and recalibrated.
  • a device for continuous production fiber-reinforced molded body made of hydraulically bindable Masses for carrying out the method according to the invention comprising at least one movable base and above from this hopper for the order one Mass layer on the base as well as fiber discharge and Allotment devices and means for introducing the fibers into the mass layer is characterized in that it two oppositely movable to a few drivable Cylinder rollers guided documents and at least a feed hopper assigned to each document and an allocation device for fiberglass fabrics and Means for their integration into the layered applied mass, and that the cylinder rollers form an adjustable gap between them.
  • a feed hopper is arranged on the cylinder rollers.
  • the device is of great advantage compared to that easy to manufacture multi-layer product, compact and allows for relatively large Production speed with a high output extreme accuracy of the layer sequence in the end product.
  • Figure 1 shows a device for continuous Manufacture of fiber-reinforced molded parts from hydraulic settable masses.
  • This includes two opposing ones movable cylinder rollers (30, 31) which can be driven by a pair deflectable documents (20, 21) and at least one feed hopper (10,) assigned to each support (20, 21) 11), further allocation devices (14, 15) for Glass fiber sheet (3, 4).
  • the feed hopper (10, 11) are arranged vertically and each have one in the width and the gap width with adjustable Distance to the documents (20, 21) trained Gap opening.
  • the documents (20, 21) can be tapes any material, they can be on the surface with the sticking of the concrete mass to be applied preventive coating, for example with silicone, be equipped and are occasionally to form the Structured outer surfaces of the product to be formed (7).
  • the documents (20, 21) determine the desired optical quality of the Layers (1, 2) and should bring them together enable.
  • In cooperation with the pro Unit of time applied amount of matrix from the funnels (10 and 11) in relation to the transport speed of the Documents (20, 21) are obtained with an adjustable distance between the gap opening of the funnels (10, 11) and the Documents (20, 21) an individual thickness adjustment of the Matrix layers (1 or 2).
  • the fiber allocators (14, 15) for fabrics (3, 4) can around Deflection pulleys (16, 17) be guided endless belts.
  • the documents (20, 21) and / or the cylindrical rollers (30, 31) can have a smooth or textured surface exhibit. This is at the same time as the continuous Manufacture of the plate-shaped product (7) on the both surfaces have an intended condition - either completely smooth or with a textured pattern - manufactured, this surface texture free selectable on both surfaces or only on one Surface provided or on both surfaces is different.
  • a void-free and dense nature of the end product (7) is achieved in that both supports (25, 26), Feed hopper (10 - 12) and / or cylindrical rollers (30, 31) are each formed with vibrators (24).
  • Figure 2 shows a slightly changed design of the Contraption.
  • Supports (25, 26) and documents (20, 21) have means (not shown) to adjust the inclination in any adjustable angle alpha and for lifting the funnel (10, 11).
  • Due to the inclination of the aforementioned Plant parts, with the fiber allocations (14 and 15) with the deflection rollers (16 and 17) of the angle adjustment Alpha follow will be achieved on the dossier (20, 21) formed matrix layers (1, 2) with the Glass fiber reinforcements (3, 4) and the middle layer (5) using the force of gravity in the gap (32) form-fitting to an intimate bond with each other be united.
  • the device of Fig. 2 basically the same design as the device 1, wherein the same elements with the same Reference numbers are designated.
  • Figure 3 shows a further embodiment of the device.
  • each Task tables (50, 51) are arranged, the task tables (50, 51) are each equipped with vibrators (54). Vibrators (54) can be at any point, preferably on Discharge will be provided.
  • the funnels (10, 11) are arranged and between them the documents (20, 21) promoted to the respective the fabrics (3, 4) are given in at an angle from above on which the layers (1, 2) from the Matrix dispensers (10, 11) are applied.
  • the plates that can be produced with the invention have a lot beneficial properties. You can in simpler Extremely thin, yet very stable, can continue with a filling, especially under Use of lightweight concrete, light and thick, with smoother or textured surface one-sided or double-sided trained and suitable for further shaping.
  • the method enables a very high one if necessary Fiber doping through the incorporation of fiber sheets and their exact positioning. During further processing fresh fiber-reinforced laminates can do this Wrap, press, lay on or fold various shapes accept. It proves to be particularly advantageous exact definition of the panel thickness by compacting and Squeezing between the cylinder rollers (30, 31) and Fine calibration rollers (33, 34).
  • the Matrix predominantly made of cement, normal cement or Special cement with addition of plaster, occasionally with Light aggregate substances such as pumice or expanded clay, foam glass, Additives, water, polymers and agents for Achieve resistance to aging.
