DE102008057557A1

DE102008057557A1 - Verfahren und Kalibrier- und Verschweißeinheit zur Herstellung von flexiblen Dämm-und/oder Schallschutzplatten oder flexiblem Halbzeug zur Weiterverarbeitung in Heißpressen

Info

Publication number: DE102008057557A1
Application number: DE102008057557A
Authority: DE
Inventors: Gernot Von Dr. Haas
Original assignee: Dieffenbacher GmbH and Co KG
Current assignee: Dieffenbacher GmbH Maschinen und Anlagenbau
Priority date: 2008-11-15
Filing date: 2008-11-15
Publication date: 2010-05-20
Also published as: CN101733814B; CN101733814A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flexiblen Dämm- und/oder Schallschutzplatten (12) oder flexiblem Halbzeug zur Weiterverarbeitung in Heißpressen, wobei Naturfasern (1) mit Bindemittelfasern (33) vermischt, zu einer Matte (7) gestreut, verdichtet und verklebt werden. Die Erfindung besteht im Ablauf folgender Verfahrensschritte: Es werden Naturfasern (1) und Bindemittelfasern (33) mit einer maximalen Länge von bis zu 15 mm bereitgestellt, diese werden anteilig miteinander vermischt, und mit zumindest einer Streuvorrichtung (5) auf einem Formband (6) zu einer Matte (7) abgestreut, die gestreute Matte (7) wird von dem Formband (6) auf ein Siebgewebeband (25) einer Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) überführt, darin mit einem zweiten Siebband (19, 20) flächig bedeckt und im Wesentlichen auf Produktdicke (23) verdichtet, wobei in die verdichtete Matte (7) überhitzter Dampf eingeleitet und zumindest Teile der Bindemittelfasern (33) geschmolzen und die Matte (7) zu einer flexiblen Dämm- und/oder Schallschutzplatte (12) oder zu einem flexiblen Halbzeug zur Weiterverarbeitung in einer Presse verfestigt wird. Weiter wird die Verwendung des Halbzeuges und eine Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) dargestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Dämm- und/oder Schallschutzplatten oder flexiblem Halbzeug zur Weiterverarbeitung in Heißpressen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Kalibrier- und Verschweißeinheit für die Herstellung von Dämm- und/oder Schallschutzplatten oder flexiblen Halbzeugen nach dem Oberbegriff des Anspruches 25.
Mit dem steigenden Bedarf an Wärmedämmstoffen für die Herstellung von Energiesparhäusern (Wärmeschutzverordnung aus dem Jahre 1982 und die nachfolgenden Verschärfungen derselben einschließlich des nach der Jahrtausendwende neu eingeführten Energiepasses für Häuser) hat sich in den letzten 30 Jahren in der Wärmedämmung auch wieder ein ökologisch abbaubarer und nachwachsender Rohstoff ins Gespräch gebracht, die Holzfaser. In den letzten Jahren, aufgrund der Aktualität des Klimawandels, haben sich die Wärmedämmstoffe, basierend auf Holzfasern, wieder einen Markt erobert und es zeigt sich ein großer Innovationsbedarf Holzfaserdämmstoffe wirtschaftlich herzustellen. Holzfaserdämmstoffe gibt es derzeit auf dem Markt in loser Form, dabei werden die Holzfasern in vorbereitete Hohlräume eingeblasen und bilden hierbei die Dämmschicht oder in fester Form als Holzfaserdämmplatten.
Seit dem weltweiten Anstieg der Rohöl- und Energiepreise ist man bestrebt die Hausdämmung nicht nur auf ölbasierten Dämmstoffen durchzuführen, man möchte auch bei der Herstellung der Dämmstoffe möglichst viel Energie sparen und von ölbasierten Dämmstoffen unabhängig sein. Gleichzeitig sollen die erstellten Dämmstoffe für der Wanddämmung leicht zu verarbeiten sein, eine ausreichende Festigkeit beim Transport oder bei der Handhabung gegen Bruch oder Risse aufweisen und gleichzeitig keine organisch-schädlichen Schadstoffe emittieren. Dazu kommt, dass die bisherigen Hartschaumprodukte oder verwendete Mineralwolle neben den ökologischen Problemen auch kein optimales Wohnklima innerhalb eines Gebäudes gewährleisten konnten. Die bisherigen Gründe für Bauherren unökologisch zu dämmen waren bisher die hohen Kosten für Holzfaserdämmstoffe aufgrund des hohen Energieverbrauchs.
Bisher bekannte und übliche Verfahren sind das Nassverfahren und das Trockenverfahren. Grundsätzlich wird der Rohstoff aus Rundholz oder Sägewerksresten zu Hackschnitzeln verarbeitet, unter Druck und Hitzeeinwirkung gekocht und mittels einer Zerfaservorrichtung (Refiner) zerfasert. Bei der nassen Herstellung von Holzfaserdämmplatten wird die Suspension aus dem Refiner zu einer nassen weichen Fasermatte ausgebreitet und meist mittels Kalander kalibriert und ausgepresst. Anschließend erfolgen die Trocknung und die damit verbundene Aushärtung über eine hydraulische Taktpresse. Neben einer ungenügenden Maßhaltigkeit sind auch die schlechte Umweltverträglichkeit und der enorme Energieverbrauch von Nachteil.
