WO2005051622A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von pelletartigen körpern aus ungebundenen fasern - Google Patents

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WO2005051622A1
WO2005051622A1 PCT/DE2004/002277 DE2004002277W WO2005051622A1 WO 2005051622 A1 WO2005051622 A1 WO 2005051622A1 DE 2004002277 W DE2004002277 W DE 2004002277W WO 2005051622 A1 WO2005051622 A1 WO 2005051622A1
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matrix material
fibers
winding
fiber
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PCT/DE2004/002277
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Peter Ay
Hans-Jörg Gusovius
Sven Hildebrandt
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Brandenburgische Technische Universität Cottbus
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    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for producing bound, also pellet-like bodies from unbound fibers, which are suitable as a preliminary product for the production of fiber-reinforced plastic products, as filter inserts, insulating materials and the like.
  • Fibers incorporated into a homogeneous product of certain strength increase its tensile strength and rigidity. Deformation when softening is also prevented. This has led to the search for new applications for natural fibers. Improving the processing of these natural fibers also requires further development work.
  • DE 197 197 247 provides for the production of long fiber granules by first heating a fiber sliver, in which plastic fibers are also integrated, in a preheating zone to the melting temperature, pulling this sliver through a heated nozzle and then twisting it. The result is a dimensionally stable, storable material that has to be cut further if it is to be fed into extrusion machines. On the basis of this technology, a relatively compact product is created, in which the natural fiber composite formed can be excessively stressed by heating to the melting temperature of the plastic in connection with the stretching of the strip, which leads to a reduction in its mechanical properties.
  • a further solution is proposed in the document WO 2000041850 A 1 by creating a polymeric fibrous sheet with an abrasive granule to create new types of grinding and polishing aids of relative resistance. lat and a thermoactive binder is applied. This is followed by conditioning by plasticizing the thermoactive binder and solidifying the fabric. In addition, the sheet is cut to length, which is followed, if necessary, by a further shaping corresponding to the intended use. It is not intended to wind up the resulting semi-product for the purpose of creating a compact product.
  • the object of the invention is therefore to develop a method and a device with which a fiber composite is formed, in the production of which a gentle treatment of preferably natural fibers of indefinite as well as defined length is given and a compact product of defined porosity is created which can be further processed at will and manufacture of a wide range of products.
  • the object is achieved by first of all combining a natural fiber, which preferably consists of disordered long-fiber natural fibers, with the addition of a preferably thermoactive agent, hereinafter referred to as matrix material, in the form of a flat structure for the purpose of producing a uniform height in order to produce a bond is subjected to by the matrix material.
  • a natural fiber which preferably consists of disordered long-fiber natural fibers
  • matrix material preferably thermoactive agent
  • This matrix material is the agent that binds the natural fibers.
  • This can of course be of the same structure as a matrix material later used in the production of natural fiber reinforced semi-finished or finished products if the manufacturing process of the end product to be manufactured requires a specific.
  • the assembly takes place to such an extent that a bond is formed on at least one side of the fabric at the intersection of individual fibers and a composite surface is formed.
  • the resulting composite is then wound up and separated in the radial direction to the longitudinal axis of the resulting winding agglomerate or winding.
  • the preferred variant provides that the mass of the matrix material is on the outside of the roll when it is wound up, so that a structure of relative resistance is created.
  • specifically relevant adhesion promoters such as wetting agents and the like, and further additives, such as plasticizers, dyes, carbon black and the like, can be added to the pile.
  • the fabric can be present in a scattered position as well as also containing longitudinally or transversely oriented fibers.
  • the feed material is long-fiber and / or short-fiber oriented or undirected and / or in a tangled state.
  • the fibers should be oriented and oriented as far as possible.
  • thermoplastic material can be used as the matrix material, which is preferably applied in plasticized form. It is also possible to give the thermoplastic in the form of a powder to the fabric. In both cases this can be applied in doses from above. This should be done as evenly as possible.
  • Another possibility in both applications is to underlay the pile by placing it on the work surface in front of the pile, so that the underside of the pile comes into contact with it.
  • a further variation according to the invention consists in mixing this matrix material with the material of the flat structure in the tangled position of the fiber mixture.
  • a fabric containing synthetic fibers can be used in the same way as the film.
  • the essentially one-sided plastic bond results in a stratification on the resulting roll, which ultimately contributes to the stabilization and structural strength of the resulting roll agglomerate and enables storage, by also wrapping loose fibers and having a functional effect.
  • One variant according to the invention provides for the binding to be achieved exclusively by pressure and / or supply of heat during assembly.
  • the heat supply is as far as possible that plasticizing or melting of the plastic is caused.
  • an agglomerate can be produced which has a predetermined porosity, which is based on the later specific application.
  • pellet-like structures are formed which are suitable as an admixture of fibers in traditional plastic processing methods, such as injection molding, extrusion or pressing processes. In the pellet-like structures produced according to the invention, it is easy to release the fiber material.
  • the number of turns of the agglomerate or the diameter of the winding is adjusted to the further use of the product being produced.
  • the number of turns or the diameter of the roll can be small if the resulting rolls are subsequently cut into pellets. This statement is also true for the layer thicknesses of the nonwoven.
