DE102009050860B4

DE102009050860B4 - molding process

Info

Publication number: DE102009050860B4
Application number: DE102009050860.0A
Authority: DE
Inventors: Rupert Frech; Thomas Bauer
Original assignee: DBW Holding GmbH
Current assignee: DBW Holding GmbH
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2029-10-28
Also published as: DE102009050860A1; WO2011050951A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit Fasern, wobei die Fasern mit Bindemittel benetzt werden, die benetzten Fasern in ein Werkzeug zur Formgebung eingebracht werden und die mit Bindemittel benetzten Fasern mit einem Gas durchströmt werden, um eine Vernetzung des Bindemittels zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vernetzung das durch die benetzten Fasern geleitete Gas mit einem im Wesentlichen unveränderten Volumenstrom des Gases durch das durch die Fasern gebildete Formteil während der Vernetzung geleitet wird.A process for producing a molded part with fibers, wherein the fibers are wetted with binder, the wetted fibers are introduced into a mold for shaping and the fibers wetted with binder are flowed through by a gas, in order to achieve cross-linking of the binder, characterized in that during cross-linking, the gas passed through the wetted fibers is passed with a substantially unchanged volume flow of the gas through the molded part formed by the fibers during the cross-linking.

Description

In einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit Fasern, wobei die Fasern mit Bindemittel benetzt werden, um diese anschließend in dem Werkzeug zum Formteil auszubilden. Genauer betrifft die vorliegende Erfindung Verfahren, wobei die Vernetzung der benetzten Fasern mittels eines Gases, das durch die benetzten Fasern geleitet wird, erfolgt, derart, dass der Volumenstrom des Gases während der Vernetzung in dem Werkzeug im Wesentlichen unverändert bleibt. Weiterhin wird eine Vorrichtung zur Herstellung von Formteilen mit Fasern beschrieben.In a first aspect, the present invention relates to a method of making a molded article with fibers wherein the fibers are wetted with binder to subsequently form them in the mold to the molding. More particularly, the present invention relates to processes wherein the crosslinking of wetted fibers is by means of a gas passing through the wetted fibers such that the volumetric flow of the gas remains substantially unchanged during crosslinking in the mold. Furthermore, an apparatus for producing molded parts with fibers will be described.

Stand der TechnikState of the art

Formteile mit Fasern finden eine breite Anwendung in verschiedensten technischen Bereichen. Formteile mit Fasern, insbesondere anorganische Fasern, werden als thermisch und akustisch wirksame Faserprodukte, die nicht brennbar und korrosionsbeständig sind, eingesetzt. So werden z.B. Wärmeabschirmbleche mit Formkörpern aus anorganischen Fasern, wie Mineralwolle oder Glasfasern, hergestellt. Diese Produkte weisen gute schallisolierende Eigenschaften auf und sind hervorragend recyclebar. Formteile sind des Weiteren sehr temperaturbeständig und besitzen eine gute chemische Beständigkeit. Fibers with fibers are widely used in various technical fields. Fibers with fibers, especially inorganic fibers, are used as thermally and acoustically effective fiber products that are non-combustible and corrosion resistant. Thus, e.g. Wärmeabschirmbleche with moldings of inorganic fibers, such as mineral wool or glass fibers produced. These products have good sound-insulating properties and are extremely recyclable. Moldings are also very temperature resistant and have a good chemical resistance.

Zur Formgebung von Formteilen mit solchen Fasern sind verschiedene Verfahren bekannt. Üblicherweise werden die Fasern, gegebenenfalls mit weiteren Bestandteilen, und Bindemitteln in das Werkzeug bzw. die Form eingebracht und dann unter Einwirkung von Druck und Temperatur eine Vernetzung des Bindemittels induziert, um das Formteil oder den Formkörper zu erhalten. Ein Verfahren zur Herstellung dieser Formteile umfasst das Einbringen der mit Bindemittel benetzten Fasern in die Form und „Backen“ dieser in einem Heizsystem. Dieses Verfahren benötigt viele einzelne Werkzeuge zur Herstellung der jeweiligen Formteile. Des Weiteren ist der Zeitraum zur Herstellung der jeweiligen Formteile sehr lang. Der Zeitraum von Einbringen der benetzten Fasern in das Werkzeug bis zum Entnehmen der Formteile bzw. Formkörper aus dem Werkzeug beträgt mehrere Minuten, häufig mindestens 15 Minuten. For shaping moldings with such fibers, various methods are known. Usually, the fibers, optionally with further constituents, and binders are introduced into the mold or the mold and then, under the action of pressure and temperature, a crosslinking of the binder is induced in order to obtain the molded part or the molded body. One method of making these molded articles involves introducing the binder-wetted fibers into the mold and "baking" them in a heating system. This method requires many individual tools for the production of the respective moldings. Furthermore, the period of time for the production of the respective moldings is very long. The period of introduction of the wetted fibers into the tool until removal of the moldings or moldings from the tool is several minutes, often at least 15 minutes.