Bei der trockenen Herstellung von Holzfaserdämmplatten werden die aus dem Zerfaserer (Refiner) austretenden Fasern getrocknet und nach der Zumischung von Bindemitteln trocken zu einer Matte geformt. Die Kalibrierung, die Trocknung und auch die Aushärtung erfolgen dann in einem Durchströmtrockner, in dem die Holzfaserdämmplatte mit heißer Luft durchströmt wird ( EP 0 330 671 B1 ). Die Vereinfachung der Anlagenteile und der Vorteil wesentlich dickere Dämmplatten mit eigenständiger Festigkeit herstellen zu können, haben das Trockenverfahren, trotz der enormen Energiekosten für die Trocknung, verbreitet Anwendung finden lassen.
In weiteren Verbesserungen der Verfahrenstechnik ist es mittlerweile etabliert, besonders in der Automobilindustrie, Faser- oder Dämmplatten zu schaffen, die grundlegend aus billigem Holzfasermaterial bestehen, aber zusätzlich zur Erhöhung der Handhabung und der Fähigkeit anpassbare Zuschnitte zu etablieren mit Kunststoffen versetzt sind.
Die grundsätzlichen Herstellungsverfahren und -anlagen haben meist die Anwendung von Heißluftströmungen in Durchlauftrocknern gemein. Dabei werden die lose geschütteten Streumatten mit heißer Luft durchströmt, der Kunststoff auf geschmolzen und verfestigt.
Der Nachteil dieser Anlagen besteht in der großen Luftmenge, die notwendig ist um eine geschüttete Streumatte optimal zu durchlüften und zu erwärmen. Allein die Aufheizung auf 100°C der Streumatte liegt schon beinahe im Minutenbereich und limitiert sehr stark die mögliche Produktionskapazität. Gleichzeitig sind existierende Produktionsanlage sehr lang gebaut, bis zu 40 m Trocknerlänge und binden einen hohen Wert an Anlagevermögen und Maschinenkosten.
Gleichzeitig ist die energetische Anwendung von Heißluft teuer und bei steigenden Energiepreisen nahezu unwirtschaftlich geworden. In der Regel wird die Heißluft produziert oder über Wärmetauscher aus bestehenden Anlagenteilen (Holzfaserherstellung, Holzaufschlussverfahren) übernommen, dennoch ist der Energieaufwand für mehrere tausend Kubikmeter erhitzter Heißluft pro Stunde erheblich.
Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, mit dem Dämm- und/oder Schallschutzmatten bzw. -platten oder flexibles Halbzeug zur Weiterverarbeitung in Heißpressen auf kurzen Anlagen mit höchstmöglicher Energieeffizienz und gleichzeitigen kleinen Produktionsanlagen herstellbar sind. Weiter soll eine Kalibrier- und Verschweißeinheit geschaffen werden, die neben ihrer Eigenständigkeit auch eine Umsetzung des Verfahrens ermöglicht und in vorteilhafter Weise die Möglichkeit aufweist überhitzten Dampf in eine Matte einzuleiten.
Die Lösung diese Aufgabe für ein Verfahren besteht in dem Ablauf folgender Verfahrensschritte:
es werden Natur- und zumindest teilweise aus Kunststoff bestehende Bindemittelfasern mit einer maximalen Länge von bis zu 15 mm bereitgestellt, die Natur- und Bindemittelfasern werden anteilig miteinander vermischt, die vermischten Natur- und Bindemittelfasern werden mit zumindest einer Streuvorrichtung auf einem Formband zu einer Matte abgestreut, die gestreute Matte wird von dem Formband auf ein Siebband einer Kalibrier- und Verschweißeinheit überführt, die gestreute Matte wird in der Kalibrier- und Verschweißeinheit mit einem zweiten Siebband flächig bedeckt und im Wesentlichen auf Produktdicke verdichtet, in die verdichtete Matte wird überhitzter Dampf in der Kalibrier- und Verschweißeinheit eingeleitet und in der verdichteten Matte werden zumindest Teile der Bindemittelfasern auf geschmolzen und zu einer flexiblen Dämm- und/oder Schallschutzplatten oder zu einem flexiblem Halbzeug zur Weiterverarbeitung in einer Presse verfestigt.