  • An arrangement for carrying out the method according to the invention initially has a surface conveyor used as a work surface. This can be a plate conveyor or a conveyor belt. In the conveying direction, a feed point for a flat structure which is generally in a tangled position is also formed. A short calming section advantageously follows. A fabrication device that compresses the fabric over the working width is further arranged above the sheet conveyor, so that a solidified sheet is formed in the form of an agglomerate.
  • This assembly device is also preferably again adjustable in height.
  • a known winding device which receives the agglomerate about its longitudinal axis, is formed transversely to the conveying direction, so that a winding agglomerate is formed.
  • This winding device is preferably designed like a roller and has a self-sufficient drive that runs synchronously with the working speed of the surface conveyor.
  • the winding device is further combined with a cutting tool, which, based on the longitudinal axis of the winding device radail, enables the resulting winding agglomerate to be cut to length.
  • the assembly device can be designed to be heatable for the purpose of introducing heat into the flat structure.
  • the finishing device can be preceded by a cutting device provided with at least one peripheral cutting edge.
  • a cutting device provided with at least one peripheral cutting edge.
  • This can also have several cutting devices acting in parallel if the proportion of fibers of a defined length in the fabric is to be high.
  • This is preferably a height-adjustable roller which has an autonomous drive which is matched in its working speed to the working speed of the surface conveyor.
  • disk-like support bodies can also be formed.
  • further cutting edges can also be formed on the roller, running transversely to the conveying direction, so that a waffle pattern-like incision is given in the flat structure.
  • a separating device In front of the winding device, acting transversely to the conveying direction of the flat structure, a separating device is expediently designed in order to separate the solidified flat structure when a desired winding thickness is reached.
  • the drive of the surface conveyor can also be connected electrically and electronically to the drive of the winding device with this drive, by means of a radially adjustable sensor arranged on the winding device for determining the winding thickness.
  • 1 shows the basic illustration of a device constructed according to the invention
  • 2 shows a variation in that the application of a powder is explicitly provided over the entire width of the pile to be fed
  • Fig. 4 shows a variant in which the heat input takes place via the assembly device and the contact pressure of which is also made available for fiber binding.
  • a sheet 4 made of hemp and plastic fibers is fed onto a flat conveyor 1 designed as a conveyor belt via a chute 3 designed as a feed device 2.
  • the fabric 4 is fed to the assembly device 5, which is designed as a roller and is introduced into the heat.
  • the supply of heat is adjusted in such a way that a temperature is reached on the surface of the assembly device 5 which is sufficient for plasticizing the plastic fibers.
  • a support roller 6 is arranged under the assembly device 5.
  • a scraper 7 by means of which residues or individual fibers possibly remaining on the assembly device 5 are removed.
  • the finishing roller 5 is therefore coated with a release agent.
  • the fibers of the flat structure 4 adhere to one another and a solidified surface is formed.
  • chengechane 8 with the properties of an agglomerate.
  • This solidified sheet 8 is further fed to the winding device 9.
  • the winding device 9 opens, the winding agglomerate 10 formed is transferred to a bearing block 11, in which it is cut into lengths of, for example, 10 mm by the cutting tool 12, which is designed as a rotary knife and has a cutting blade.
  • the feed of the winding agglomerate 10 is therefore, for example, determined as a function of the speed of the cutting tool 12 so that the winding agglomerate 10 is pushed out of the bearing block 11 by 10 mm in connection with each revolution of the cutting tool 12.
  • the resulting pellet-like particles are provided as a preliminary product for the production of natural fiber reinforced plastic parts by means of injection molding, extrusion or pressing processes.
  • a device consists of a surface conveyor 1 designed as a conveyor belt, above which, in turn, a chute 3 is formed as a feed point 2 for feeding a natural fiber fabric (not shown) in a tangled position.
  • a storage vessel 13 for a plasticized plastic, polypropylene being used in the specific case.
  • the use of other product or use-specific matrix materials is also possible.
  • the plastic is continuously applied in small doses over the entire width of the natural fiber sheet 4 via a nozzle 14.
  • the nozzle 14 is fed via a discharge screw, not shown.
  • the assembly device 6 arranged below and designed as a roller with optional heating in turn ensures that the individual fibers of the fabric are bound by the plasticized polypropylene for the purpose of creating a solidified fabric.
  • a support roller 6 is again formed under the assembly device 5 to achieve the desired binding effect and to protect the surface conveyor 1 designed as a conveyor belt.
  • Another variant of a device according to the invention has a self-sufficient heating above the surface conveyor 1 designed as a conveyor belt, in which infrared radiators 16 are arranged above the conveyor belt. Further details correspond to those in the previous exemplary embodiments.
  • the assembly device 5 arranged over the surface conveyor 1 designed as a conveyor belt has an internal heater. Symmetrical to a vertical line leading through the central axis of the assembly device 5, two support rollers 6 are formed at a distance from one another and under the upper run of the conveyor belt 1, in order to increase the dwell time, in which a pressure is applied in addition to the heat, to form a solidified fabric (not shown).
  • the support rollers 6 can also be designed more than just twice.
