DE2825182A1

DE2825182A1 - Verfahren und vorrichtung zum gleichmaessigen verteilen von glasfasern auf einem formbett

Info

Publication number: DE2825182A1
Application number: DE19782825182
Authority: DE
Inventors: Matthew R Piazza
Original assignee: Maso-Therm Corp
Current assignee: Maso-Therm Corp
Priority date: 1977-06-27
Filing date: 1978-06-08
Publication date: 1979-03-29
Also published as: BR7804020A; FR2395816A1; JPS5411123A; AU3733478A; IT1159860B; NL7806669A; IT7868498A0; US4123212A; ZA783012B

Description

Verfahren und Vorrichtung zum gleichmäßigen Verteilen von Glasfasern auf einem Formbett

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum praktisch gleichmäßigen Verteilen von Glasfasern auf einem Form(ier)bett.

Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen zum Verteilen von Glasfasern auf einem Formbett aus einem nassen, zementartigen Material bekannt, doch sind diese Verfahren und Vorrichtungen aufgrund der dabei erfolgenden Art der Verteilung mit zahlreichen Nachteilen behaftet.

Eine Glasfaserarmierung kann in einem zementartigen Material in zusammenhängender, wahllos verteilter Matrix durch Vormischen vorgesehen werden. Beim Vormischverfahren wird jedoch durch den eigentlichen Vormischvorgang die Fasermatrix aufgebrochen, wodurch die Armierung des gesamten Zementproduktes beeinträchtigt wird.

Bei einem anderen Verfahren zum Dispergieren von Glasfasern werden ein Handhäcksler und ein Handsprühgerät zum Aufsprühen der Glasfasern auf ein Bett aus Zementmaterial verwendet. Dieses Vorgehen ist ebenfalls mit dem Nachteil des Aufbrechens der Fasermatrix sowie mit dem zusätzlichen Nachteil behaftet, daß dabei keine gleichmäßige Glasfaserverteilung über eine große Bettfläche hinweg erreicht werden kann. Da dieses Verfahren manuell durchgeführt wird, ist es auch insofern nachteilig, als es keine wirtschaftliche Möglichkeit für die Glasfaserarmierung von z.B. Bauelementen auf

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Fertigungsstraßenbasis bietet.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird ein Gemisch aus Glas und Zement von Hand gespritzt. Wie bei den anderen, bisher angewandten Verfahren wird auch hierbei die Fasermatrix aufgebrochen; außerdem ermöglicht dieses Verfahren weder eine gleichmäßige Verteilung von Glasfasern, noch eine bequeme Durchführung in großem Maßstab.

Bei der Glasfaserarmierung von zementartigen Materialien ist es vorteilhaft, möglichst lange Fasern zu benutzen, um eine bessere Armierung zu gewährleisten. Bei den bekannten Verfahren zur Faserverteilung müssen die Fasern, um überhaupt eine Durchführung dieser Verfahren zuzulassen, kurz sein; die Fasern besitzen daher selten eine Länge von mehr als 25 mm, was eine entscheidende Einschränkung dieser Verfahren darstellt.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die unter Vermeidung der Nachteile und Mangel des Stands der Technik eine praktisch gleichmäßige Verteilung von Glasfasern auf einem Formbett zulassen, bei denen auch Fasern großer Länge verwendet werden können und mit denen eine Verteilung von Glasfasern in Form einer wahllos verteilten, gleichmäßigen Matrix auf dem Formbett möglich ist.

Mit diesem Verfahren und dieser Vorrichtung sollen weiterhin Glasfasern auf Massenfertigungsbasis in einer Fertigungsstraße für eine Massenfertigung von armierten Zementbausteinen gleichmäßig verteilt werden können.

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Diese Aufgabe wird durch die in den beiliegenden Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Maßnahmen gelöst.