Die Lösung für eine Kalibrier- und Verschweißeinheit besteht darin, dass zur Abstützung der Siebgewebebänder und zur Einleitung von überhitztem Dampf in eine durch den Spalt zwischen den Siebgewebebändern laufende Matte aus Natur- und Bindemittelfasern oben und/oder unten Dampfplatten angeordnet sind und die Dampfplatten mit einer Vorrichtung zur Herstellung von überhitztem Dampf verbunden sind.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und können nun Dämm- und/oder Schallschutzmatten bzw. -platten oder flexibles Halbzeug zur Weiterverarbeitung in Heißpressen kostengünstiger gegenüber dem bisherigen in der Praxis angewandten Stand der Technik hergestellt werden. Dabei wird in vorteilhafter Weise die gestreute Matte innerhalb weniger Sekunden auf 100° erwärmt. Dabei ist besonders von Vorteil, wenn der Dampf zunächst von beiden Seiten in die Matte gleichzeitig eingedüst wird und so beidseitig in die Mattenmitte vordringt. Bei der kontinuierlichen Anwendung bietet es sich an eine keilförmige Verdampfung vorzusehen, das bedeutet, dass in Produktionsrichtung der Dampf zuerst über die Breite gesehen in der Mattenmitte eingedüst wird und sich im weiteren Verlauf zu den Schmalseiten hin mit aktivierbaren Düsen hin ausbreitet. Es ergibt sich somit die Möglichkeit die in der Matte vorhanden Luft gezielt in Richtung Schmalseiten durch überhitztem Dampf zu substituieren ohne extreme Verwirbelungen durch eine über die Breite auftretende Dampfwalze zu verursachen. Nach circa 20–60 Sekunden ist schließlich eine ausreichende Erwärmung der Matte erreicht, so dass die Bindemittelfasern bzw. der vorhandene Kunststoff mit einer Schmelztemperatur unter 150° geschmolzen ist und sich mit umliegenden Naturfasern verbindet. Für eine Auslegung oder Projektierung der Anlage ist damit zu rechnen, dass 1 to Fasern mittels Kondensationswärme auf 100° Celsius mit 5% Wasserdampf erwärmbar ist, das entspricht einer Wassermenge von 50 kg. Bereits hier zeigt sich der besondere Vorteil der Erfindung, der darin besteht mit überhitztem Dampf die Fasern bei der Anfangsbedampfung auf ca. 100° schlagartig aufzuwärmen und im nachfolgenden durch die Überhitzung des Dampfes die Bindemittelfasern auf 105–130°C zu erwärmen, so dass diese schmelzen und die Matte verschweißen. Nur durch die Verwendung von überhitztem Dampf lässt sich in kurzer Zeit eine Temperatur von über 100°C in der Matte bzw. an den Fasern erzielen. Eine reine Heißlufteindüsung wie aus dem Stand der Technik bekannt benötigt zuviel Zeit. Mit einer Temperatur von mind. 100°C, bevorzugt von 110–135°C lassen sich die kostengünstigen Bikofasern (Bikomponentenfasern) wie Polyester gemäß des Verfahrens einsetzen. Für eine optimale Verfahrensanwendung weist der Dampf dabei eine Überhitzung um circa 100°, also eine Temperatur von ca. 200°C auf. Verfahrenstechnisch ist es im Übrigen möglich, sofern der Gegendruck in der Matte wegfällt oder die Luft ausreichend mit Dampf substituiert ist, die Matte nur noch einseitig mit überhitztem Dampf zu durchströmen oder auch alternierende Dampfanwendungen vorzusehen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Bindemittelfasern mit einem Gewichtsanteil von bis zu 30% mit den Naturfasern vermischt. Weiter können zusätzlich flüssige Bindemittel vor, während oder nach der Vermischung der Natur- mit den Bindemittelfasern vor oder in der Streuvorrichtung zugeführt werden. Bevorzugt würden in diesem Fall Phenolformaldehyd-, Harnstoffformaldehyd-, Melaminformaldehydharz, Acrylharz oder VIDI-Klebstoff verwendet werden.
Betreffend die Bindemittelfasern haben sich neben anderen Kunststofffasern auch Bikomponentenfasern bewährt, die auch in unterschiedlicher Länge vorliegen können. Üblicherweise werden die Kunststofffasern maschinell aus Strängen geschnitten, so dass sich eine statistisch fast gleiche Faserlängung ergibt. Besonders bevorzugt wäre aber eine statistische Längenverteilung der Bindemittelfasern anzustreben, die einer im Wesentlichen ähnlichen Längenverteilung der Naturfasern entspricht. Die Bikomponentenfasern können aus einer Kern- und einer im Wesentlichen umschließenden Hüllkomponente bestehen. Vorzugsweise weisen die Kernkomponenten eine höhere Schmelztemperatur gegenüber der Hüllkomponente auf.
Besonders hervorgehoben ist eine Ausführungsform des Verfahrens, wobei in der Kalibier- und Verschweißeinheit durch den überhitzten Dampf zumindest anteilig nur die Hüllkomponente der Bikomponentenfasern geschmolzen und verklebt werden.