  • the invention is not restricted to the exemplary embodiments described, which merely serve to explain the core ideas of the invention in general. Within the scope of protection, the embodiment of the method according to the invention can also adopt embodiments other than those described above.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Herstellen von gebundenen, auch pelletartigen Körpern aus ungebundenen Fasern, die als Vorprodukt zur Herstellung faserverstärkter Kunststofferzeugnisse, als Filtereinsätze, Dämmstoffe und dergleichen Anwendungen geeignet sind. Aufgabe war es, ein Verfahren und eine Einrichtung zu entwickeln, mit der ein Faserverbund entsteht, bei dessen Herstellung eine schonende Behandlung von vorzugsweise Naturfasern unbestimmter als auch definierter Länge gegeben ist. Die Aufgabe wird gelöst, indem zunächst eine Naturfasermischung, vorzugsweise ungeordnete langfasrige Naturfasern unter Zusatz eines Matrixmaterials in Form eines Flächengebildes zum Zweck der Herstellung einer einheitlichen Höhe einem Konfektionieren im Sinne des Herstellens einer Bindung durch ein Matrixmaterial unterworfen wird, bis auf mindestens einer Seite des Flächengebildes an Kreuzungspunkten von Einzelfasern eine Bindung erreicht wird und das so entstandene verfestigte Flächengebilde in Form eines Agglomerats einem Aufwickeln und in radialer Richtung zur Längsachse des entstandenen Wikkelagglomerats beziehungsweise Wickels erfolgenden Abtrennen kleiner Teilchen unterzogen wird.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von pelletartigen Körpern aus ungebundenen Fasern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und einer Einrichtung zum Herstellen von gebundenen, auch pelletartigen Körpern aus ungebundenen Fasern, die als Vorprodukt zur Herstellung faserverstärkter Kunststofferzeugnisse, als Filtereinsätze, Dämmstoffe und dergleichen Anwendungen geeignet sind.
In ein homogenes Produkt bestimmter Festigkeit eingebrachte Fasern erhöhen dessen Zugfestigkeit und dessen Steifigkeit. Zudem werden auch Verformungen beim Erweichen verhindert. Dieser Umstand hat dazu geführt, dass nach neuen Einsatzfällen für Naturfasern gesucht wird. Ebenso bedarf die Verbesserung der Aufbereitung dieser Naturfasern weiterer Entwicklungsarbeit.
Gerade Naturfasern sind es, die zum einen als nachwachsende heimische Rohstoffe zur Verfügung stehen, zum anderen lassen sich derart verstärkte Kunststoffe problemlos in den Naturkreislauf zurückführen. Die Verwendung der Naturfasern im Produkt führt zu weiteren Vorteilen: So lassen sich auf Grund ihrer geringeren Dichte Erzeugnisse mit einem deutlich geringeren spezifischen Gewicht herstellen. Auf Grund der eingebetteten Fasern wird ebenso das mechanische Bruchverhalten bei einer mechanischen Beanspruchung des Verbundes sowie die Torsionsfestigkeit verbessert.
Stand der Technik ist es deshalb nach der EP-Schrift 1 132 193, aus Fasern als Vorprodukt für die weitere Verarbeitung ein Vlies herzustellen und dieses als Matte in seiner Urform im Produkt einzusetzen. Diese Technologie ist nur dort anwendbar, wo mehr oder weniger flächenhafte Erzeugnisse hoher Festig- keit relativ einfacher Gestalt gefragt sind. Ein Einsatz in kompakten Körpern, wie das beispielhaft bei deren Herstellung durch Extrudieren notwendig wäre, ist ohne weitere Zurichtung nicht effizient möglich.
Nach der DE-OS 197 56 126 wird deshalb vorgeschlagen, Hybridfaserbänder herzustellen, indem ein Fasergemisch hergestellt wird, das aus Verstärkungsund Matrixfasern besteht, das im weiteren Schneckenmaschinen zur kontinuierlichen Verarbeitung aufgegeben wird. Im Ergebnis entsteht ein langfaseriger plastisch verformbarer Werkstoff. Eine Verwendung auf Extrudiermaschinen ist jedoch ohne weitere Zurichtung nicht möglich. Die Schrift DE 102 10 107 sieht deshalb vor, dass aus Naturfasern mit wenigstens einer thermoplastischen Kunststoffkomponente ein Strang hergestellt wird, der im weiteren zum Zweck der Weiterverarbeitung pelletiert wird.
Die DE-Schrift 197 11 247 sieht vor, ein Langfasergranulat herzustellen, indem zunächst ein Faserband, in das ebenfalls Kunststoffasern eingebunden sind, in einer Vorheizzone bis zur Schmelztemperatur erwärmt wird, dieses Band durch eine beheizte Düse gezogen und im weiteren verdrillt wird. Es entsteht ein formstabiles lagerfähiges Material, das im weiteren zerschnitten werden muss, soll es Extrudiermaschinen aufgegeben werden. Auf der Basis dieser Technologie entsteht ein relativ kompaktes Produkt, bei dem durch Erhitzen bis zur Schmelztemperatur des Kunststoffs im Zusammenhang mit der Verstreckung des Bandes der entstandene Naturfaserverbund übermässig beansprucht werden kann, was zu einer Verminderung seiner mechanischen Eigenschaften führt.