Mit der Erfindung wird also eine Vorrichtung zum praktisch gleichmäßigen Verteilen von Glasfasern auf einem Formbett geschaffen,die eine Einrichtung zur Halterung der Vorrichtung über dem Formbett unter Ermöglichung einer Längsbewegung relativ zum Formbett sowie eine Glasfasern aufnehmende Einrichtung zum Zerhacken derselben zu Stücken der gewünschten Länge aufweist. Der Häckseleinrichtung ist eine Haube nachgeschaltet, welche die in sie herabfallenden Glasfasern aufnimmt und die eine Einrichtung in Form einer ersten Kammer zur Aufnahme der zerhackten, in die Haube abgeworfenen Glasfasern, eine Einrichtung in Form einer zweiten, mit der ersten Kammer in Verbindung stehenden und dieser nachgeschalteten Kammer zum Dispergieren der von der ersten Kammer aufgenommenen Glasfasern zwecks Bildung einer wahllos verteilten, gleichmäßigen Glasfasermatrix über die Breite des Formbetts hinweg und eine Einrichtung in Form einer dritten Kammer zur Aufnahme der dispergierten Glasfasern in Form der genannten Matrix zwecks praktisch gleichmäßiger Verteilung der darin enthaltenen Glasfasern über die gewünschte Breite des Formbetts hinweg durch Abwerfen derselben über eine öffnung während der Relativbewegung der Vorrichtung über die Formbettlänge hinweg umfaßt. Die zweite Kammer enthält eine darin Turbulenz erzeugende Einrichtung in Form von in dieser Kammer angeordneten Luftstrahldüsen, die von einer Druckluftquelle gespeist werden und die Luft im wesentlichen abwärts in die zweite Kammer hinein ausblasen. Die dritte Kammer ent-

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hält eine längliche, längenverstellbare Austragöffnung, die sich über die gewünschte Strecke über das Formbett erstreckt und die der zweiten Kammer nachgeschaltet ist. Die dritte Kammer isoliert praktisch die in ihr enthaltenen Qasfasern gegenüber der in der zweiten Kammer herrschenden Turbulenz, wodurch die gleichmäßige Verteilung erreicht wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kenntzeichnet sich dadurch, daß die Glasfasern zunächst zu Stücken gewünschter Länge zerhackt bzw. geschnitten werden, daß die Glasfasern in eine der Häckselzone nachgeschaltete erste Zone abgeworfen werden, daß die Glasfasern von der ersten Zone in eine mit dieser in Verbindung stehende, ihr nachgeschaltete zweite Zone überführt und in dieser dispergiert werden, um durch Erzeugung von Tubulenz in dieser Zone eine wahllos verteilte, gleichmäßige, über die Breite des Formbetts hinweg reichende Glasfasermatrix zu bilden, daß die in der genannten Matrix enthaltenen Glasfasern zur praktisch vollständigen Isolierung gegenüber der in der zweiten Zone herrschenden Turbulenz in eine dritte Zone überführt werden, die eine längenverstellbare, langgestreckte, über die vorgesehene Breite des Formbetts hinweg reichende Austragöffnung aufweist und die zur Aufnahme der dispergierten Glasfasern in der genannten Matrix der zweiten Zone nachgeschaltet ist, und daß die Qasfasern in der dritten Zone praktisch gleichmäßig über die vorgesehene Breite hinweg verteilt werden, indem sie durch die Austragöffnung abgeworfen werden, während die dritte Zone relativ zum Formbett in dessen Längsrichtung bewegt wird.

Im folgenden ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel

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der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Stirnseitenansicht einer Vorrichtung

nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und

Fig. 3 eine teilweise weggebrochene perspektivische

Darstellung der Haube gemäß Fig. 1 und 2.

Gemäß Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Verteilervorrichtung 1 mit Hilfe eines geeigneten Gerüsts oder Rahmens 3 über einem Form(ier)bett 2 montiert, das in gestrichelten Linien eingezeichnet ist, weil es keinen Teil der Vorrichtung bildet.

Gemäß Fig. 2 kann das Traggerüst 3 ein beliebiger geeigneter Tragrahmen 30 sein, der mittels Rädern 31 auf einer Schiene 32 verfahrbar ist, so daß die Vorrichtung relativ zum Formbett 2 über dessen Länge bewegt werden kann. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, die Vorrichtung 1 ortsfest anzuordnen und das Formbett 2 in dessen Längsrichtung relativ zur Vorrichtung 1 zu bewegen.

Die Vorrichtung 1 weist weiterhin eine Hackmaschine bzw. einen Häcksler 6 auf, der von einer an der Vorrichtung vorgesehenen Zufuhrquelle 5 her mit Glasfasermaterial 4 großer Länge beschickt wird. Der Häcksler 6 kann eine beliebige, herkömmliche Einrichtung sein, welche die Fasern auf die gewünschte, für das zu armierende Material geeignete Länge schneidet.