Hinsichtlich der Bedampfung haben sich folgende Werte in Versuchen bewährt:
In der Kalibrier- und Verschweißeinheit wird überhitzter Dampf mit einer Temperatur von über 170°C verwendet. In genaueren Details kann als überhitzter Dampf Sattdampf bei zumindest 1,1 bis 2 bar mit einer Überhitzung von zumindest 50°C aus der Dampfkammer in die Matte eingedüst werden. Dabei kann es von Vorteil sein den überhitzten Dampf von einer Flächenseite durch die Matte hindurch und/oder von beiden Flächenseiten aus gleichzeitig in die Matte einzuleiten. Neben einer durchgehenden Anwendung dieser Möglichkeiten gibt es aber je nach Produkt auch die Möglichkeit die Ein- und/oder die Durchleitung alternierend und/oder abwechselnd und/oder keilförmig oder parabelförmig in der Kalibier- und Verschweißeinheit durchzuführen. Dabei versteht man unter einer alternierenden Einleitung, dass sich Bereiche mit Dampfeinleitung mit Bereichen mit geringerer oder gar keiner Dampfeinleitung abwechseln. Abwechselnd beschreibt dabei die Möglichkeit zweiseitig oder einseitig wechselnd von oben oder von unten in die Matte einzuleiten. Besonders bevorzugt ist aber die keilförmige oder parabelförmige Einlaufeinleitung, in der die vorhandene Luft in der Matte schonend entgegen der Produktionsrichtung verdrängt und durch den überhitzten Dampf ersetzt wird, wobei gleichzeitig in Richtung der Schmalseiten immer mehr Dampfeineinleitung bei gleichzeitigem Weitertransport in Produktsrichtung geöffnet werden. Das Betreiben der Dampfeinleitung in der Kalibrier- und Verschweißeinheit mit überhitztem Dampf sollte in einem Zeitraum von 5 bis 180 Sekunden stattfinden. Auch kann es je nach verwendetem Fasermaterial notwendig sein mit der Ein- oder Durchleitung des Dampfes in die Matte erst nach der wesentlichen Kalibrierung der Matte auf die Produktdicke zu beginnen. Bevorzugt sollten die Dampfplatten zur Einleitung des überhitzten Dampfes auf eine Temperatur über der Temperatur des verwendeten überhitzten Dampfes aufgeheizt werden. Um die Matte durch das Einströmen in die Flächenseiten der Matte nicht zu beschädigen kann diese in der Kalibier- und Verschweißeinheit zumindest im Bereich der Dampfeinleitung auf den Schmalseiten mit einer feststehenden oder mitlaufenden Begrenzung gehalten wird.
Bei der Bildung der Matte ist es von Vorteil, wenn die Natur- und die Bindemittelfasern mit Hilfe von Streuwalzen auf das Formband zu einer Matte gestreut werden. Dabei können die Streuwalzen Stacheln aufweisen um die Vermischung oder die Verteilung auf dem Formband zu optimieren. Bei einigen Anlagen kann es sinnvoll sein die Natur- und Bindemittelfasern vor den Streuwalzen mit Hilfe von Faserauflösewalzen aufzulösen, um Anbackungen oder größere Konglomerate zu zerstreuen. Die Bindemittelfasern können aus Polyester, Polypropylen, Polyester oder Maisstärke bestehen. Besonders bei Bikomponentenfasern weisen diese Materialien Vorteile auf. Besonders bevorzugt ist Polyester als Mantel, da dieser Kunststoff bereits bei einer Temperatur von 110°C schmilzt und die Matte verschweißen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren oder der Kalibrier- und Verschweißeinheit können bevorzugt Dämm- und/oder Schallschutzplatten eine Dichte von unter 100 kg/m³ hergestellt werden. Bei der Herstellung eines Halbzeuges wird nach entsprechender Konfektionierung dieses in einer Heißpresse verpresst, wobei das flexible Halbzeug auf eine höhere Temperatur als in der Kalibrier- und Verschweißeinheit erhitzt wird. Dies kann beispielsweise dazu genutzt werden um die zweite Komponente der Bikomponentenfasern zu schmelzen, besonders, wenn das Halbzeug unter Druck gesetzt und ggf. aus- oder an andere Werkstoffe angeformt wird. In einer weiteren Ausführungsform könnten die flüssigen Bindemittel, die vor Erstellung der Matte eingebracht worden sind, mit einer Heißpresse ausgehärtet werden.
Im Bereich der erfindungswesentlichen Merkmale ist der Übergang von relativ steifen Platten zu relativ biegsamen Matten fließend. Es ist nachvollziehbar, dass hierbei auch verformbares bzw. locker flockiges Dämmmaterial herstellbar ist, aber ausgehend von den verwendeten Materialien auch plattenartiges relativ unflexibles Material herstellbar ist.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
Es zeigen:
1 Eine schematisch dargestellte Herstellungsanlage von Dämm- oder Schallschutzplatten aus Holzfasern,
2 die Kalibrier- und Verschweißeinheit nach 1 mit einem oben und unten umlaufenden Siebgewebeband,
3 die Kalibrier- und Verschweißeinheit nach 1 mit zwei oben umlaufenden Siebgewebebändern für den Verdichtungs- und Verschweißbereich,
4 einen Schnitt durch eine Dampfplatte zur Bedampfung einer Matte in Längsrichtung und
5 eine Draufsicht auf die Dampfdüsen aufweisende Oberflächenseite einer Dampfplatte nach 5.