Eine weitere Lösung wird in der Schrift WO 2000041850 A 1 vorgeschlagen, indem zur Schaffung neuartiger Schleif- und Polierhilfsmittel relativer Beständigkeit ein polymeres faserhaltiges Flächengebilde mit einem abrasiven Granu- lat sowie einem thermoaktivem Bindemittel beaufschlagt wird. Nachfolgend schliesst sich ein Konditionieren an, indem das thermoaktive Bindemittel pla- stifiziert und das Flächengebilde verfestigt wird. Im weiteren erfolgt ein Ablängen des Flächengebildes, dem sich bei Bedarf eine weitere, dem vorgesehenen Verwendungszweck entsprechende Formgebung anschliesst. Ein Aufwickeln des entstehenden Halbprodukts zum Zweck des Entstehens eines kompakten Produkts ist nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb ein Verfahren und eine Einrichtung zu entwickeln, mit der ein Faserverbund entsteht, bei dessen Herstellung eine schonende Behandlung von vorzugsweise Naturfasern unbestimmter als auch definierter Länge gegeben ist und ein kompaktes Produkt definierter Porosität entsteht, das nach Belieben einer weiteren Verarbeitung und Herstellung einer weiträumigen Produktpalette zugeführt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst, indem zunächst eine Naturfasermischung, die vorzugsweise aus ungeordneten langfaserigen Naturfasern besteht, unter Zusatz eines vorzugsweise thermoaktiven Mittels, im folgenden als Matrixmaterial bezeichnet, in Form eines Flächengebildes zum Zweck der Herstellung einer einheitlichen Höhe einem Konfektionieren im Sinne des Herstellens einer Bindung durch das Matrixmaterial unterworfen wird.
Dieses Matrixmaterial ist das die Bindung der Naturfasern vollziehende Mittel. Dieses kann selbstverständlich von gleicher Struktur sein, wie ein später bei der Erzeugung naturfaserverstärkter Halb- oder Fertigerzeugnisse eingesetztes Matrixmaterial, wenn der Fertigungsprozess des herzustellenden Endprodukts eine Spezifik erfordert. Das Konfektionieren erfolgt soweit intensiv, dass sich auf mindestens einer Seite des Flächengebildes an Kreuzungspunkten von Einzelfasern eine Bindung einstellt und ein Flächenverbund entsteht. Nachfolgend wird der so entstandene Flächenverbund einem Aufwickeln und in radialer Richtung zur Längsachse des entstandenen Wickelagglomerats beziehungsweise Wickels erfolgenden Abtrennen unterzogen. Die Vorzugsvariante sieht vor, dass sich die Masse des Matrixmaterials beim Aufwickeln auf der Aussenseite des Wickels befindet, sodass ein Gebilde relativer Beständigkeit entsteht. Zusätzlich können dem Flor je nach späterem Verwendungszweck spezifisch relevante Haftvermittler, wie Benetzungsmittel und dergleichen sowie weitere Additive, wie Weichmacher, Farbstoffe, Russ und dergleichen Zusätze beigegeben werden.
Das Flächengebilde kann sowohl in einer Streulage als ebenfalls längs- oder querorientierte Fasern beinhaltend vorliegen.
Es ist unerheblich, ob das Aufgabematerial langfaserig und/oder kurzfaserig gerichtet oder ungerichtet und/oder in einer Wirrlage vorliegt. Zum Erhalt von Langfasern im Agglomerat sollten die Fasern möglichst gerichtet und längsorientiert sein.
Bei einem Gemisch aus Fasern ungeordneter Länge und in Wirrlage kann es ebenso vorteilhaft sein, das Flächengebilde vor dem Konfektionieren einem Quer- und/oder Längsauftrennen zu unterziehen, ausschliesslich zu dem Zweck, dass sich der Anteil von Fasern definierter Länge im entstehenden Produkt erhöht. In beiden Fällen wird die entstehende Wirkung, soweit es das Flächengebilde in seiner Gesamtheit und dessen Trennung betrifft, durch das sich anschliessende Konfektionieren und die Wirkungen des Matrixmaterials zum Teil wieder überwunden. Als Matrixmaterial kann ein thermoplastischer Kunststoff eingesetzt werden, der vorzugsweise in plastifizierter Form aufgegeben wird. Es ist ebenso möglich, den thermoplastischen Kunststoff in Form eines Pulvers dem Flächengebilde aufzugeben. In beiden Fällen kann dieser von oben dosiert aufgegeben werden. Das sollte möglichst gleichmässig erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht in beiden Applikationsfällen darin, diesen dem Flor unterzuschichten, indem dieser vor dem Flor auf die Arbeitsfläche gelangt, sodass das Flor auf seiner Unterseite damit in Berührung kommt. Eine weitere erfindungsgemässe Variation besteht darin, dieses Matrixmaterial dem Material des Flächengebildes in Wirrlage der Fasermischung zuzumischen. Es ist des weiteren möglich, eine Folie einzusetzen, indem diese zunächst der Arbeitsfläche aufgegeben und in gleicher Arbeitsgeschwindigkeit mitgeführt wird, bevor das Flächengebilde die Arbeitsfläche über die Aufgabestelle erreicht, sodass das Flächengebilde auf der Folie aufliegt. Ebenso kann die Folie dem Flor aufgelegt werden. Des weiteren kann ein kunstfaserhaltiges Flächengebilde in gleicher Art wie die Folie verwendet werden.
In allen diesen Fällen kann der Kunststoffeinsatz minimiert werden, ohne dass angestrebte Gebrauchseigenschaften in Frage stehen.
Durch die im wesentlichen einseitige Kunststoffbindung ergibt sich auf dem entstehenden Wickel eine Schichtung, die letztendlich zur Stabilisierung und strukurellen Festigkeit des entstehenden Wickelagglomerats beiträgt und eine Lagerhaltung ermöglicht, indem ebenso noch lose Fasern eingewickelt werden und funktionell wirken.