  • the measures according to the invention are not based on those in the Exemplary embodiments shown in the drawings limited. Possible modifications of the invention
  • the method and the device can consist in that any layers and / or fabrics in any Number before or after the first or further funnels can be abandoned. Also are different Arrangements of the cylindrical rollers conceivable, for example, too one above the other, with or without shifting against each other towards the vertical.
  • the respective constructive Design is in line with special uses the device free to the specialist.

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Formkörper aus hydraulisch abbindbaren Massen, wobei diese in wenigstens einer Schicht von vorgegebener Breite und Dicke aus einem oder mehreren Spendern auf eine bewegte UnterLage aufgetragen werden und Glasfasern als Bewehrung dienen.
Die DE-A- 34 31 143 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, z. B. Platten, aus faserbewehrten hydraulisch abbindbaren Massen, bei dem die Masse ohne Fasern in vorgegebener Dicke auf eine Unterlage aufgebracht wird, worauf aus einem Schneidwerk kommende Faserschnitzel in dotierter Menge auf die Oberfläche der Masse aufgestreut und mit einem über die gesamte Arbeitsbreite wirkenden Werkzeug in die Masse eingedrückt werden, wobei die Masse gleichzeitig verdichtet wird. Nachteilig sind dabei nur relativ geringe Anteile an Bewehrungsmaterial und zudem nur in einem äußeren Bereich der Platte in statisch ungünstiger Anordnung vorhanden.
Weiter ist durch die DE-A- 24 56 712 ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Faserbeton bekannt, bei dem Fasern auf noch nicht erhärteten Beton aufgespritzt, aufgerieselt oder aufgestreut und dann eingewalzt oder angeglättet werden. Die Fasern werden mit einem Schneidwerk von Glasfasersrovings kontinuierlich abgeschnitten. Sie können mehrlagig aufgebracht und anschließend kann Zement aufgepudert werden, um überflüssiges Wasser aufzunehmen. Durch die Fasern soll eine rißfreie, besser wasserdämmende Betonoberfläche erzielt werden. Das Aufstreuen und Einwalzen der Fasern erfolgt in einem Handverfahren mit einem Schneidwerkzeug und einer Handwalze.
Den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist außer der ungünstigen Anordnung der Faserschicht der Nachteil gemeinsam, daß sie nur eine "Gutseite" aufweisen, nämlich auf der der formenden Unterlagen zugewandten Fläche. Zudem ist der Anteil der Fasern an der Betonmatrix auf ca. 5-6 Massenprozent begrenzt.
Weiter sind Verfahren bekannt, bei welchen hydraulisch abbindbare Matrixmasse und getrennt geförderte Glasfasern gleichzeitig auf eine Unterlage gespritzt werden. Dabei ist es relativ schwierig, ein exaktes Mischungsverhältnis aus Matrix und Glasfasern einzustellen und aufrechtzuerhalten. Weiterhin bedarf eine Dickenkalibrierung der damit hergestellten Platten eines zusätzlichen Verfahrensschrittes mit zusätzlichen Mitteln, zudem ist nur eine "Gutseite" vorhanden.
Schließlich ist es bekannt, ein als "Premix" bezeichnetes Mischgut, welches eine homogene Mischung aus Frischbeton und Glasfasern enthält, auf eine Unterlage in gleichmäßiger Schichtdicke aufzubringen. Die Verarbeitung von "Premix" findet ihre Grenzen mit dem zuzugebenden Anteil an Glasfasern, weil bei höheren Anteilen die Verarbeitungsfähigkeit der Mischung erschwert oder unmöglich und der Bewehrungsgehalt für dünne Platten in der Regel zu gering ist.
Platten mit unterschiedlicher Bewehrung werden mitunter nach ihrer Fertigung in frischem Zustand zusammengefügt, um dadurch entweder eine doppelt dicke Platte zu erhalten, oder um zwei annähernd gute Oberflächen zu erzielen. Dabei wird aus den Platten nachträglich ein "Sandwich" hergestellt, wobei hierfür ein zeitlich versetzter Arbeitsschritt notwendig ist, der die Herstellungskosten wesentlich verteuert.
