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EINRICHTUNG ZUR HERSTELLUNG VON FASERGEFÜLLTEN POLYMERM@-
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SCHUNGEN Die Erfindung bezieht siich auf Einrichtungen zur Herstellung
und Verarbeitung von masten, insbesondere auf Einrichtungen zur Herstellung fasergefüllter
Polymermischungen.
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Die Erfindung kann in chemischen Betrieben, die sich in der Verarbeitung
von technischen Plasten spezialisieven, sowie in den xadiotechnischen, Maschinenbau-,
elaktrotechnischen, Automobil- und anderen Industriezweigen angewendet werden.
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Gegenwärtig sind Einrichtungen zur Herstellung von Plasten weit bekannt.
So kann man, z.B. eine amerikanische Strangpresse zur Herstellung von fasergefüllten
Polymermischungen nennen. Diese Maschine weist eine Schnecke, die in einem Zylinder
mit beheiztem Gehause eingeschlossen ist, und einen Behälter zum Beschicken mit
dem Polymer auf.
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Die Maschine arbeitet wie folgt:
Das Polymer wird
aus dem Bunker in die Beschickungszone der Schnecke gefordert und von deren Windungen
erfaßt. Dadurch bewegt sich das Polymer im Inneren des Zylinders und schmilzt darin,
da das Gehäuse, welche den Zylinder umgibt, beheizt wird0 Dann wird das Polymer
vermischt und im Kanal der SchnRkk@ verdichtet. Nun gelangt das Polymer in die Entgasungszone,
welche im zentralen Teil der Schnecke liegt, und sein Druck fallt auf Null infolge
der Vergrößerung des Volumons des Schneckenkanals. In der Entgasungszone des Zylinders
befindet sich eine Öffnung, durch welche in streng dosierten Portionen Glasfaserabschnitte
eingebracht werden0 Die Glasfasern werden von den Schneckenwindungen erfaßt und
bei ihrer Vorwärtsbewegung mit dem geschmolzenen Polymer vermischt.
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Die erhaltene Mischung wird verdichtet und durch einen am Schneckenausgang
angeordneten Formkopf in ein Kühlbad extrudiert. Der entstehende Strang wird in
Qranulen bestimmter Größe geschnitten. Die gewonnenen Granulen dienen als Rohstoff
iar die weitere Verarbeitung.
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Da in der beschriebenen Einrichtung teure Strangpreßmasohinen verwendet
werden, werden die Kosten des Prozesses im ganzen durch das Zwischenprodukt des
fasergefüllten Granulates auf der Strangpresse betra"chtlioh erhöht.
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Außerdem kann die genannte Einrichtung die Erhaltung einer homogener
Mischung der Komponenten ohne Erwartung des Stoffes nicht gewahrleisten zugleich
aber bedingt die Erwärmung
des Stoffes eine Verminderung von physikalisch-mechanischen
Eigenschaften der Mischung infolge des Polymerabbaues und der Zerkleinerung des
Glasfaserstoffes.
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Die amerikanische Firma "The Dow Chemical sompany" hat eine Anlage
zur Herstellung von fasergefüllten Polynermischungen in verschiedenen Modifikationen
patentiert. Die Anlage enthält eine Aufgabevorrichtung zum Beschicken mit dem Polymer,
eine Schneidvorrichtung zur dosierten Faserzuführung und eine Rammer zum Vermischen
des Faserstoffes mit dem Polymer Beim Betrieb der Anlage gelangen die Ströme aus
Polymer und Faserabschnitten in die Kammer, wo sie im Moment ihres freien Falls
vermischt werden. Die erhaltene trockene Mischung wird dann zur Verarbeitung in
Fertigerzeugnisse weitergeleitet.
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Die genannte Anlage gewährleistet aber keine homogene Vermischung
von Komponenten, da die Qualität der Vermischung des Stoffes von der gemeinsamen
Fallhöhe dessen Komponenten abhängig ist, weswegen man gezwungen ist, die Mittel
f"ur die Pörderung der Komponenten in die Kammer in einer beträcht-Ucher Hohe anzuordnen,
was jedoch zur Vergrößerung der Abmessungen der Anlage f"uhrt.