Um die Faserbindung in einem Minimum durch den Kunststoff und/oder die Folie zu erreichen und ein verfestigtes Flächengebilde in Form eines Agglomerats entstehen zu lassen, ist ein Erwärmen des Flors im Zusammenhang mit dem Konfektionieren erforderlich. Dieses Erwärmen sollte in einem Bereich liegen, indem zum einen eine thermisch verursachte Beinflussung der mechanischen Eigenschaften der Naturfasern vermieden wird, zum anderen aber eine Plastizität des als Matrixmaterials eingesetzten Kunststoffs erreicht wird. Der Wärmeeintrag kann durch Kontaktwärme, durch erzwungene Konvektion und/oder durch Strahlung erfolgen.
Eine erfindungsgemässe Variante sieht vor, die Bindung ausschliesslich durch Druck und/oder Wärmezufuhr beim Konfektionieren zu erreichen. Die Wärmezufuhr ist soweit möglich, dass ein Plastifizieren oder Schmelzen des Kunststoffs hervorgerufen wird. Dadurch kann ein Agglomerat hergestellt werden, das eine vorgegebene Porosität aufweist, die sich am späteren spezifischen Einsatzzweck orientiert.
Alternativ ist es möglich, einen Zusammenhalt durch Drucksintern ebenso wie thermisches oder kombiniertes Sintern und Überlagerung der bereits genannten einzelnen Möglichkeiten herbeizuführen.
Werden so, wie die Erfindung das vorsieht, die entstehenden Wickel zu Teilen geringer Länge abgetrennt, entstehen pelletartige Gebilde, die sich als Faserbeimengung in traditionellen Kunststoffverarbeitungsverfahren, wie Spritz- giessen, Extrudieren oder Pressverfahren, eignen. Es ist bei den erfindungs- gemäss hergestellten pelletartigen Gebilden leicht, das Fasermaterial freizusetzen.
Bei Teilen hoher Porosität lassen sich diese ebenso in Filterprozessen, insbesondere bei der Reinigung von Abwässern, einsetzen. Durch ihren lockeren Aufbau und ihre grosse Oberfläche lassen sich beispielhaft günstig Bakterien anlagern. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Verwendung als Dämmstoff.
Die Zahl der Windungen des Agglomerats beziehungsweise der Durchmesser des Wickels wird auf die weitere Verwendung des entstehenden Produkts eingestellt. Die Zahl der Windungen beziehungsweise der Durchmesser des Wickels kann gering sein, wenn die entstehenden Wickel im weiteren zu Pellets geschnitten werden. Diese Feststellung ist ebenso für die Schichtstärken des Faservlieses zutreffend.
Mit Hilfe der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens ist es zunächst möglich, flächenhafte Naturfasergebilde in eine Raumform zu bringen, die für eine Weiterverarbeitung dieser Naturfasern gut geeignet ist. Damit werden dem Einsatz von Naturfasern bei der Herstellung von Bauteilen aus faserverstärkten Kunststoffen neue Anwendungsfälle erschlossen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, Naturfasern längs zu orientieren und im verfestigten Flächengebilde zum einen günstigere Verbundeigenschaften zu erreichen, zum anderen durch den langfaserigen Eintrag in mittels üblicher Kunststoffverarbeitungsverfahren hergestellten Kunststoffmassen dort günstige Festigkeitswerte zu erzielen. Es ist ebenso möglich, andere Wertstoffe, die ihren Ursprung in heimischen Rohstoffen haben, wie Getreideabfälle, Schaben und dergleichen, mit einzuschliessen. Ebenso können als spezifisch relevante Verstärkungsstruktur synthetische Fasern oder andere Fasern sowie Mischungen daraus als Verstärkungsfasern sowie andere poröse Stoffe zum Erzielen spezifischer Eigenschaften eingesetzt werden. Es darf ebenso erwähnt werden, dass sich Bauteile aus Kunststoff, in denen Naturfasern eingelagert sind, bei Nichtgebrau- chen besser entsorgen lassen. Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist zunächst einen als Arbeitsfläche verwendeten Flächenförderer auf. Das kann ein Plattenförderer oder ein Förderband sein. In Förderrichtung folgend ist des weiteren eine Aufgabestelle für ein im allgemeinen in Wirrlage befindliches Flächengebilde ausgebildet. Vorteilhafterweise schliesst sich eine kurze Beruhigungsstrecke an. Über dem Flächenförderer ist des weiteren eine sich über die Arbeitsbreite erstreckende das Flächengebilde verdichtende Konfektioniereinrichtung nachgeordnet, sodass ein verfestigtes Flächengebilde in Form eines Agglomerats entsteht. Diese Konfektioniereinrichtung ist ebenfalls vorzugsweise wiederum höhenverstellbar. Abschliessend ist quer zur Förderrichtung eine das Agglomerat um ihre Längsachse aufnehmende bekannte Wickeleinrichtung ausgebildet, sodass ein Wickelagglomerat entsteht. Diese Wickeleinrichtung ist vorzugsweise walzenartig ausgeführt und verfügt über einen mit der Arbeitsgeschwindigkeit des Flächenförderers synchron laufenden autarken Antrieb. Die Wickeleinrichtung ist des weiteren mit einem Schneidewerkzeug kombiniert, die bezogen auf die Längsachse der Wickeleinrichtung radail ein Ablängen des entstandenen Wickelagglomerats ermöglicht.