Insbesondere zur Massenproduktion von Formteilen ist dieses Verfahren nicht geeignet, da der Herstellungsprozess sehr lange dauert und zur Herstellung eine Vielzahl von Formen bzw. Werkzeugen benötigt werden.In particular, for the mass production of moldings, this method is not suitable because the manufacturing process takes a long time and for the production of a variety of molds or tools are needed.

Ein weiteres Verfahren, wie es derzeit praktiziert wird, ist ein Induzieren der Vernetzung durch Temperaturerhöhung der Ausgangsmaterialien z.B. durch Erhitzen des Werkzeugs selbst. Dieses führt allerdings dazu, dass eine umfangreiche Kühlung der Außenbereiche des Werkzeugs erforderlich ist. Des Weiteren führt die Erwärmung des Werkzeuges zu einer starken Erwärmung der Umgebung. Another method, as currently practiced, is to induce crosslinking by raising the temperature of the starting materials, e.g. by heating the tool itself. However, this leads to the need for extensive cooling of the exterior of the tool. Furthermore, the heating of the tool leads to a strong warming of the environment.

Weitere Verbesserungen zur Herstellung der Formteile wurden auch dahingehend versucht, dass z.B. spezielle Harzbindemittelsysteme vorgeschlagen wurden, insbesondere Systeme, in denen die Vernetzung durch Einsatz von Initiatoren und entsprechenden Vernetzungsbeschleunigern verbessert werden.Further improvements in the manufacture of the moldings have also been attempted to obtain e.g. special resin binder systems have been proposed, in particular systems in which the crosslinking is improved by using initiators and corresponding crosslinking accelerators.

Alternativ werden Systeme und Verfahren zur Herstellung der Formteile verwendet, bei denen z.B. heißer Dampf in die Form eingeführt wird, um die Vernetzung des Bindemittels zu beschleunigen. Allerdings tritt hier ein Problem durch die eingebrachte Feuchte auf. Dieses Verfahren erfordert daher einen weiteren Verfahrensschritt, nämlich das Trocknen des Formteils bzw. Formkörpers. Das Einbringen von anderen Fluiden wurde ebenfalls bereits vorgeschlagen. Dabei wird z.B. erwärmte Luft mit Hilfe eines Ventilators unter geringem Druck in die Form eingebracht, um die Vernetzung zu starten. Allerdings benötigen die bekannten Verfahren zur Vernetzung noch Zeiträume im Minutenbereich, um die Herstellung der Formteile zu ermöglichen. Des Weiteren zeichnen sich diese Verfahren dadurch aus, dass die Vernetzung im Formteil ungleichmäßig erfolgt. Aufgrund der Vernetzung der mit Bindemittel benetzten Fasern verändert sich die Durchlässigkeit des entstehenden Formteils und der Volumenstrom durch das Formteil verringert sich entsprechend. Dadurch wird keine gleichmäßige Vernetzung im gesamten Formteil erreicht. Des Weiteren verzögert sich die vollständige Vernetzung, wodurch sich das Herstellungsverfahren der Formteile weiter verlängert. Üblicherweise ist die Dauer auch bei diesem Verfahren im Minutenbereich. Aufgrund der ungleichmäßigen Vernetzung der Formteile sind deren physikalischen Eigenschaften ebenfalls nicht optimal. Alternatively, systems and methods are used to make the moldings using e.g. hot steam is introduced into the mold to accelerate crosslinking of the binder. However, there is a problem here due to the introduced moisture. This process therefore requires a further process step, namely the drying of the molding or molding. The introduction of other fluids has also been proposed. In doing so, e.g. heated air is introduced by means of a fan under low pressure in the mold to start the cross-linking. However, the known methods of crosslinking still require periods in the minute range to allow the production of the moldings. Furthermore, these methods are characterized by the fact that the crosslinking in the molded part is uneven. Due to the crosslinking of the binder-wetted fibers, the permeability of the resulting molded part changes and the volume flow through the molded part decreases accordingly. As a result, no uniform cross-linking is achieved in the entire molded part. Furthermore, the complete crosslinking is delayed, which further extends the manufacturing process of the molded parts. Usually, the duration is also in this method in the minute range. Due to the non-uniform cross-linking of the molded parts whose physical properties are also not optimal.