So wird in der FR-A-2442115 ein Verfahren zur Herstellung von Platten beschrieben, bei dem auf zwei gegenläufig übereinander angeordnete Förderbänder Massenschichten und Fasern zu Schichtpakete gelegt und durch Umlenken des oberen Schichtpaketes dieses mit dem unteren Schichtpaket zu einer Platte vereinigt wird. Da bei diesem bekannten Verfahren die Fasern auf der Außenfläche der fertigen Platte angeordnet sind, sind keine "guten Oberflächen" mit diesem Verfahren erreichbar. Weiterhin ist von Nachteil, daß erst zeitlich und örtlich nach dem Aneinanderfügen der beiden Schichtpakete in einem separaten Arbeitsschritt eine Kompression der Schichtpakete zur endgültigen Dickenkalibrierung erfolgt.
Auch in der DE-A-3331715, in der ein Verfahren zur Herstellung einer Verbundplatte beschrieben wird, werden in zeitlich und örtlich versetzten Arbeitsschritten Schichten übereinander gelegt und jeweils einzeln verdichtet, wobei auch hier die Erzielung einer "guten Oberfläche" nicht im Vordergrund steht, da die äußere Oberfläche der fertigen Platte aus Strängen aus Glasfasern bzw. aus einem Gewebe bzw. Vlies aus Glasfasern besteht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit welchen es gelingt, faserbewehrte Platten mit exakt vorgegebener und fallweise auch geringer Dicke herzustellen, wobei diese im Bedarfsfall zwei glatte oder auch strukturierte "Gutseiten" aufweisen und unter kontrollierbarer Dosierung von Anteilen an Bewehrungsmaterial, besonders mit höheren Bewehrungsanteilen sowie unter exakter Positionierung der Bewehrung in statisch beanspruchten Zonen der Plattenschicht bei hohem Ausbringen herstellbar sind. Dabei sollen die Platten sofort oder nachträglich, jedoch in frischem Zustand, zu dreidimensionalen Formkörpern weiter verarbeitet werden können.
Die Lösung der Aufgabe gelingt bei einem Verfahren der im Oberbegriff von Anspruch 1 genannten Art mit der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.
Das Verfahren ergibt den Vorteil, daß die Arbeitsschritte gegenüber bekannten Verfahren in einer kontinuierlichen Folge ineinander übergehend rationalisiert und Ungenauigkeiten, wie sie durch ein Zusammenwirken mehrerer zeitlich verschobener und voneinander abhängiger Arbeitsschritte verursacht werden, weitgehend vermieden werden. Faseranteile der Bewehrung können beim neuen Verfahren die bis jetzt als maximale Grenze angesehene Menge von etwa 5 Gew.-% zur Gesamtmatrix ohne Einschränkung weit überschreiten.
Sofern von der Alternative gebraucht gemacht wird, daß die Flächengebilde auf die Unterlagen vorgelegt werden, penetriert die Matrixmasse in bzw. durch durch die aufgelegten Fasermatten. Vorzugsweise wird die jeweils erste Matrixschicht auf einem fest installierten und mit Rüttelvorrichtungen versehenen Aufgabetisch vor dem Förderband aufgebracht. Dies ermöglicht eine noch genauere Dickenkalibrierung als auf dem Förderband und eine garantierte Oberflächengüte durch die Möglichkeit des Rüttelns von unten.
Durch Einsatz von Flächengebilden entfällt eine aufwendige Technik zum Schneiden der Fasern und wird eine höhere Dosierung ermöglicht. Dadurch kann ein vergleichsweise dünnes Laminat mit höherer Festigkeit hergestellt werden. Auch kann infolge der Verwendung von Flächengebilden eine hohe Fertigungsgeschwindigkeit mit entsprechend hohem Ausbringen erzielt werden. Durch die exakte Positionierung der Bewehrungs-Flächengebilde in statisch beanspruchten Zonen wird durch effektive Ausnutzung der Faserbewehrung ein Maximum an Festigkeit erzielt. Die Entstehung von Faser- und Zementstäuben wird durch Wegfall des Schneid- und Spritzprozesses weitgehend vermieden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, daß der Masse bei ihrer Zubereitung ein geringer Anteil von Glasfasern beigemischt wird. Die als Premix mit Beimischung von Fasern zubereitete Betonmatrix begünstigt beispielsweise bereits bei unter 1 Gew.-% Faseranteil das Zusammenhaltevermögen und die Plastizität der aus den Spendern als erste hochverdichtete Schicht austretenden Masse, so daß sie in ihrem Bewegungsablauf als formstabiler, nicht abreißender Film wirkt. Das Ausbringen dieser Art vermeidet weiterhin ein unerwünschtes Einschließen von Luft zwischen der Unterlage und einer ersten Matrixschicht. Beispielsweise können der Masse Glasfasern in einer Menge von 0,01 bis 4 Gew.-%, bevorzugt zwischen 1 und 1,5 Gew.-% beigemischt werden.