Wie in 1 dargestellt werden die Dämm- oder Schallschutzplatten 12, bzw. die Halbzeuge (im weiteren Verlauf der Beschreibung wird auf den Begriff Halbzeuge verzichtet) aus natürlichem Rohmaterial 34 hergestellt, das in einer Zerfaservorrichtung 2 zu Naturfasern 1 zerfasert wird. In einer Trocknungsvorrichtung 3, hier als Rohrtrockner dargestellt, werden die feuchten Naturfasern 1 auf etwa 2% bis 8% Feuchte getrocknet und schließlich in einer Mischstation 4 mit den Bindemittelfasern 33 vermischt. Die Bindemittelfasern 33 können dabei vor Ort als Faserstränge 31 auf Rollen (nicht dargestellt) angeliefert werden und durch eine Aufteilvorrichtung 32 in Bindemittelfasern 33 aufgeteilt werden oder werden direkt als Bindemittelfasern 33 vom Hersteller bezogen. Die Vermischung mit den Naturfasern 1 kann auf verschiedenem Wege stattfinden. Hierbei kann im Übrigen auch zusätzliches flüssiges Bindemittel zugeführt werden, das durch die Behandlung im Verfahren aushärtet. Bei der Verwendung von PMDI als zusätzliches Bindemittel ist es sinnvoll dieses in einer pneumatischen Förderlinie auf die Natur- und Bindemittelfasern 1, 33 aufzusprühen oder auch nur in einem geeigneten Mischer zu vermischen. Anschließend werden die vermischten Naturfasern 1 und die Bindemittelfasern 33 in einer Streuvorrichtung 5 auf ein Formband 6 zu einer Matte 7 gestreut und zur Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 verbracht. Die Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 wird dabei in zwei Hauptbereiche unterteilt, wobei in Produktionsrichtung 22 zunächst der Verdichtungsbereich 9 angeordnet ist und anschließend der Kalibrierbereich 10. Für eine allen Ansprüchen gerecht werdende Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 wäre es sinnvoll zwischen dem Verdichtungsbereich 9 und dem Kalibrierbereich 10 ein Gelenk anzuordnen, an dem unterschiedliche Verdichtungswinkel (Zwei-Stufen-Verdichtung) eingestellt werden können. Für alle entsprechenden einzustellenden Bereiche gilt, dass hydraulische oder pneumatische Stellglieder vorgesehen sind, die in der Lage sind die notwendigen Verdichtungswinkel einzustellen, die aber für eine übersichtliche Zeichnungsdarstellung nicht eingezeichnet worden sind. Es ist dem Leser verständlich, dass eine Vielzahl weitere notwendige Merkmale der Vorrichtung nicht verwirklicht sind, die dem Fachmann aber bekannt sind. Als erfindungswesentlich ist die Nach dem Verlassen der Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 wird der endlose Strang in einer Aufteilvorrichtung 11, vorzugsweise einer Diagonalsäge mit fahrenden Quersägen oder einem Rotationsclipper, in Dämm- oder Schallschutzplatten 12 aufgeteilt.
In 2 ist nun ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 dargestellt. Die Besonderheit bezieht sich dabei auf die Verwendung von nur einem oberen Siebgewebeband 19 in der gesamten Kalibrier- und Verschweißeinheit 8. Dafür muss die Matte 7 nach der Streuung durch die Streuvorrichtung auf das untere Siebgewebeband 25 übergeben werden. Es ist der Lehre der Erfindung nach unerheblich ob Siebgewebebänder oder reine Siebbänder verwendet werden oder ob sogar direkt auf einem Siebband gestreut wird. Die umlaufenden Siebgewebebänder 19 und 25 werden je nach Bedarf mittels mehrerer Walzenrollen 14 und Umlenkrollen 13 und 16 umlaufend geführt. Bei hohen Verdichtungswerten ist es vorteilhaft die Siebgewebebänder 19 und 25 als Metallgewebebänder auszuführen. Die am Ende der Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 notwendigen Dampfplatten 18 im Kalibrierbereich 10 bestehen dabei aus gehärtetem Stahl oder aus beschichtetem Aluminium, um den Abrieb durch die vorbei laufenden Siebgewebebänder 19 bzw. 25 möglichst zu minimieren. Im Verdichtungsbereich 9 kann bereits mit einer Bedampfung durch Dampfplatten 15 begonnen werden. Dies kann vorteilhaft sein um bei besonders hohen Matten 7 die in der Matte eingeschlossene Luft besser durch den überhitzten Dampf zu verdrängen. Für den unteren Bereich sind die Dampfplatten 15 ebenfalls nur optional dargestellt.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel nach 3 ist das obere Siebgewebeband in vorteilhafter Weise zweigeteilt. Dies kann je nach Anwendungsfall auch für das untere Siebgewebeband gelten. Im Verdichtungsbereich 9 kann ein Metallgewebeband 20 verwendet werden, das durch eine einlaufseitig große beheizte angetriebene Antriebstrommel 13 angetrieben wird. Das Metallgewebeband 20 ist bevorzugt aus Stahl oder Bronze. Durch die Zweiteilung des oberen umlaufenden Siebgewebebandes ist es nun möglich das zweite umlaufende Siebgewebeband als Kunststoffgewebeband 21 auszuführen. Dies ist von Vorteil für die Dampfdurchleitung, weil das Kunststoffgewebeband 21 im Kalibrierbereich 10 keine Rolle bei der Wärmeübertragung spielt, da die Wärme durch den überhitzten Dampf in die Matte 7 eingeführt wird. Bei einem zweiteiligen oberen Siebgewebeband 20, 21 in der Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 entsteht eine kleine Lücke zwischen dem vorne umlaufenden Metallgewebeband 20 und dem nachfolgend umlaufenden Kunststoffgewebeband 21, da beide über Umlenktrommeln 16/17 geführt werden müssen. Bei einer vorgezogenen Bedampfung mit überhitztem Dampf im Verdichtungsbereich neigt die Matte 7 nicht mehr dazu stark aufzufedern und es sollte nicht notwendig sein besondere Maßnahmen für eine Niederhaltung der Matte 7 zu treffen. Um dennoch diese Lücke 28 zwischen den Siebgewebebändern möglichst gering zu halten, kann das Kunststoffgewebeband 21 an einer sehr kleinen Umlenktrommel 17 (Durchmesser etwa 20 mm) umgelenkt werden. Je nach Ausführung der Kalibrier- und Verschweißeinheit 8 kann im Verdichtungsbereich 9 anfänglich nicht oder nur wenig verdichtet werden. Die Verdichtung kann dabei variabel eingestellt werden, in dem der Erweichungsbereich über entsprechende Hubvorrichtungen (nicht dargestellt) verfügt, die den Verdichtungswinkel und die Höhe der Matte 7 einstellen können.
