DE19847796A1

DE19847796A1 - Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen

Info

Publication number: DE19847796A1
Application number: DE19847796A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Scheuring; Daniel Schwendemann
Original assignee: Krupp Werner and Pfleiderer GmbH
Current assignee: Coperion Werner and Pfleiderer GmbH and Co KG
Priority date: 1998-10-16
Filing date: 1998-10-16
Publication date: 2000-04-20

Abstract

Eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen mit Kunststoff-Material weist ein Imprägnier-Gehäuse (1) auf, in dem ein konzentrisch zu einer Mittel-Längs-Achse (3) ausgebildeter Imprägnier-Kanal (5) angeordnet ist. Einem Austrittsende (10) des Imprägnier-Kanals (5) ist ein Extruder-Gehäuse (27) mit einer Extruder-Schnecke (29) nachgeordnet, deren Antriebswelle (30) einen Imprägnier-Kern (2) durchsetzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträn gen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer derartigen, aus der WO 97/01424 (entspr. US-Ser. No. 08/669 710) bekannten Vorrichtung werden die Faserstränge in der Imprägniervorrich tung zwar geöffnet die Fasern bleiben insgesamt aber erhalten. Die imprä gnierten Faserstränge werden in einen nachgeordneten Doppel-Schnecken- Extruder übergeben, in dem sie zum einen zerkleinert und in Material ein gemischt werden, das in diesem Doppel-Schnecken-Extruder aufbereitet wird. Alternativ kann eine solche Vorrichtung in einer Pulltrusions-Anlage eingesetzt werden, wobei dem Austrittsende der Vorrichtung eine Abzugs vorrichtung für die aus dem Austragsende austretenden Stränge nachgeord net wird. Diese aus der Vorrichtung abgezogenen Stränge können dann bei spielsweise zu Granulat weiterverarbeitet werden. Insbesondere beim Ein satz vor einem nachgeordneten Extruder können Probleme auftauchen, da die Abzugsgeschwindigkeit der Faserstränge von dem nachgeordneten Ex truder bestimmt wird. Insbesondere bei den heute angestrebten hohen Durchsätzen pro Zeiteinheit, d. h. den hohen Drehzahlen der nachgeordne ten Doppel-Schnecken-Extruder kann die für eine zufriedenstellende Im prägnierung der Fasern zur Verfügung stehende Zeit zu kurz sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungs gemäßen Art zu schaffen, mit der eine Entkopplung von einem nachgeord neten Extruder möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeich nungsteil des Anspruches 1 gelöst. Nach der Erfindung wird in die Vor richtung zur Imprägnierung von Fasersträngen eine Extruder-Schnecke in tegriert, die aufgrund ihrer Rotation die Faserstränge durch die gattungs gemäß vorausgesetzte Vorrichtung hindurchfördert. Durch die Schnecke kann eine Zerteilung der Fasern erfolgen. Die Fasern werden der Vorrich tung annähernd parallel zur Extruder-Schnecke zugeführt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung, die eine erfin dungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt in schematischer Darstellung zeigt.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist ein Imprägnier-Gehäu se 1 und einen Imprägnier-Kern 2 auf, der konzentrisch zu einer gemein samen Mittel-Längs-Achse 3 im Gehäuse 1 angeordnet ist. Das Imprägnier- Gehäuse 1 ist auf seiner Außenseite mit einer Heizeinrichtung 4 in Form einer elektrischen Heizschale bzw. elektrischer Heizmatten versehen. Zwi schen dem Imprägnier-Gehäuse 1 und dem Imprägnier-Kern 2 ist ein Im prägnier-Kanal 5 in Form eines Ringspalts ausgebildet. Das Imprägnier- Gehäuse 1 ist aus mehreren zylinderringförmigen Gehäuseteilen 6, 7, 8 zu sammengesetzt, deren Innendurchmesser von einem Zuführende 9 des Im prägnierkanals 5 zu dessen Austrittsende 10 hin abnimmt. Der Imprägnier- Kern 2 verjüngt in vergleichbarer Weise in Stufen seinen Außendurchmes ser, so daß der Imprägnier-Kanal 5 aus mehreren hintereinander angeord neten, miteinander verbundenen, vom Zufürende 9 zum Austrittsende 10 hin im Durchmesser abnehmenden Imprägnier-Kanal-Abschnitten 11, 12, 13 gebildet wird. Jeweils am Übergang von einem Kanal-Abschnitt 11 bzw. 12 zum nächsten Kanal-Abschnitt 12 bzw. 13 und am Austrittsende 10 sind paarweise Spreizringe 14, 15 angeordnet, die einander radial zur Achse 3 teilweise überdecken und die nur einen relativ geringen Abstand in Rich tung der Achse 3 voneinander haben. Die Spreizringe 14, 15 können je weils einstückig mit den Gehäuseteilen 6, 7, 8 bzw. dem Imprägnier-Kern 2 ausgebildet sein, oder aber - wie dargestellt - austauschbare Formkörper sein. Da sie in der Regel sehr verschleißfest sein müssen, ist es zweckmä ßig, sie als gesonderte und damit auswechselbare Formkörper auszubilden. Der Abstand der Spreizringe 14, 15 jedes Paares von Spreizringen kann durch axiale Einstellung des Imprägnier-Kerns 2 relativ zum Gehäuse 1 eingestellt werden. Hierzu können unterschiedlich dicke Distanzscheiben 16 zwischen dem Imprägnier-Gehäuse 1 und einem Befestigungs-Flansch 17 des Kerns 2 angeordnet werden. Die Befestigung erfolgt mittels Schrau ben 18.