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Eine große Fallhöhe der Faserabschnitte fahrt aber zu einer stärkeren
Verstaubung der Produktionsra"ume, was sich auf die Arbeitsbedingungen des Bedienungspersonals
negativ auswirkt.
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Die Erfindung bezweckt die Beseitigung der genannten Nachteile.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Herstellung
von fasergefüllten Polymermischungen zu schaffen, welche kompakte Abmessungen und
eine Bauweise hat, die es gestattet, die Zuführungsgeschwindigkeit der Fasern in
die Mischkammer zu erhöhen, eine homogene Mischung in dieser Kammer zu erhalten
und den gewonnenen Stoff aus der Mischkammer herauszubringen.
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Die gestellte Aufgabe wurde dadurch gelöst, daß in einer Einrichtung
zur Herstellung von fasergefüllten' Polymermischungen, bestehend aus einer Kammer
zum Vermischen von durch einen Dosierapparat und eine Schneidvorrichtung durchgegangenen
Fasern mit einem pulverförmigen oder granulierten Polymer zur Herstellung einer
homogenen Polymermischung, erfindungsgemäß die Schneidvorrichtung für die Fasern
im Innern der Mischkammer montiert und durch eine feststehende Platte mit einer
Spinndüse, die eine zugeschärfte Kante aufweist, und durch ein an diese Platte anliegendes
rotierendes Messer gebildet ist, welches zusammen mit der bereits genannten zugeschärften
Kante die Zone zum Schneiden von Fasern bildet, die die Spinndüse passieren, wobei
das Messer bei seiner Drehung einen turbulenten Wirbelluftstrom erzeugt, in dem
die geschnittenen Fasern mit dem Polymer vermischt werden und dadurch, daß die Spinndüse
mit einem Saugrohr für die Zuführung der Fasern durch die Spinndüse in die Schneidzone
verbunden ist.
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Es ist zweckmäßig, das Saugrohr für die Zuführung von Druckluft in
dieses mit einem Rohrstutzen zu versehen, der tangential zu der Innenfläche des
Saugrohrs angeordnet ist und dessen Achse mit der Achse des Saugrohrs einen Winkel
von 15 - 750 bildet.
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Nachstehend soll das Wesen der Erfindung erläutert werden.
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Die den Dosierapparat und dasSaugrohr passierenden Fasern gelangen
in die Schneidzone, die durch die scharfe Kante der Spinndüse der feststehenden
Platte und die Schneiden des sich im Innern der Mischkammer drehenden Messers gebildet
ist. Die streng dosierte Menge an geschnittenen Fasern gelangt in del turbulenten
Wirbelluftstrom, der durch das rotierende Messer erzeugt wird, und wird hier in
Monofasern gespalten. Auch der regelbare Strom von Polymerstoff aus der Aufgabevorrichtung
gelangt in den zentralen Teil der Mischkammer, wird hier vom turbulenten Wirbelluftstrom
mitgerissen und bewegt sich auf der Spiralbahn vom Zentrum aus zu der Peripherie.
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Sowohl die Fasern, als auch das Polymer, solange sie sich in der
Mischkammer befinden, haben genug Zeit, um sich während mehrerer Umdrehungen im
turbulenten Luftstrom zu vermischen. Die erhaltene Mischung zeichnet sich durch
eine höhere Homogenität aus, was auf eine künstliche Verlängerung
der
Bahn des gemeinsamen Fluges von Komponenten und auf die Turbulenz des transportierenden
Mittels (Luft) zurückz@@ühren ist.
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Es sei hervorgehoben, daß der sich bildende Luftstrom z@@ Transport
der erhaltenen Mischung zur Weiterverarbeitung ausgenutzt werden kann.