Grundsätzlich kann es sinnvoll sein die Siebgewebebänder oder Metallgewebebänder im Rücklauf mit einem Trennmittel durch eine Trennmittelauftragseinheit 29 zu besprühen oder mit einer geeigneten Kontaktvorrichtung (Walze) zu benetzen und/oder eine Reinigungsvorrichtung 30 (2) vorzusehen. Grundsätzlich ist bei der Verwendung von Trennmitteln auch eine Aufsprühung auf das Formband 6 bzw. die anderen Siebbänder vor Aufstreuung der Fasern und/oder eine Benetzung der Oberflächen der Matte 7 vor dem Einlauf in die Kalibrier- und Verschweißeinheit 8.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass zur Abstützung der Siebgewebebänder 19, 20, 21 und zur Einleitung von überhitztem Dampf in eine durch den Spalt zwischen den Siebgewebebändern 19, 20, 21 laufende Matte 7 aus Natur- und Bindemittelfasern 1, 33 oben und/oder unten Dampfplatten 15 und/oder 18 angeordnet sind, wobei für die Dampfplatten 15, 18 zumindest eine Heizvorrichtung 26, 27 angeordnet ist, die die Dampfplatten 15, 18 auf eine Temperatur aufheizt, die über der Temperatur des überhitzten Dampfes liegt. Für die Zuleitung des Dampfes weisen die Dampfplatten 15, 18 zumindest eine Dampfkammer 41 (4) auf, die auf der Siebbandgewebeseite 19, 20, 21 mit Dampfdüsen 40 verbunden ist. Die Dampfkammer 41 ist mit einer Vorrichtung 24 zur Herstellung von überhitztem Dampf verbunden oder weist einen Anschluss für eine Dampfversorgung auf, wobei die Vorrichtung 24 im Einzelnen für die genaue Temperatureinstellung des überhitzten Dampfes Sorge trägt. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel sind zumindest im Bereich der Dampfplatten 15, 18 eine feststehende Begrenzung 35 und/oder ein mitlaufendes endloses Begrenzungsband 35 zur Stützung der Schmalflächen der Matte 7 angeordnet, wobei die Begrenzung 35 und/oder das Begrenzungsband 35 mit Entlüftungslöchern 39 versehen sein kann. Dies dient dazu, dass trotz hoher Strömungsgeschwindigkeiten des überhitzten Dampfes an den Schmalflächen der Matte 7 keine Fasern herausgerissen oder ausgetrieben werden. 5 zeigt eine Draufsicht auf eine die Siebgewebebänder 19, 20, 21 berührende Oberflächenseite einer Dampfplatte 15, 18, wobei die Dampfplatten 15, 18 mit differenziert justierbaren Zonen zur Einstellung verschiedener Bedampfungsmodi, wie keilförmig, parabelförmig, alternierend, abwechselnd versehen sind. Beispielsweise ist hier eine Grenzlinie 42 auf der linke Bildseite für eine parabelförmige Einlaufzone im Bedampfungsbereich B gezogen. Auf der rechten Seite ist eine keilförmige Einlaufzone dargestellt, wobei die Dampfdüsen 40 in Produktionsrichtung 22 erst nach der Grenzlinie 42 aktiviert sind. Dazu sind in vorteilhafterweise mehrere Dampfkammern 41 in Länge und/oder in der Breite in den Dampfplatten 15, 18 angeordnet um unter Umständen in einer Anlage unterschiedliche Grenzlinien 42 zu realisieren. Von Vorteil ist aber in einer bevorzugten Ausführungsform, dass eine Dampfplatte 15, 18 in drei Zonen A, B, C eingeteilt ist, wobei in den Haltezonen A, C keine Dampfeinleitung realisiert, sondern nur die Siebgewebebänder 19, 20, 21 gestützt werden, wohingegen in der Bedampfungszone B Dampfdüsen 42 eingebracht sind. Vorzugsweise sind die Haltezonen A und/oder C etwa 0,5 m lang um Ausblasungen vor und nach der Dampfplatten 15, 18 zu vermeiden. Eine bevorzugte Verfahrensanwendung zur Aufschmelzung und Verklebung der meisten Kunststoffe bei Bikomponentenfasern empfiehlt in der Bedampfungszone B so schnell wie möglich über 108°C anzustreben und diese Temperatur mind. 30 Sekunden lang zu halten. Vorzugsweise wird in den Dampfkammern ein Dampfdruck von 0,3 Überdruck, also 1,3 bar entwickelt.