Wie bereits dargestellt, kann zum Zweck des Wärmeeintrags ins Flächengebilde die Konfektioniereinrichtung beheizbar ausgebildet sein. Es ist jedoch ebenso möglich, autarke Heizeinrichtungen auszubilden, die in der Nähe der Konfektioniereinrichtung angeordnet sind und für eine Erwärmung des im Flächengebilde enthaltenen thermoaktiven Bindemittels im Bereich der Konfektioniereinrichtung sorgen.
Um die Breite des Flächengebildes auf dem Flächenförderer in seiner Lage zu begrenzen, kann der Konfektioniereinrichtung eine mit wenigstens einer umlaufenden Schneide versehene Schneideinrichtung vorgelagert sein. Diese kann ebenso mehrere parallel wirkende Schneideinrichtungen aufweisen, wenn der Anteil von Fasern definierter Länge im Flächengebilde hoch sein soll. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um eine höhenverstellbare Walze, die einen autarken Antrieb besitzt, der in seiner Arbeitsgeschwindigkeit auf die Arbeitsgeschwindigkeit des Flächenförderers abgestimmt ist. Statt der Walze können ebenso scheibenartige Tragkörper ausgebildet sein. Des weiteren können auf der Walze ebenfalls zusätzlich quer zur Förderrichtung verlaufend weitere Schneiden ausgebildet sein, sodass ein waffelmusterartiges Einschneiden in das Flächengebilde gegeben ist.
Vor der Wickeleinrichtung quer zur Förderrichtung des Flächengebildes wirkend ist zweckmässigerweise eine Trenneinrichtung ausgebildet, um bei Erreichen einer gewünschten Wickelstärke das verfestigte Flächengebilde abzutrennen.
Der Antrieb des Flächenförderers kann ebenso mit einem auf der Wickeleinrichtung angordneten und radial verstellbaren Sensor zur Ermittlung der Wickelstärke elektrisch/elektronisch den Antrieb der Wickeleinrichtung steuernd mit diesem Antrieb verbunden sein.
Wird mit einem unter Wärme wirkenden Matrixmaterial gearbeitet, sind zweckmässigerweise mindestens ab der Konfektioniereinrichtung alle mit dem Faservlies in Kontakt tretenden Bauteile mit einer, eine antihaftende Wirkung aufweisenden Trennmittelschicht versehen.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt
Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäss aufgebauten Einrichtung, Fig. 2 eine Variation, indem explizit die Aufgabe eines Pulvers über die gesamte Breite des zuzuführenden Flors vorgesehen ist,
Fig. 3 eine Variante, bei der zur Erwärmung Infrarotstrahler vorgesehen sind,
Fig. 4 eine Variante, bei der der Wärmeeintrag über die Konfektioniereinrichtung erfolgt und ebenso deren Anpressdruck für die Faserbindung zusätzlich nutzbar gemacht wird.
I.
Auf einen als Förderband ausgeführten Flächenförderer 1 wird über eine als Aufgabevorrichtung 2 ausgeführte Schurre 3 ein aus Hanf- und Kunststofffasern bestehendes Flächengebilde 4 aufgegeben. Das Flächengebilde 4 wird der Konfektioniereinrichtung 5 zugeführt, die als Walze ausgebildet ist und in die Wärme eingetragen wird. Die Wärmezufuhr wird so eingestellt, dass an der Oberfläche der Konfektioniereinrichtung 5 eine Temperatur erreicht wird, die zur Plastifizierung der Kunststofffasern genügt. Unter der Konfektioniereinrichtung 5 ist eine Stützrolle 6 angeordnet. Unmittelbar an der Konfektioniereinrichtung 5 ist des weiteren ein Schaber 7 vorhanden, durch den auf der Konfektioniereinrichtung 5 möglicherweise verbliebene Rückstände beziehungsweise Einzelfasern entfernt werden. Vorsorglich ist die Konfektionierwalze 5 deshalb mit einem Trennmittel belegt.
Durch den von der Konfektionierwalze 5 ausgeübten Druck auf das Flächengebilde 4 und dem zusätzlichen Wärmeeintrag kommt es zum Haften der Fasern des Flächengebildes 4 untereinander und es entsteht ein verfestigtes Flä- chengebilde 8 mit den Eigenschaften eines Agglomerats. Dieses verfestigte Flächengebilde 8 wird im weiteren der Wickeleinrichtung 9 zugeführt. Je nach vorbestimmter Anzahl der aufzuwickelnden Windungen wird das verfestigte Flächengebilde 8 über die Trenneinrichtung 16 quer zur Förderrichtung abgeschnitten. Die Wickeleinrichtung 9 öffnet sich, das gebildete Wickelagglomerat 10 wird einem Lagerbock 11 übergeben, in dem es durch das als Rotationsmesser ausgebildete Schneidewerkzeug 12, das eine Schneidklinge aufweist, in Längen von beispielhaft 10 mm abgeschnitten wird. Der Vorschub des Wickelagglomerats 10 ist deshalb in Abhängigkeit von der Drehzahl des Schneidewerkzeuges 12 beispielhaft so festgelegt, dass das Wickelagglomerat 10 im Zusammenhang mit jeder Umdrehung des Schneidewerkzeuges 12 um 10 mm aus dem Lagerbock 11 herausgeschoben wird. Die entstehenden pelletartigen Teilchen werden als Vorprodukt für die Herstellung naturfaserverstärkter Kunststoffteile mittels Spritzguss-, Extrudier- oder Pressverfahren bereitgestellt.