Am Zuführende 9 sind in den Imprägnier-Kanal 5 und zwar in den Kanal- Abschnitt 11, einmündende Einführtüllen 19 vorgesehen. Diese dienen zum Einführen von Fasersträngen 20, 20', und zwar insbesondere Glasfaser strängen, in den Imprägnier-Kanal 5. Derartige Faserstränge 20, 20' werden von Spulen 21, 22 abgezogen, von denen nur zwei dargestellt sind. In der Regel wird eine große Zahl von Fasersträngen 20, 20' über eine entspre chend große Zahl von Einführtüllen 19 in den Imprägnier-Kanal 5 einge führt. Die einzelnen Faserstränge 20, 20' werden durch die jeweiligen Ka nal-Abschnite 11, 12, 13 und zwar jeweils über die paarweise angeordneten Spreizringe 14, 15 gezogen, wobei sie in den Spalten 23 zwischen jedem Paar von Spreizringen 14, 15 radial zur Achse 3 nach innen umgelenkt und hierbei geöffnet werden. Durch die geschilderte Einstellung der axialen Erstreckung dieser Spalte 23 wird die Intensität der Behandlung der Faser stränge 20, 20' und damit des Öffnens beeinflußt.

In den Kanal-Abschnitt 11 des Imprägnier-Kanals 5 mündet - bezogen auf die Förderrichtung 24 der Faserstränge 20, 20' - ummittelbar hinter den Einführtüllen 18 ein Zuführ-Kanal 25 zur Zuführung des zur Imprägnie rung der Fasern der Faserstränge 20, 20" dienenden Materials, in der Regel also einer Kunststoffschmelze, ein.

Soweit die Vorrichtung bis hierher beschrieben ist, ist sie aus der WO 97/01424 (entspr. EP 0 835 175 A, US-Ser. No. 08/669 710) bekannt, worauf ausdrücklich bezüglich weiterer Einzelheiten verwiesen wird.

Der Imprägnier-Kern 2 weist einen zur Achse 3 konzentrischen Wellen- Durchtrittskanal 26 auf. Weiterhin ist an das Imprägnier-Gehäuse 1, und zwar an dessen Austrittsende 10, ein Extruder-Gehäuse 27 angeschlossen, das einen sich an den Durchtrittskanal 26 anschließenden zylindrischen Innenraum 28 aufweist. In diesem Innenraum 28 ist eine Extruder- Schnecke 29 angeordnet, die mit einem Fördergewinde 29a versehen ist und die mit einer durch den Durchtrittskanal 26 hindurchgeführten An triebswelle 30 verbunden ist. Diese Antriebswelle 30 ist mit einem An triebsmotor 31 gekoppelt. Das Extruder-Gehäuse 27 weist ein Austragsen de 32 auf, an dem eine Düse 33 vorgesehen sein kann. Diese Düse 33 kann zum Austrag eines Profils dienen; sie kann aber auch in einen nachgeord neten quer zur Achse 3 angeordneten Doppel-Schnecken-Extruder 34 ein münden, wie es aus der bereits erwähnten WO 97/01424 bekannt ist, wor auf wiederum verwiesen wird. Ein solcher nachgeordneter Doppel- Schnecken-Extruder 34 ist durch einen nur angedeuteten Gehäuse-Ab schnitt 35 symbolisiert.