Die Masse wird in kontinuierlichem Massenstrom auf die formgebende Unterlage aufgebracht und fallweise extrudiert, wobei die Spender mit definiertem Abstand zu fortschreitenden Unterlagen eingestellt werden. Hierdurch wird eine vorgegebene Dicke der ersten Laminatschicht mit hoher Genauigkeit erzielt und eingehalten.
Als Fasermaterial können Glasfasern aus AR-, E-, C-, oder ECR-Glas, weiterhin Metallfasern (Fibraflex), Mikrostahlfasern, Kunststoffasern, Aramidfasern oder Karbonfasern verwendet werden. Bei den Flächengebilden kann es sich um Endlosgarne, Rovings, gebundene Glasfasermatten, Vliese, Gewebe, Gittergewebe, Gelege (auch multiaxial), Faserkomplexmatten oder Kombinationen dieser Lieferformen handeln.
Eine erfindungswesentliche Ausgestaltung sieht vor, daß zwischen die bewehrten Schichten während ihrer Vereinigung eine Masseschicht injiziert werden kann. Hierdurch oder z.B. Styroporblöcke oder anderes organisches bzw. auch mineralisches Material in Form von Platten oder Blöcken wird ein untrennbarer Verbund der miteinander zu vereinigenden Schichten erreicht, deren Abbindeprozeß gefördert und im Falle einer nachträglichen Formgebung die Plastizität der Platte verbessert, wodurch das noch unabgebundene plattenartige Produkt problemlos einer Formgebung beispielsweise zu dreidimensionalen Gebilden unterzogen werden kann. Eine solche Formgebung kann beispielsweise zur Herstellung von Wellplatten, Rinnen, Rohren und ähnlichen Produkten verwendet werden.
Vorteilhaft werden bei Verwendung von Glasfasern als Bewehrung in der Betonmasse die Alkalisierung inhibierende Komponenten in einer der Alkalireaktion äquivalenten Menge beigemischt, bevorzugt Puzzolane, Hochofenschlacke, reaktives Siliciumdioxid oder andere gleichwirkende Zusätze. Dabei wird eine Langzeit-Beständigkeit der Glasfasern ohne Korrosion sichergestellt.
Zur Erzielung eines einseitigen oder zweiseitigen Oberflächenprofils des Produktes können profilierte Unterlagen und/oder zum Umlenken bei der Vereinigung der beiden Schichten profilierte Zylinderwalzen verwendet werden. Die Kalibrierung der einzelnen Matrix-Schichten erfolgt durch Einstellung einer Distanz zwischen dem Mundstück eines Spenders bzw. Trichters und der Unterlage. Das Endprodukt wird durch die Abmessung des Spaltes zwischen den Umlenk-Walzenzylindern exakt vor- und mittels Feinkalibrierungswalzen nachkalibriert.
Eine weitere erfindungswesentliche Maßnahme sieht vor, daß die Massen in den Spendern durch Rütteln entgast und/oder komprimiert werden. Weiterhin können auch die Matrix-Schichten während oder nach ihrem Auftrag auf die Unterlagen gerüttelt und damit weiter verdichtet werden, wobei zugleich durch die Rüttelbewegungen die aufgetragenen Flächengebilde innig mit der sie aufnehmenden Matrixschicht verbunden werden.
Dabei werden die Schichten während ihrer Vereinigung unter Verwendung von Zylinderwalzen umgelenkt und zwischen den Unterlagen mit vorgegebener Druckeinwirkung an beiden Außenflächen geformt und zugleich miteinander verbunden. Auf diese Weise wird eine exakte Parallelität der Oberflächen des Produktes sowie eine vorgegebene Plattendicke ohne weitere Arbeitsschritte selbsttätig mit großer Genauigkeit erreicht. Weiterhin können die frisch zusammengefügten Schichten im Umlenkungsbereich zur Austragsrichtung unter Verwendung von wenigstens einer Stützrolle gestützt und nachkalibriert werden. Sowohl die Vorkalibrierung im definierten Spalt zwischen den Umlenkungs-Zylinderwalzen, als auch die Nachkalibrierung wird dadurch erleichtert, daß als Faser-Flächengebilde Netze, Matten, Faserkomplexmatten, Gelege (uni/multiaxial), Gewebe, Vliese oder geschnittene Teile davon verwendet werden, die infolge ihres Zusammenhaltes im Gegensatz zu eingebetteten, aufgerieselten oder aufgespritzten geschnittenen Fasern eine erheblich höhere Festigkeit ergeben. Und schließlich können nach Beendigung der Herstellung des Produkts in einem letzten Arbeitsschritt die Unterlagen bevorzugt von beiden Seiten des fertigen Körpers abgelöst werden.