Dabei soll der Sattdampf von 107°C (nach der Dampftabelle) um 93° überhitzt werden um einen überhitzten Dampf von ca. 200°C zu erhalten. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird darauf wert gelegt, dass die Länge der verwendeten Naturfasern und der Bikomponentenfasern entweder gleich oder ähnlich sind bzw. die statistische Verteilung der unterschiedlichen Längen der beiden zu mischenden Komponenten ungefähr gleich oder ähnlich ist. Damit soll erreicht werden, dass sich beim Transportieren oder Streuen des Materials keine oder nur geringfügige Entmischungen einstellen. Auch wenn bereits im Verdichtungsbereich überhitzter Dampf Verwendung finden sollte, findet hier zumindest eine Temperaturerhöhung statt und die Verschweißung erfolgt erst im weiteren Verlauf im Verschweißbereich. In vorteilhafter Weise könnte im Rahmen der Erfindung eine Vordeckschichtverdichtung denkbar sein, die im Verdichtungsbereich nur die Deckschichten bedampft um hier eine gewisse Vorverschweißung zu ermöglichen. Dies könnte die Handhabbarkeit von gering verdichtetem Material deutlich erhöhen.

1: Rohmaterial
2: Zerfaservorrichtung (Refiner)
3: Trocknungsvorrichtung
4: Mischstation
5: Streuvorrichtung
6: Formband
7: Matte
8: Kalibrier- und Verschweißeinheit
9: Verdichtungsbereich
10: Verschweißbereich
11: Aufteilvorrichtung
12: Dämm- oder Schallschutzplatte
13: Umlenktrommel
14: Druckwalze
15: Dampfplatte
16: Umlenktrommel
17: Umlenktrommel
18: Dampfplatten
19: Siebgewebeband
20: Metallgewebeband
21: Kunststoffgewebeband
22: Produktionsrichtung
23: Produktdicke
24: Vorrichtung (überh. Dampf)
25: Siebgewebeband
26: Heizvorrichtung
27: Heizvorrichtung
28: Lücke
29: Trennmittelauftragseinheit
30: Reinigungsvorrichtung
31: Faserstrang
32: Aufteilvorrichtung
33: Bindemittelfasern
34: Rohmaterial
35: Begrenzung
36: Stacheln
37: Streuwalzen
38: Faserauflösewalzen
39: Entlüftungslöcher
40: Dampfdüsen
41: Dampfkammer
42: Grenzlinie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0330671 B1 [0005]

Claims

Verfahren zur Herstellung von flexiblen Dämm- und/oder Schallschutzplatten (12) oder flexiblem Halbzeug zur Weiterverarbeitung in Heißpressen, wobei Naturfasern (1), wie getrocknetes lignozellulosehaltiges Material und/oder Holzfasern, mit Bindemittelfasern (33) vermischt, zu einer Matte (7) gestreut und in einer kontinuierlich arbeitenden Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) verdichtet und verklebt werden, gekennzeichnet durch den Ablauf folgender Verfahrensschritte: 1.1 es werden Naturfasern (1) und zumindest teilweise aus Kunststoff bestehende Bindemittelfasern (33) mit einer maximalen Länge von bis zu 15 mm bereitgestellt, 1.2 die Natur- und Bindemittelfasern (1, 33) werden anteilig miteinander vermischt, 1.3 die vermischten Natur- und Bindemittelfasern (1, 33) werden mit zumindest einer Streuvorrichtung (5) auf einem Formband (6) zu einer Matte (7) abgestreut, 1.4 die gestreute Matte (7) wird von dem Formband (6) auf ein Siebgewebeband (25) einer Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) überführt, 1.5 die gestreute Matte (7) wird in der Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) mit einem zweiten Siebband (19, 20) flächig bedeckt und im wesentlichen auf Produktdicke (23) verdichtet, 1.6 in die verdichtete Matte (7) wird überhitzter Dampf in der Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) eingeleitet und 1.7 in der verdichteten Matte (7) werden zumindest Teile der Bindemittelfasern (33) geschmolzen und zu einer flexiblen Dämm- und/oder Schallschutzplatte (12) oder zu einem flexiblen Halbzeug zur Weiterverarbeitung in einer Presse verfestigt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelfasern (33) mit einem Gewichtsanteil von bis zu 30% mit den Naturfasern (1) vermischt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Bindemittelfasern (33) noch flüssiges Bindemittel vor, während oder nach der Vermischung in der Mischstation (4) vor oder in der Streuvorrichtung (5) zugeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als flüssiges Bindemittel Phenolformaldehyd-, Harnstoffformaldehyd-, Melaminformaldehydharz, Acrylharz oder MDI-Klebstoff verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittelfasern (33) Bikomponentenfasern verwendet werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelfasern (33) in unterschiedlicher Länge vorliegen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bindemittelfasern (33) in ihrer statistischen Längenverteilung in im Wesentlichen ähnlicher Längenverteilung wie die Naturfasern (1) vorliegen.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bikomponentenfasern aus einer Kern- und einer im wesentlichen umschließenden Hüllkomponente besteht und dass die Kernkomponente eine höhere Schmelztemperatur gegenüber der Hüllkomponente aufweist.