Der Häcksler 6 wirft die geschnittenen Fasern in eine

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Dispergier- und Verteiler-Haube 7 ab, welche ihrerseits die dispergierten Glasfasern in einer wahllos verteilten, gleichmäßigen Matrix praktisch gleichmäßig auf das Pormbett 2 aufgibt. Auf dem Formbett kann sich eine Schicht zementartigen Materials oder aber keine solche Schicht befinden, wenn das Faserarmierungsmaterial vor dem Aufbringen der ersten Zementmateriallage auf dem Formbett verteilt werden soll.

In typischer Arbeitsweise der Vorrichtung werden die Verfahrensschritte des Auftragens von nassem Zementmaterial und des Verteilens des Faserarmierungsmaterials nacheinander durchgeführt, indem zunächst die Fasern und dann das nasse Zementmaterial auf dem Formbett abgelagert werden. Diese Reihenfolge kann auch umgekehrt und beliebig oft wiederholt werden. Außerdem kann es sich als vorteilhaft erweisen, eine Einrichtung zum Rütteln des Formbetts 2 im Verfahrensverlauf vorzusehen, um auf diese Weise eine guie Verteilung der Fasern im Zementmaterial zu erreichen.

Fig. 3 veranschaulicht die Dispergier- und Verteiler-Haube 7 nach Fig. 1 und 2 deutlicher. Dabei werden die geschnittenen Fasern in eine Kammer 10 abgeworf-fen, die eine Aufnahmezone bildet, worauf die Fasern unter Schwerkrafteinfluß in eine Kammer 11 herabfallen, die eine der Kammer 10 nachgeschaltete Dispergierzone zum Dispergieren der von der Kammer 10 abgenommenen Glasfasern zwecks Bildung einer wahllos verteilten, gleichmäßigen Matrix aus den Glasfasern bildet. Während die Kammer 10 einen verkleinerten Querschnitt besitzt, dient die Kammer 11 zum Dispergieren der Glasfasern über eine größere Breite entsprechend derjenigen des Formbetts 2.

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Dieses Dispergieren findet in der Kammer 11 in zwei Abschnitten 12 und 13 derselben statt. In dem die Fasern von der Kammer 10 aufnehmenden Kammerteil 12 sind im wesentlichen nach unten gerichtete Luftstrahldüsen 21 vorgesehen, die über Schläuche bzw. Leitungen

20 von einem Behälter 24 und einem Kompressor 25 (Fig. 1) aus mit Druckluft beschickt werden. Die Strahldüsen

21 erzeugen in diesem Teil der Kammer 11 eine Turbulenz, wie sie in Fig. 3 durch die die Luftbewegung andeutenden Pfeile darstellt ist. Der Abschnitt 13 der Kammer 11 besitzt eine trapezförmige Gestalt, deren kürzere Grundlinie der längeren Grundlinie vorgeschaltet ist bzw. stromauf davon liegt. Im Abschnitt 13 sind ebenfalls Luftstrahldüsen 23 angeordnet, die im wesentlichen nach unten gerichtet sind und über Leitungen 22 vom Behälter

und vom Kompressor her mitDruckluft beschickt werden.

In der Kammer 11 werden die Fasern so dispergiert, daß sie gleichmäßig verteilt in eine Kammer 14 eintreten, die eine Verteilerzone bildet und sich quer über die Breite des Formbetts erstreckt. Die Kammer 14 bewirkt praktisch eine Isolierung der darin befindlichen Fasern gegenüber der in der Kammer 11 herrschenden Turbulenz, wie durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet, wobei die Fasern praktisch gleichmäßig über die vorgesehene Breite des Formbetts hinweg verteilt werden, während sie aus einer öffnung 15 austreten. Die Kammer 11 (14) bewirkt somit nicht nur ein Dispergieren der Fasern, um sie in der genannten Matrix zu halten, sondern verteilt auch die Fasern gleichmäßig über den Querschnitt des Abschnitts 12, dessen Breite wesentlich größer ist als diejenige der Austragöffnung 15, während seine Breite erheblich kleiner ist als diejenige der Austragöffnung 15. Diese gleichmäßige Verteilung wird zu dem Zeitpunkt, zu welchem die Fasern den Boden des Abschnitts 13 er-

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reichen, durch die Kammerform und die Turbulenz in den Abschnitten 12 und 13 gewährleistet.