Ein großer Vorteil des Verfahrens besteht weiterhin darin, daß es "sauber" abläuft, weitgehend die Emission von Faser- und Zementstäuben vermeidet, weniger oder keine Abfälle ergibt und somit der erforderlichen Arbeitsplatzhygiene genügt.
Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Formkörper aus hydraulisch abbindbaren Massen, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, umfassend wenigstens eine bewegbare Unterlage und oberhalb von dieser Aufgabetrichter für den Auftrag einer Massenschicht auf die Unterlage sowie Faseraustrags- und Zuteilvorrichtungen und Mittel zum Einbringen der Fasern in die Massenschicht ist dadurch gekennzeichnet, daß diese zwei gegenläufig bewegbare, um ein paar antreibbare Zylinderwalzen umlenkbar geführte Unterlagen und wenigstens einen jeder Unterlage zugeordneten Aufgabetrichter sowie eine Zuteilvorrichtung für Glasfaserflächengebilde und Mittel zu deren Integrierung in die schichtförmig aufgetragene Masse aufweist, und daß die Zylinderwalzen zwischen sich einen einstellbaren Spalt ausbilden. In erfindungswesentlicher Ausbildung ist oberhalb des Spaltes der Zylinderwalzen ein Aufgabetrichter angeordnet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtungen sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.
Die Vorrichtung ist mit großem Vorteil im Vergleich zu dem damit herstellbaren mehrschichtigen Produkt unkompliziert, kompakt und ermöglicht bei relativ großer Fertigungsgeschwindigkeit ein hohes Ausbringen mit äußerster Genauigkeit der Schichtfolge im Endprodukt.
Die Erfindung wird in schematischen Zeichnungen in bevorzugten Ausführungsformen gezeigt, wobei aus den Zeichnungen weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung entnehmbar sind.
Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Art eines Stammbaums,
Fig. 2
eine weitere Ausgestaltung der Anlage gemäß Fig. 1,
Fig. 3
ein weiteres Anlageschema welches nicht zur Erfindung gehört.
Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Formkörper aus hydraulisch abbindbaren Massen. Diese umfaßt zwei gegenläufig bewegbare, um ein Paar antreibbare Zylinderwalzen (30, 31) umlenkbar geführte Unterlagen (20, 21) und wenigstens einen jeder Unterlage (20, 21) zugeordneten Aufgabetrichter (10, 11), weiterhin Zuteilvorrichtungen (14, 15) für Glasfaserflächengebilde (3, 4). Die Aufgabetrichter (10, 11) sind vertikal angeordnet und weisen unten je eine in der Breite sowie in der Spaltweite mit einstellbarem Abstand zu den Unterlagen (20, 21) ausgebildete Spaltöffnung auf. Die Unterlagen (20, 21) können Bänder aus beliebigem Material sein, sie können an der Oberfläche mit einem das Anhaften der aufzubringenden Betonmasse verhindernden Beschichtung, beispielsweise mit Silicon, ausgerüstet sein und sind fallweise zur Formung der Außenflächen des zu bildenden Produktes (7) strukturiert. Die Unterlagen (20, 21) bestimmen die gewünschte optische Beschaffenheit der Schichten (1, 2) und sollen deren Zusammenführung ermöglichen. Im Zusammenwirken mit der pro Zeiteinheit ausgebrachten Menge an Matrix aus den Trichtern (10 und 11) im Verhältnis zur Transportgeschwindigkeit der Unterlagen (20, 21) ergibt sich bei einstellbarem Abstand zwischen Spaltöffnung der Trichter (10, 11) und den Unterlagen (20, 21) eine individuelle Dickeneinstellung der Matrixschichten (1 bzw. 2). Die Faserzuteilvorrichtungen (14, 15) für Flächengebilde (3, 4) können um die Umlenkrollen (16, 17) geführte Endlosbänder sein.
Oberhalb des zwischen den Zylinderwalzen (30, 31) ausgebildeten Spaltes (32) ist zweckmäßigerweise ein weiterer Aufgabetrichter (12) angeordnet. Mit diesem wird zwischen die vorgefertigten Schichten (1, 2) einschließlich der Faserauflagen (3, 4) eine Zwischenschicht (5) eingebracht, welche den Verbund der Schichten (1, 2); (3, 4) zum Sandwich-Gebilde des Endproduktes (7) herstellt.