Eine erfindungsgemässe Einrichtung besteht aus einem als Förderband ausgebildeten Flächenförderer 1 , über dem als Aufgabestelle 2 wiederum eine Schurre 3 zur Aufgabe eines nichtdargestellten Naturfaserflächengebildes in Wirrlage ausgebildet ist. In Förderrichtung der Aufgabestelle 2 folgend befindet sich ein Vorratsgefäss 13 für einen plastifizierten Kunststoff, wobei im konkreten Fall Polypropylen verwendet wird. Der Einsatz anderer produkt- beziehungsweise verwendungsspezifischer Matrixmatrialien ist ebenso möglich. Über eine Düse 14 wird der Kunststoff über die gesamte Breite des Naturfaserflächengebildes 4 kontinuierlich in geringen Dosen aufgegeben. Zum Zweck des Austrages des Kunststoffes aus dem Vorratsgefäss 13 wird die Düse 14 über eine nicht dargestellte Austragsschnecke beschickt. Die nachfolgend angeordnete, als Walze ausgebildete Konfektioniereinrichtung 6 mit optionaler Heizung sorgt wiederum dafür, dass eine Bindung der einzelnen Fasern des Flächengebildes zum Zweck der Entstehung eines verfestigten Flächengebildes durch das plastifizierte Polypropylen herbeigeführt wird.
Unter der Konfektioniereinrichtung 5 ist zur Erreichung des erwünschten Bindungseffekts sowie der Schonung des als Förderband ausgebildeten Flächenförderers 1 wiederum eine Stützrolle 6 ausgebildet.
Auf die Darstellung des Wickelagglomerats 10 und der zur weiteren Behandlung notwendigen Details wurde verzichtet.
III.
Eine andere Variante einer erfindungsgemässen Einrichtung weist über dem als Förderband ausgebildeten Flächenförderer 1 eine autarke Heizung auf, in- dem über dem Förderband Infrarotstrahler 16 angeordnet sind. Weitere Details stimmen mit denen in den bisherigen Ausführungsbeispielen überein.
IV.
Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 verfügt die über dem als Förderband ausgebildeten Flächenförderer 1 angeordnete Konfektioniereinrichtung 5 über eine interne Heizung. Symmetrisch zu einer durch die Mittelachse der Konfektioniereinrichtung 5 führenden Senkrechten sind beabstandet zueinander und unter dem Obertrum des Förderbandes 1 zwei Stützrollen 6 ausgebildet, um die Verweilzeit, in der zusätzlich zur Wärme ein Druck eingebracht wird, zur Herausbildung eines nicht dargestellten verfestigten Flächengebildes zu erhöhen. Die Stützrollen 6 können ebenfalls mehr als nur doppelt ausgebildet sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, die lediglich der allgemeinen Erläuterung der Kerngedanken der Erfindung dienen. Im Rahmen des Schutzumfanges kann die erfindungsgemässe Ausgestaltung des Verfahrens auch andere als die oben beschriebenen Ausführungsformen annehmen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung von pelletähnlichen Körpern aus einem verwendungsspezifischen faserhaltigen Flächengebilde unter Zusatz eines Matrixmaterials zur Verbindung von Einzelfasern an deren Kreuzungspunkten, bei dem eine Fasermischung in Form eines Flächengebildes zum Zweck der Herstellung einer einheitlichen Höhe einem Konfektionieren auf die gewünschte Höhe bis zum Einstellen einer Bindung durch das Matrixmaterial auf mindestens einer Seite des entstehenden verfestigten Flächengebildes an Kreuzungspunkten von Einzelfasern des Flächengebildes erfolgend unterworfen und das entstandene Agglomerat einem Aufwickeln unterworfen und und einem in radialer Richtung zur Längsachse des entstandenen Wickelagglomerats erfolgenden sich an- schliessenden Ablängen unterzogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem das Flächengebilde in Streulage verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Fasern im Flächengebilde querorientiert vorliegend verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , bei dem die Fasern im Flächengebilde längsorientiert vorliegend verwendet werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zusätzlich wenigstens eine spezifisch relevante Verstärkungsstruktur eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die spezifisch relevante Verstärkungsstruktur Fasern verschiedener Art sind.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die spezifisch relevante Verstärkungsstruktur andere Füllstoffe sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem dem Flächengebilde wenigstens ein Additiv beigegeben wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Aufwik- keln so erfolgt, dass sich die Masse des Matrixmaterials auf der Aussenseite des Wickelagglomerats befindet.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem im Flächengebilde vor dem Konfektionieren in Förderrichtung ein Erzeugen definierter Faserlängen erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem im Flächengebilde vor dem Konfektionieren quer zur Förderrichtung ein Erzeugen definierter Faserlängen erfolgt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , bei dem als Matrixmaterial ein thermoplastischer Kunststoff verwendet wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem als thermoplastischer Kunststoff ein durch Wärmeeintrag plastifizierter Kunststoff verwendet wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der thermoplastische Kunststoff in Form eines Pulvers verwendet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Matrixmaterial vor dem Aufgeben des Flächengebildes auf die Arbeitsfläche der Fasermischung zugemischt wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Matrixmaterial vor dem Konfektionieren aufgegeben wird, indem das Flächengebilde dosiert berieselt wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem das Matrixmaterial der zunächst leeren Arbeitsfläche aufgegeben wird, sodass das Flächengebilde auf seiner Unterseite damit in Berührung kommt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 17, bei dem als Matrixmaterial eine zur Faserbindung unter Wärmezugabe zur Bindung geeignete Folie verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, bei dem die als Matrixmaterial verwendete Folie auf das Flächengebilde aufgelegt wird.