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibier- und Verschweißeinheit (8) durch den überhitzten Dampf zumindest anteilig nur die Hüllkomponente der Bikomponentenfasern geschmolzen und verfestigt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) überhitzter Dampf mit einer Temperatur von über 170°C verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als überhitzter Dampf Sattdampf bei zumindest 1,1 bis 2 bar Absolutdruck in den Dampfkammern (41) mit einer Überhitzung von zumindest 50°C aus den Dampfkammern (41) der Dampfplatten (15, 18) in die Matte (7) eingedüst wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der überhitzte Dampf von einer Flächenseite durch die Matte (7) hindurch und/oder von beiden Flächenseiten aus gleichzeitig in die Matte (7) eingeleitet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein- und/oder die Durchleitung alternierend und/oder abwechselnd und/oder keilförmig oder parabelförmig in der Kalibier- und Verschweißeinheit (8) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) der überhitzte Dampf in einem Zeitraum von 5 bis 180 Sekunden auf die Matte (7) einwirkt.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Ein- oder Durchleitung des Dampfes in die Matte (7) erst nach der wesentlichen Kalibrierung der Matte (7) auf die Produktdicke (23) begonnen wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kalibier- und Verschweißeinheit (8) Dampfplatten (15, 18) zur Einleitung des überhitzten Dampfes in die Matte (7) verwendet werden, die auf eine Temperatur über der Temperatur des verwendeten überhitzten Dampfes aufgeheizt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Matte (7) in der Kalibier- und Verschweißeinheit (8) zumindest im Bereich der Dampfeinleitung bzw. der Dampfplatten (15, 18) auf den Schmalseiten mit einer feststehenden oder mitlaufenden Begrenzung (25) gehalten wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Natur- und die Bindemittelfasern (1, 33) mit Hilfe von Streuwalzen (37) auf das Formband (6) zu einer Matte (7) gestreut werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Natur- und die Bindemittelfasern (1, 33) durch Stacheln (36) auf den Streuwalzen (37) vermischt und verteilt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Natur- und die Bindemittelfasern (1, 33) vor den Streuwalzen (37) mit Hilfe von Faserauflösewalzen (38) aufgelöst werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass als Hüllkomponente der Bindemittelfasern (33) Polyester, Polypropylen, Polyester oder Maisstärke verwendet wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass Dämm- und/oder Schallschutzplatten eine Dichte von unter 100 kg/m³ hergestellt werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein hergestelltes flexibles Halbzeug in einer Heißpresse verpresst wird, wobei das flexible Halbzeug auf eine höhere Temperatur als in der Kalibrier- und Verschweißeinheit (8) erhitzt wird.
Verwendung des nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 23, hergestellten flexiblen Halbzeugs in einer Presse zur Herstellung von Formteilen, dadurch gekennzeichnet, dass nach entsprechender Konfektionierung des Halbzeugs das Halbzeug mit einer Presse zu einem verpresst Formteil verpresst.
Kalibier- und Verschweißeinheit (8) zur Herstellung von Dämm- und/oder Schallschutzplatten (12) oder flexiblen Halbzeugen mit zumindest einem oberen und unterem endlos umlaufenden Siebgewebeband (19, 20, 21), dadurch gekennzeichnet, dass zur Abstützung der Siebgewebebänder (19, 20, 21) und zur Einleitung von überhitztem Dampf in eine durch den Spalt zwischen den Siebgewebebändern (19, 20, 21) laufende Matte (7) aus Natur- und Bindemittelfasern (1, 33) oben und/oder unten Dampfplatten (15, 18) angeordnet sind und die Dampfplatten (15, 18) mit einer Vorrichtung (24) zur Herstellung von überhitztem Dampf verbunden sind.
Kalibier- und Verschweißeinheit nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest im Bereich der Dampfplatten (15, 18) eine feststehende Begrenzung (35) und/oder ein mitlaufendes endloses Begrenzungsband (35) zur Stützung der Schmalflächen der Matte (7) angeordnet ist.
Kalibier- und Verschweißeinheit nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass für die Dampfplatten (15) zumindest eine Heizvorrichtung (26, 27) angeordnet ist.
Kalibier- und Verschweißeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung (35) und/oder das Begrenzungsband (35) mit Entlüftungslöchern (39) versehen ist.
Kalibier- und Verschweißeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfplatten (15, 18) mit differenziert justierbaren Zonen zur Einstellung verschiedener Bedampfungsmodi, wie keilförmig, parabelförmig, alternierend, abwechselnd versehen sind.
Kalibier- und Verschweißeinheit nach einem oder mehreren der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfplatten (15, 18) einlaufseitig eine wesentliche Haltezone ohne Dampfeinleitung ausbilden.