Das Imprägnieren der Fasern der Faserstränge 20, 20' im Imprägnier-Kanal 5 erfolgt in bekannter Weise, indem aufgrund des intensiven Öffnens der Faserstränge 20, 20' in den Spalten 23 zwischen den Paaren von Spreizrin gen 14, 15 eine besonders intensive Benetzung der Fasern beim Transport durch den Imprägnier-Kanal 5 in Förderrichtung 24 erfolgt. Die Fasersträn ge 20, 20' werden von der Extruder-Schnecke 29 in das Imprägnier-Gehäu se 1 eingezogen, d. h. die Geschwindigkeit, mit der die Faserstränge 20, 20' durch den Imprägnier-Kanal 5 gefördert werden und aus diesem austreten, hängt nur von der Geometrie und der Drehzahl der Extruder-Schnecke 29 ab. Von dem Fördergewinde 29a der Extruder-Schnecke 29 werden die Fa sern der Faserstränge 20, 20' eingezogen und zumindest teilweise bereits zerteilt, d. h. im wesentlichen gebrochen, so daß aus dem Extruder-Gehäuse 27 ein Gemisch aus dem zur Benetzung verwendeten Material und Fasern austritt. Wenn es in einen Doppel-Schnecken-Extruder 34 zum Einmischen in dort zu bearbeitende Materialien eingegeben wird, dann wird durch die Ausgestaltung mit der integrierten Extruder-Schnecke 29 erreicht, daß die Zugabe an Fasern pro Zeiteinheit vom Durchsatz des Doppel-Schnecken- Extruders 34 pro Zeiteinheit völlig entkoppelt wird. Es läßt sich also eine sehr viel genauere Dosierung der bereits vorzerkleinerten Fasern zu dem im Doppel-Schnecken-Extruder behandelten Material erreichen. Insbesondere, wenn der Doppel-Schnecken-Extruder 34 mit hoher Drehzahl, d. h. hoher Durchsatzleistung, betrieben wird, erfolgt im Imprägnier-Kanal 15 eine schlechte Imprägnierung der Glasfasern. Durch die erwähnte Abkopplung kann die intensive Imprägnierung bereits in der geschilderten Vorrichtung erfolgen.

Wenn dagegen dem Austragsende 32 des Extruder-Gehäuses 27 eine form gebende Düse 33 nachgeordnet ist, beispielsweise in Form von Lochleisten oder dergleichen, dann können gegebenenfalls als Zwischenprodukte die nende Stränge aus mit Glasfasern gefüllten Kunststoffen extrudiert werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Imprägnierung von Fasersträngen mit Kunststoff- Material,

1. mit einem Imprägnier-Gehäuse (1), das
- 1. eine Mittel-Längs-Achse (3) aufweist,
2. mit einem konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse (3) im Imprägnier- Gehäuse (1) angeordneten Imprägnier-Kern (2),
3. mit einem zwischen dem Imprägnier-Gehäuse (1) und dem Imprägnier- Kern (2) ausgebildeten Imprägnier-Kanal (5), der
- 1. ein Zuführende (9) zur Zuführung von Fasersträngen (20, 20') und
- 2. ein Austrittsende (10) zur Abführung von imprägnierten Fasersträngen (20, 20')
  aufweist, und
  mit mindestens einem Zuführ-Kanal (25) zur Zuführung von fließfähigem Kunststoff-Material, der
4. benachbart zum Zuführende (9) in den Imprägnier-Kanal (5) einmündet,

dadurch gekennzeichnet,

1. daß ein Extruder-Gehäuse (27) vorgesehen ist, dessen Innenraum (28)
- 1. konzentrisch zur Mittel-Längs-Achse (3) angeordnet ist,
- 2. unmittelbar an das Austrittsende (10) angeschlossen ist und
- 3. in einem Austragsende (32) endet,
2. daß eine Extruder-Schnecke (29) vorgesehen ist, die
- 1. in dem Innenraum (28) angeordnet ist,

und

1. daß eine Antriebswelle (30) vorgesehen ist, die
- 1. mit der Extruder-Schnecke (29) gekoppelt ist und
- 2. einen Wellen-Durchtritts-Kanal (26) im Imprägnier-Kern (2) durchsetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Extruder-Schnecke (29) ein Fördergewinde (29a) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Austragsende (32) mindestens eine Düse (33) nachgeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dem Austragsende (32) ein Doppel-Schnecken-Extruder (34) nachge ordnet ist.