Mit Hilfe von Abschlußgliedern 16 kann die Länge der
Austragöffnung 15 variiert werden, so daß die Austragöffnung eine gewünschte Breite des Formbetts bestreichen kann. Die Abschlußglieder 16 sind, wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet, über die Länge der Austragöffnung 15 verstellbar, um eine Einstellung der
Verteilungsbreite der austretenden Fasern zu ermöglichen.

Die Luftstrahldüsen 21 und 23 sind zudem an Drehgelenken 33 bzw. 34 montiert, durch welche die Strahlridtung
der Strahldüsen so eingestellt werden kann, daß in der Kammer 11 der jeweils gewünschte Turbulenzgrad erzielt wird.

Das faserförmige Armierungsmaterial besteht vorzugsweise aus Glasfasern, die aus Strängen oder Lunden zu Längen von etwa 6,35 - 76 mm und vorzugsweise von etwa 25,4 50,8 mm geschnitten wurden. Ein bevorzugtes Glasfasermaterial besteht aus alkalibeständigen Glasfasern, die unter dem Warenzeichen CEM-FIL vertrieben werden und
in der US-PS 3 901 720 beschrieben sind.

Für glasfaserarmierten Beton beträgt der allgemein bewährte Glasfasergehalt etwa 5 Gew.-%, wobei die Glasfasern in einer zusammenhängenden, wahllosen Matrix
verteilt sind.

Erfindungsgemäß können jedoch auch andere, ähnliche
und gleichwertige Fasermaterialien als Faserarmierung
verwendet werden. Beispielsweise können die Fasern aus gewöhnlichen Ε-Glasfasern (einschließlich solchen, die

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z.B. mit einem Polyesterüberzug versehen sind, um dem Glas Alkalibeständigkeit zu verleihen), alkalibeständigen bzw. AR-Glasfasern der vorher genannten Art, Aramidfasern, Nylonfasern, Polyesterfasern und dgl., sowie auch aus anderen natürlichen und synthetischen, anorganischen und organischen Fasern, z.B. Graphitfasern, bestehen.

Das zementartige bzw. -haltige Material ist vorzugsweise gewöhnlicher Zement im Gemisch mit üblichen Füllstoffen, wie Sand oder Bimsstein; es kann herkömmliehe Zuschläge enthalten, etwa Kalk und Stearate zur Gewährung von Wassenestigkeit, Latex zur Erhöhung der (mechanischen) Festigkeit und zur Erteilung von Benebzbarkeit für die Faserarmierung sowie Wasserreduktionsmittel oder Aushärtebeschleuniger wie Pozzilith zur Beschleunigung des Aushärtens. Es können weiterhin übliche Farben oder Farbstoffe eingesetzt werden, um dem Material die gewünschte Färbung zu verleihen. Als Zementmaterial kann zudem auch ein Produkt auf Schwefelbasis verwendet werden, wie es von der Firma Chevron Chemical Company unter der Handelsbezeichnung CUMENT vertrieben wird. Ein solches Material kann nach dafür geltenden, üblichen Verarbeitungsvorschriften im Gemisch mit Sand oder anderen üblichen Füllstoffen eingesetzt werden.

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Claims

Patente -η Sprüche

(1 .J Vorrichtung zum praktisch gleichmäßigen Verteilen von Glasfasern auf einem Formbett, dadurch gekennzeichnet/ daß eine Einrichtung zur Halterung der Vorrichtung über dem Formbett unter Ermöglichung einer Relativbewegung zu diesem über seine Länge hinweg, eine mit Glasfasern beschickte Einrichtung zum Zerhacken bzw. Schneiden derselben auf eine bestimmte Länge und eine der 5 Häcteslmaschine nachgeschaltete Haube vorgesehen sind, welche die in sie abgeworfenen Glasfasern aufnimmt, unter Bindung einer wahllos verteilten, gleichmäßigen Matrix dispergiert und gleichmäßig über die vorgesehene Breite des Formbetts hinweg verteilt, daß die Haube eine erste Kammer zur Aufnahme der in die Haube abgeworfenen, zerhackten Glasfasern, eine mit der ersten Kammer in Verbindung stehende und ihr nachgeschaltete zweite Kammer zum Dispergieren der von der ersten Kammer abgenommenen Glasfasern zur Bildung der wahllos verteilten, gleichmäßigen Matrix aus den Glasfasern über die Breite des Formbetts hinweg mit einer Einrichtung zur Erzeugung von Turbulenz in der zweiten Kammer und eine dritte Kammer mit einer längenverstellbaren, langgestreckten Austragöffnung aufweist, die sich über eine vorgesehene Breite des Formbetts hinweg erstreckt, und daß die dritte Kammer der zweiten Kammer nachgeschaltet ist und die dispergierten Glasfasern in der genannten Matrix unter praktisch vollständiger Isolierung gegenüber der in der zweiten Kammer herrschenden Turbulenz aufnimmt, um die in ihr enthaltenen Glas-