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Dadurch, aaB die Fasern im Inneren der Kammer, die unter vakuum betrieben
wird, geschnitten und mit dem Polymer vermischt werden, wird der Staubanfall beim
Mischvorgang der Komponenten stark herabgesetzt.
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Das vermicshen der Komponenten im turbulenten Wirbelluft.
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strom gestattet es, die Bahn des gemeinsamen Pluges der Komponenten
auf der Spiralbahn im Inneren einer kleiner Mischkammer künstlich zu verlängern,
was zugleich die Abmessungen der Einrichtung stark herabzusetzen und den Homogenitätsgrad
nar erhaltenen Mischung zu erhöhen ermöglicht.
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uie Verwenaung des Einsaugrohers mit dem geneigt angeordneten Ronrstutzen
gestattet eine sichere Zuführung des Faserstoffes in die Schneidzone mit hoher linearer
Geschwindigkeit. Gleichzeitig gewährleistet der erzeugte turbulente Wirbelluftstrom
eine rasche Entfernung der erhaltenen Mischun aus der Mischkammer.
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Die beSchriebene bauweise zeichnet sich bei minimalen Abmessungen
durch eine hohe Leistung aus.
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Die Einrichtung zur Herstellung von fasergefüllten
Polymermischungen
gestattet es, trockene fasergefüllte Mischungen mit einem hohen Homogenitätsgrad
zu erhalten, ohne daß man den Stoff zusätzlich zu erwärmen braucht.
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Dadurch wird es möglich, die Selbstkosten für die Erzeugnisse aus
fasergefüllten Polymermischungen um 15 bis 20% zu vermindern, da der Herstellungsprozeß
der fasergefüllten Granulen keine teuren Extrusionseinrichtungen erfordert. Zum
anderen kann die Qualität der Erzeugnisse um 10-25% gegenüber den anderen Verarbeitungsarten
fasergefüllter Polymermischungen erhöht werden.
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Die Abmessungen der Einrichtung zur Herstellung von fasergefüllten
Polymermischungen sind klein gehalten, wodurch es möglich ist, diese Einrichtung
in einem gemeinsamen technologischen Arbeitsvorgang einer Anlage für die Herstellung
der Erzeugnisse aus fasergefüllten Polymermischungen ohne irgendwelche Schwierigkeiten
unterzubringen. Die Leistung der Einrichtung ist derart hoch,-daß sie imstande ist,
gleichzeitig mindestens drei Anlagen zur Verarbeitung von Polymermischungen zu Fertigerzeugnissen
zu versorgen.
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Der Prozeß der Vorbereitung der Mischung erfolgt in einer unter Vakuum
stehenden geschlossenen Kammer, wodurch die Verstaubung der Produktionsräume vermieden
wird und die Arbeitsbedingungen des Bedienungspersonals erleichtert werden.
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Die Einrichtung zur Aufbereitung fasergefüllter Polymermischungen
zeichnet
sich durch leichte Bedienung aus und arbeitet in einem automatischen Verfahren entsprechend
dem Arbeitszyklus der Anlage zur Herstellung von Erzeugnissen aus fasergefüllten
Polymermischungen.
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Zum besseren Verständnis soll die Erfindung nachstehend anhand von
Ausfünrungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben
werden. Es zeigt: Fig. 1 die Gesamtansicht der Einrichtung zur Herstellung von fasergefüllten
Polymermischungen; Fig. 2 einen Schnitt gemäß II-II in Fig. 1; Fig. 3 das Einsaugrohr
mit Rohrstutzen, Seitenansicht; Fig. 4 einen Schnitt gemäß IV-IV in Fig. 3.
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Die Einrichtung (Fig. 1) zur Herstellung von fasergefüllte Polymermischungen
enthält eine zylindrische Mischkam mer 1, die aus vorgefertigten Teilen oder einteilig
aus Metall ausgeführt ist, in der eine Antriebswelle 2 mit Feder 3 einer Schneidvorrichtung
für Fasern untergebracht ist. Die Schneidvorrichtung für Fasern ist im Inneren der
Mischkammer 1 montiert und durch eine feststehende Platte 4 mit einer Spinndüse
5, welche eine zugeschärfte Kante (a) (Fig. 3) aufweist, und durch ein anvdiese
Platte anliegendes Messer 6 gebildet. Die Platte 6 wird am Gehäuse der Mischkammer
1 befestigt und dient als eine der Mischkammerwände.