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem als Matrixmaterial eine zur Faserbindung unter Wärmezugabe geeignete Kunstfasermischung auf den Flächenförderer aufgelegt wird und das Flächengebilde in Streulage auf dieser aufliegend aufgegeben wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem als Matrixmaterial eine zur Faserbindung unter Wärmezugabe geeignete Kunstfasermischung auf dem Flächengebilde aufliegend aufgegeben wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14 bis 21 , bei dem das Einstellen einer Bindung durch das Matrixmaterial durch Drucksintern erfolgt.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14 bis 21 , bei dem das Einstellen einer Bindung durch das Matrixmaterial durch thermische Sinterung erfolgt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14 bis 23, bei dem das Einstellen einer Bindung durch das Matrixmaterial durch Plastifizieren erfolgt.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 und 14 bis 24, bei dem das Einstellen einer Bindung durch das Matrixmaterial durch Schmelzen desselben erfolgt.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 25, bei dem das Ablängen des Agglomerats in Form eines Wickels über eine radial wirkende Trenneinrichtung erfolgt.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und 23 bis 26, bei dem ein Wärmeeintrag vor dem Konfektionieren erfolgt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21 und 23 bis 26, bei dem ein Wärmeeintrag während des Konfektion ierens erfolgt.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 28, bei dem der Wärmeeintrag durch Kontaktwärme erfolgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, bei dem der Wärmeeintrag durch erzwungene Konvektion erfolgt.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei dem der Wärmeeintrag durch strahlende Wärme erfolgt.
32. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , bestehend aus einem als Arbeitsfläche verwendeten Flächenförderer (1), wobei sich über diesem in Förderrichtung zunächst eine Aufgabestelle (2) für das Flächengebilde (4) als Aufgabegut befindet, in Förderrichtung nach der Aufgabestelle (2) über dem Flächenförderer (1) eine sich über die Arbeitsbreite erstreckende und ein aufgegebenes Flächengebilde (4) in Streulage verdichtende Konfektioniereinrichtung (5) nachgeordnet ist sowie abschliessend quer zur Förderrichtung eine das entstandene Agglomerat in Form eines verfestigten Flächengebildes (8) um ihre Längsachse aufnehmende Wickeleinrichtung (9) folgend ausgebildet ist, der eine in radialer Richtung zur Längsachse des in der Wickeleinrichtung (9) entstehenden Wickelagglomerats wirkende Schneideinrichtung in Form eines Schneidwerkzeuges (12) nachgeordnet ist.
33. Anordnung nach Anspruch 32, bei der die Konfektioniereinrichtung (5) als Walze ausgebildet ist und über einen mit der Arbeitsgeschwindigkeit des Flächenförderers (1 ) synchron laufenden autarken Antrieb verfügt.
34. Anordnung nach einem der Ansprüche 32 und 33, bei der die Konfektioniereinrichtung (5) höhenverstellbar ausgebildet ist.
35. Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 34, bei der vor der Konfektioniereinrichtung (5) wenigstens eine Schneideinrichtung zum Erzielen von Fasern definierter Länge im Flächengebilde angeordnet ist.
36. Anordnung nach Anspruch 35, bei der die Schneideinrichtung in Form einer höhenverstellbaren die gesamte Breite der Arbeitsfläche überdeckenden Walze mit umlaufenden in Förderrichtung des Flächengebildees wirkenden Schneidelementen besetzt ausgebildet ist, die einen zur Fördergeschwindigkeit des Flächengebildes synchron laufenden autarken Antrieb aufweist.
37. Anordnung nach Anspruch 35 oder 36, bei der quer zur Förderrichtung des Flächengebildes wirkende Schneidelemente vorhanden sind.
38. Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 37, bei der der Konfektioniereinrichtung (5) eine Heizeinrichtung zugeordnet ist
39. Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 38, bei der vor der Wickeleinrichtung (9) quer zur Förderrichtung des verfestigten Flächengebildes wirkend eine Trenneinrichtung (16) zum Erzeugen eines endlichen aufzuwickelnden Agglomeratgebildes ausgebildet ist.
40. Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 39, bei der der Antrieb des Flächenförderers (1) mit einem auf der Wickeleinrichtung (9) angeordneten und radial verstellbaren Sensor zur Ermittlung der Wickelstärke verbunden ist, der den Antrieb der Wickeleinrichtung (9) steuernd mit diesem Antrieb verbunden ist.
41. Anordnung nach einem der Ansprüche 32 bis 40, bei der mindestens von der Konfektioniereinrichtung (5) an alle mit dem Flächengebilde und dem verfestigten Flächengebilde in Kontakt tretenden Bauteile mit einer Trennmittelschicht versehen sind.
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