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ORlGlNAL INSPECTED

fasern durch Abwerfen derselben über die Austragöffnung während der Relativbewegung der Vorrichtung über das Formbett praktisch gleichmäßig und in der gewünschten Breite auf dem Formbett zu verteilen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der ersten Kammer wesentlich größer ist als diejenige der Austragöffnung, während ihre Länge wesentlich kleiner ist als diejenige der Austragöffnung.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer einen mit der ersten Kammer verbundenen ersten Abschnitt und einen diesen mit der dritten Kammer verbindenden zweiten Abschnitt aufweist und einen trapezförmigen Querschnitt besitzt, dessen längere Grundlinie in Strömungsrichtung hinter der kürzeren Grundlinie liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung von Turbulenz im ersten und im zweiten Abschnitt der zweiten Kammer angeordnete Luftstrahldüsen aufweist, die von einer Druckluftquelle speisbar sind und die Luft im wesentlichen in Abwärtsrichtung in die^zweite Kammer ausblasen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzerzeugungseinrichtung Mittel zur dreh- und schwenkbaren Halterung der Luftstraldüsen zwecks Ermöglichung einer Steuerung der erzeugten Turbulenz aufweist.

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Verfahren zum praktisch gleichmäßigen Verteilen von Glasfasern auf einem Formbett, dadurch gekenn-, _αv,\ JCrV'.U zeichnet, daß die Glasfasern zunächst zu Stücken

~\^\*-ι/\, , gewünschter Länge zerhackt bzw. geschnitten werden, \ daß die Glasfasern in eine der Häckselzone nachgeschaltete erste Zone abgeworfen werden, daß die Glasfasern von der ersten Zone in eine mit dieser in Verbindung stehende, ihr nachgeschaltete zweite Zone überführt und in dieser dispergiert werden, um durch Erzeugung von Turbulenz in dieser Zone eine wahllos verteilte, gleichmäßige, über die Breite des Formbetts hinweg reichende Glasfasermatrix zu bilden, daß die in der genannten Matrix enthaltenen Glasfasern zur praktisch vollständigen Isolierung gegenüber der Jn der zweit.en Zone herrschenden Turbulenz in eine dritte Zone überführt werden, die eine längenverstellbare, langgestreckte, über die vorgesehene Breite des Formbetts hinweg reichende Austragöffnung aufweist und die zur Aufnahme der dispergierten Glasfasern in der genannten Matrix der zweiten Zone nachgeschaltet ist,und daß die Glasfasern in der dritten Zone praktisch gleichmäßig über die vorgesehene Breite hinweg verteilt werden, indem sie durch die Austragöffnung abgeworfen werden, während die dritte Zone relativ zum Formbett in dessen Längsrichtung bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone eine wesentlich größere Breite und eine wesentlich kleinere Länge als die Austragöffnung besitzt.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeich net, daß die zweite Zone einen mit der ersten Zone

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verbundenen ersten Abschnitt und einen diesen mit der dritten Zone verbindenden zweiten Abschnitt aufweist und einen trapezförmigen Querschnitt besitzt, dessen längere Grundlinie in Strömungsrichtung hinter der kürzeren Grundlinie liegt.

9. Verfahren nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbulenzerzeugung durch im wesentlichen in Abwärtsrichtung erfolgendes Ausblasen von Luft in die^weite Zone mittels der in erstem und zweitem Abschnitt der zweiten Zone angeordneten und durch eine Druckluftquelle gespeisten Luftstrahldüsen erfolgt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftstrahldüsen für die Turbulenzerzeugung zur Ermöglichung einer Steuerung der Tubulenz dreh- und schwenkbar montiert werden.

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