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In dem Zentralteil der feststehenden Platte 4 ist eine Öffnung (b)
für das Einbringen des granulierten oder pulverförmigen
Polymers
aus einem Behälter 7 in die Mischkammer 1 vorgesehen. Das Messer 6 ist auf der Antriebswelle
2 derart befestigt, daß es die Möglichkeit hat, sich längs deren Achse zu bewegen,
infolgedessen wird es durch die Feder 3 gegen die feststehende Platte 4 angedrückt.
Die Spinndüse 5 der Platte 4 ist mit einem Einsaugrohr 8 für die Zuführung des Faserstoffes
aus einem Dosierapparat in die Schneidzone verbunden.
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Der Dosierapparat ist beispielsweise in Form von zwei aneinandergepreßten
gegenläufig rotierenden Walzen 9 ausgeführt.
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Die Walzen sind vor dem Einsaugrohr 8 angeordnet. Die Schneidzone
ist durch das rotierende Messer 6 und die zugescharfte Kante (a) der Spinndüse 5
gebildet. Das Einsaugrohr 8 ist mit einem Rohrstutzen 10 für die Zuführung von Druckluft
in dieses versehen, der tangential (Fig. 4) zu der Innenfläche des Einsaugrohrs
8 angeordnet ist. Die Achse des Rohrstutzens 10 bildet mit der Achse des Einsaugrohrs
8 einen Winkel von 15-75°.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt.
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Die Welle 2 mit dem darauf befest.igten Messer 6 wird von einem Elektromotor
(nicht dargestellt) angetrieben. Durch die Drehung des Messers 6 wird im Inneren
der Mischkammer 1 ein turbulenter Wirbelluftstrom (Fig. 2) erzeugt, welcher das
aus dem Behälter 7 kommende Polymer 11 durch die Öffnung 6 der Platte 4 in die Mischkammer
1 einsaugt. Gleichzeitig mit der Zuführung des Polymers 11 gelangt über die Walzen
9, die mit der Antriebswelle 2 kinematisch verbunden sind, der Faserstoff
12,
welcher in die Unterdruckzone des Einsaugrohrs 8 geleitet wird. Die aus dem Rohrstutzen
10 kommende Druckluft fördert den Faserstoff 12, der sich im Einsaugrohr 8 befindet,
über die Spinndüse 5 in die Schneidzone, welche durch die scharfe Kante (a) der
Spinndüse 5 und die Schneiden des rotierenden Messers 6 gebildet ist. Die Schneiden
des Messers 6 arbeiten mit der scharfen Kante (a) zusammen und schneiden den aus
der Spinndüse 5 kontinuierlich ankommenden Faserstoff 12 in genau bemessene Stücke,
deren Länge durch das Ubersetzungsverhältnis von Antriebswelle 2 und Walzen 9 vorgegeben
ist. Der Strom des geschnittenen Faserstoffes gelangt in den turbulenten Wirbelluftstrom,
der im Inneren der Kammer 1 erzeugt wird, und vermischt sich hier mit dem Polymerstrom
11.
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Infolge eines geringen Trägheitsverhaltens von Polymer und Fasern
hat die erhaltene Mischung genug Zeit, um einige Umdrehungen im turbulenten Wirbelluftstrom
auszuführen, was zur Herstellung einer homogenen Polymermischung beiträgt.
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Danach wird die aufbereitete Polymermischung aus der Mischkammer 1
durch einen Auslaßstutzen 13 zur weiteren Verarbeitung geleitet.
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Die Einrichtung gestattet es, homogene fasergefüllte Polymermischungen
mit hohen Gütegraden zu erhalten.
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L e e r s e i t e