Unterhalb der Unterlagen (20, 21) sind im Bereich der darüberliegenden Aufgabetrichter (10, 11) und der Zuteilvorrichtungen (14, 15) Supporte (25, 26) angeordnet. Diese dienen sowohl zur gleitenden Unterstützung der darüber geführten Unterlagen (20, 21), sie sind aber auch mit Vorteil mit Rüttlern ausgerüstet, welche die aufgebrachten Schichten (1, 2) zugleich mit den Bewehrungsschichten (3, 4) in starke Rüttelbewegungen versetzen, dadurch die Matrixschichten (1, 2) verdichten und entgasen und eine innige Verbindung zwischen jeweils einer Matrixschicht (1, 2) und der zugeordneten Schicht (3, 4) aus Faserflächengebilden zu einem homogenen Verbund zusammenrütteln.
Die Unterlagen (20, 21) und/oder die Zylinderwalzen (30, 31) können eine glatte oder strukturierte Oberfläche aufweisen. Damit wird zugleich mit der kontinuierlichen Fertigung des plattenförmigen Produktes (7) an dessen beiden Oberflächen eine vorgesehene Beschaffenheit - entweder vollständig glatt oder mit einem Strukturmuster - hergestellt, wobei diese Oberflächenbeschaffenheit frei wählbar jeweils an beiden Oberflächen oder nur an einer Oberfläche vorgesehen bzw. an beiden Oberflächen jeweils verschieden ist.
Eine lunkerfreie und dichte Beschaffenheit des Endproduktes (7) wird dadurch erreicht, daß sowohl Supporte (25, 26), Aufgabetrichter (10 - 12) und/oder Zylinderwalzen (30, 31) jeweils mit Rüttlern (24) ausgebildet sind.
Figur 2 zeigt eine geringfügig geänderte Ausgestaltung der Vorrichtung. Bei dieser sind die Supporte (25, 26) mit den darauf befindlichen Unterlagen (20, 21) und die Trichter (10, 11) einseitig angehoben und schräg-abwärts gegeneinander geneigt. Supporte (25, 26) und Unterlagen (20, 21) weisen bei dieser Ausführung Mittel (nicht gezeigt) zur Einstellung der Neigung in einen beliebig einstellbaren Winkel Alpha und zum Anheben der Trichter (10, 11) auf. Durch die Neigung der vorgenannten Anlagenteile, wobei auch die Faserzuteilungen (14 und 15) mit den Umlenkrollen (16 und 17) der Einstellung im Winkel Alpha folgen, wird erreicht, daß die auf den Unterlagen (20, 21) gebildeten Matrixschichten (1, 2) mit den Glasfaserbewehrungen (3, 4) sowie die mittlere Schicht (5) unter Mithilfe der Schwerkraft im Spalt (32) kraft- und formschlüssig zu einem innigen Verbund miteinander vereinigt werden. Im übrigen zeigt die Vorrichtung von Fig. 2 eine grundsätzlich gleiche Ausbildung wie die Vorrichtung nach Fig. 1, wobei gleiche Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung der Vorrichtung.
Bei dieser sind vor den Supporten (25, 26) jeweils Aufgabetische (50, 51) angeordnet, wobei die Aufgabetische (50, 51) jeweils mit Rüttlern (54) ausgestattet sind. Rüttler (54) können an beliebigen Stellen, vorzugsweise am Austrag vorgesehen sein. über den Aufgabetischen (50, 51) sind die Trichter (10, 11) angeordnet und dazwischen werden die Unterlagen (20, 21) eingefördert, auf die jeweils schräg von oben die Flächengebilde (3, 4) aufgegeben werden, auf die dann die Schichten (1, 2) aus den Matrixspendern (10, 11) aufgebracht werden. Auf die Schicht (2) und beispielsweise auch auf die Schicht (1) - nicht dargestellt - können wiederum ein oder mehrere Flächengebilde (4') aufgegeben werden, auf das in der hier gezeigten Ausgestaltung eine weitere Matrixschicht (2') aus dem Aufgabetrichter (11') gespendet wird, überdeckt von einem weiteren Flächengebilde (4''). Die Sandwichpackung wird über die Zylinderwalze umgelenkt und auf die im Bereich der Zylinderwalze (30) aufgegebenen Styroporblöcke (5') gelegt. Das ausgebildete Fertigprodukt (7) wird mit dem Transportband (27) aus der Vorrichtung abgeführt, nachdem es bei Bedarf letztmalig durch die Nachkalibrierungswalzen (34) einer Feinkalibrierung unterzogen wurde.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ohne die bekannte Spritztechnik und ohne Aufrieseln und Eindrücken von Fasern gearbeitet.
Die mit der Erfindung herstellbaren Platten haben sehr vorteilhafte Eigenschaften. Sie können in einfacher Ausführung äußerst dünn, und dennoch sehr stabil sein, können weiterhin mit einer Füllung, insbesondere unter Verwendung von Leichtbeton, leicht und dick, mit glatter oder Strukturierter Oberfläche einseitig oder doppelseitig ausgebildet und für eine weitere Formgebung geeignet sein. Das Verfahren ermöglicht erforderlichenfalls eine sehr hohe Faserdotierung durch Einbau von Faserflächengebilden und deren exakte Positionierung. Bei der Weiterverarbeitung frischer faserverstärkter Laminate können diese durch Wickeln, Pressen, Auflegen oder Falten vielfältige Formen annehmen. Besonders vorteilhaft erweist sich die absolut exakte Definition der Plattendicke durch Verdichten und Quetschen zwischen den Zylinderwalzen (30, 31) und den Feinkalibrierungswalzen (33, 34). Bei einer Premix-Matrix, welche Fasergehalte zwischen 0,01 und 4 Gew.% enthalten kann, können bis zu 20 Gew.-% Flächengebilde zwischen die Matrixschichten (1 und 2) eingelegt werden. Dabei kann die Matrix überwiegend aus Zement, Normalzement oder Spezialzement mit Zusätzen von Gips, fallweise mit Leichtzuschlag-Stoffen wie Bims oder Blähton, Schaumglas, Zusatzmitteln, Wasser, Polymeren sowie Mitteln zur Erzielung von Alterungsbeständigkeit bestehen. Durch die Erfindung eröffnet sich den danach hergestellten Platten ein breit gefächertes Gebiet für wirtschaftliche Anwendungen und neue Produkte. Insofern erfüllt die Erfindung in optimaler Weise die eingangs gestellte Aufgabe.
Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind nicht auf die in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Mögliche Abwandlungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung können darin bestehen, daß beliebige Schichten und/oder Flächengebilde in beliebiger Anzahl vor oder hinter den ersten oder weiteren Trichtern aufgegeben werden können. Auch sind verschiedene Anordnungen der Zylinderwalzen denkbar, beispielsweise auch übereinander, mit oder ohne Verschiebung gegeneinander gegenüber der Vertikalen. Die jeweilige konstruktive Ausgestaltung ist in Anpassung an besondere Verwendungen der Vorrichtung dem Fachmann freigestellt.

Claims (15)

  1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung faserverstärkter Formkörper (7) aus hydraulisch abbindbaren Massen, wobei diese in vorgegebener Breite aus wenigstens zwei Spendern (10, 11,) mit definierter Dicke in wenigstens zwei separaten Schichten (1, 2,) auf gegenläufig bewegbaren Fördermitteln aufgetragen werden und Fasern als Bewehrung dienen, dadurch gekennzeichnet , daß
    a) die Fördermittel Unterlagen (20, 21) sind, die die gewünschte optische Beschaffenheit der Schichten (1, 2) bestimmen und auf die die Schichten (1, 2,) und Flächengebilde (3, 4,) aus Fasern als Bewehrung aufgebracht werden,
    b) die bewehrten Schichten (1, 2) mit den Unterlagen (20, 21) gegeneinander gefördert und unter Verwendung von Zylinderwalzen (30, 31) bei gleichzeitiger Injizierung einer weiteren Massenschicht als Zwischenschicht (5) durch den von den Zylinderwalzen (30, 31) gebildeten einstellbaren Spalt (32) gefördert und mit vorgegebenem kontrollierten Druck die bewehrten Schichten (1, 2) und die Unterlagen (20, 21) zu einem auf beiden Außenflächen ausgeformten Produkt (7) vereinigt und miteinander verbunden und dabei einer Dickenkalibrierung unterzogen werden,
    c) das gebildete Produkt (7) unmittelbar nach Passieren des Walzspaltes (32) unter Verwendung der Zylinderwalzen (30, 31) in einer Austragsrichtung umgelenkt und mit den anhaftenden Unterlagen (20, 21) abgefördert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das von den Zylinderwalzen (30, 31) kalibrierte Produkt (7) unter Verwendung von Feinkalibrierungswalzen (33, 34) gestützt und nachkalibriert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die bewehrten Schichten (1, 2,) mit Abstand gegeneinander gefördert und die Verbindung dieser Schichten (1, 2,) durch eingelegte Materialblöcke, die den Zwischenraum zwischen den Schichten (1, 2,) ausfüllen, herbeigeführt wird.
  4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Masse bei ihrer Zubereitung Glasfasern in einer geringen Menge zwischen 0,01 und maximal 4 Gew.-%, bevorzugt zwischen 0,1 und 1,0 Gew.-% beigemischt werden und die Masse in kontinuierlichem Strom auf die formgebende Unterlage (20, 21) ausgebracht und fallweise extrudiert wird, wobei die Spender (10, 11,) mit definiertem Abstand zur bewegbaren Unterlage (20, 21) eingestellt werden.
  5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das noch unabgebundene plattenartige Produkt (7) einer Formgebung beispielsweise zu dreidimensionalen Gebilden unterzogen wird.
  6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß bei Glasfaserbewehrung der Masse die Alkalisierung inhibierende Komponenten in einer der Alkalireaktion äquivalenten Menge, bevorzugt Puzzolane, Hochofenschlacke, reaktives Siliciumdioxid oder andere gleichwirkende Zusätze beigemischt werden.
  7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzielung eines einseitigen oder zweiseitigen Oberflächenprofils des Produktes (7) profilierte Unterlagen (20, 21) und/oder profilierte Zylinderwalzen (30, 31) verwendet werden.
  8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die hochverdichtete Masse in den Spendern (10, 11,) sowie die Schichten (1, 2,) nach Auftrag auf die Unterlagen (20, 21) durch Rütteln entgast und/oder komprimiert werden.
  9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß als Faser-Flächengebilde Netze, Matten, Faserkomplexmatten, Gewebe, Vliese oder geschnittene Teile davon verwendet werden.
  10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß nach der Herstellung die Unterlagen (20, 21) bevorzugt von beiden Seiten des fertigen Produktes (7) abgelöst werden.
  11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, umfassend gegenläufig bewegbare Fördermittel und oberhalb von diesen Aufgabetrichter (10, 11,) für den Auftrag wenigstens einer Massenschicht (1, 2) auf jede der bewegbaren Fördermittel sowie Faseraustrags- und Zuteilvorrichtungen (14, 15) und Mittel (16, 17) zum Aufbringen der Faserflächengebilde (3, 4,) auf die Massenschicht (1, 2), dadurch gekennzeichnet , daß
    a) die gegenläufig bewegbaren Unterlagen (20, 21) mit den darauf befindlichen Schichten (1, 2,) über im Bereich der darüberliegenden Aufgabetrichter (10, 11,) und Faseraustrags- und Zuteilvorrichtungen (14, 15) angeordnete Supporte (25, 26) zu einem Paar antreibbaren Zylinderwalzen (30, 31) mit glatten und/oder profilierten Oberflächen und durch den von den Zylinderwalzen (30, 31) einstellbar ausgebildeten Spalt (32) von oben nach unten geführt und dabei umgelenkt sind,
    b) unmittelbar oberhalb des Spaltes (32) ein Aufgabetrichter (12) zur Injizierung der Zwischenschichtmasse (5) angeordnet ist,
    c) die Supporte (25, 26) mit den darauf befindlichen Unterlagen (20, 21) in einem beliebig einstellbaren Winkel Alpha schräg abwärts gegeneinander neigbar sind und Mittel zur Einstellung der Neigung und zum Anheben der Aufgabetrichter (10, 11) aufweisen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß den Zylinderwalzen (30, 31) ggf. Feinkalibrierungswalzen (33, 34) nachgeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet , daß Supporte (25, 26), Aufgabetrichter (10, 11, 12) und/oder Zylinderwalzen (30, 31) mit Rüttlern (24) ausgebildet sind.
  14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet ,daß nur die Unterlage (21) um die Zylinderwalze (31) nach unten geführt und dabei umgelenkt ist, während die Unterlage (20) über die Zylinderwalze (30) und unterhalb der Zylinderwalze (31) ohne Umlenkung geführt ist, wobei der Abstand zwischen der Unterlage (20) und der Unterlage (21) mit den darauf befindlichen Massenschichten (1, 2,) und Faserflächengebilde (3, 4,), bedingt durch den vertikalen Abstand der beiden Zylinderwalzen (30, 31) voneinander so groß ist, daß ein Zwischenraum zwischen den Massenschichten (1, 2,) zur Ausfüllung mit Materialblöcke verbleibt.
  15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet , daß vor den Supporten (25, 26) jeweils Aufgabetische (50, 51) angeordnet und mit Rüttlern (54) ausgestattet sind.
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