Aus der DE 10 2006 031 435 A1 ist eine Pressvorrichtung zur energieeffizienten Aushärtung eines Sandwichbauteils für Luftfahrzeuge bekannt. Dabei wird der Aushärtungsdruck konstant gehalten, während der Volumenstrom geändert wird.From the DE 10 2006 031 435 A1 is a press device for energy-efficient curing of a sandwich component for aircraft known. The curing pressure is kept constant while the volume flow is changed.

Die JP H04-135811 A beschreibt eine Vorrichtung zum thermischen Härten. Eine Regelung des Volumenstroms findet nicht statt. The JP H04-135811 A describes a device for thermal curing. A regulation of the volume flow does not take place.

Die US 4 609 519 A betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Kompositpanelen.The US 4 609 519 A relates to a process for the production of composite panels.

Es besteht daher nach wie vor ein Bedarf Verfahren bereitzustellen, die insbesondere auch bei größeren Formteilen oder Formkörpern aber auch bei räumlich komplexen Formteilen oder Formkörpern eine schnelle Herstellung von gleichmäßig vernetzten Formteilen bzw. Formkörpern erlaubt. Die Verfahren und Vorrichtungen hierfür sollen eine schnelle und gleichmäßige Vernetzung im Formteil bzw. im Formkörper ermöglichen und dadurch die Verweilzeit des Formteils in der Form bzw. im Werkzeug erniedrigen. Gleichzeitig soll die Zahl der notwendigen Formen bzw. Werkzeuge verringert werden. There is therefore still a need to provide methods that are particularly useful in larger moldings or moldings but also in spatially complex moldings or moldings rapid production of uniformly crosslinked moldings or moldings allowed. The methods and apparatuses for this purpose are intended to enable rapid and uniform crosslinking in the molded part or in the molded article and thereby reduce the residence time of the molded article in the mold or in the mold. At the same time, the number of necessary molds or tools should be reduced.

Dieses wird mit den erfindungsgemäßen Verfahren, wie in den Ansprüchen definiert, erreicht. Die hier beschriebenen Vorrichtungen erlauben dabei gleichmäßig geformte Formteile und Formkörper herzustellen, wobei der Herstellungsprozess deutlich beschleunigt werden kann und gleichzeitig eine Verringerung der Anzahl der Formen bzw. Werkzeuge möglich ist. In einem ersten Aspekt richtet sich die vorliegende Anmeldung somit auf ein Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit Fasern, wobei die Fasern mit Bindemittel benetzt werden, die benetzten Fasern in ein Werkzeug zur Formgebung eingebracht werden und die mit Bindemittel benetzten Fasern mit einem Gas durchströmt werden, um eine Vernetzung des Bindemittels zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass der während der Vernetzung durchgeleitete Gasstrom durch die benetzten Fasern derart ist, dass der Volumenstrom des Gases das durch die Fasern gebildete Formteil während der Vernetzung im Wesentlichen unverändert bleibt. D.h., während der Vernetzung wird ein gleich bleibender Volumenstrom des Gases durch das durch die benetzten Fasern gebildete Formteil geleitet. Mit Hilfe dieses Verfahrens ist es möglich, wesentliche Vorteile bei der Herstellung der Formteile zu erzielen. Einerseits erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren den Herstellungsprozess stark zu verkürzen. Im Vergleich zu den bekannten Herstellungsverfahren, die üblicherweise einige Minuten dauern, ist es erfindungsgemäß möglich, die Vernetzung im Werkzeug innerhalb von Sekunden durchzuführen. Andererseits erlaubt das erfindungsgemäße Verfahren eine gleichmäßige Vernetzung des Formteils und hierdurch eine Verbesserung der physikalischen Eigenschaften dieses Formteils. This is achieved by the methods according to the invention as defined in the claims. The devices described here allow to produce uniformly shaped moldings and moldings, wherein the manufacturing process can be significantly accelerated while reducing the number of molds or tools is possible. In a first aspect, the present application is thus directed to a process for producing a molded article with fibers, wherein the fibers are wetted with binder, the wetted fibers are introduced into a molding tool and the binder-wetted fibers are flowed through with a gas, in order to achieve cross-linking of the binder, characterized in that the gas flow through the wetted fibers during the cross-linking is such that the volumetric flow of the gas leaves the molded part formed by the fibers essentially unchanged during cross-linking. That is, during the cross-linking, a constant volumetric flow of the gas is passed through the molded part formed by the wetted fibers. With the help of this method, it is possible to achieve significant advantages in the production of molded parts. On the one hand, the method according to the invention allows the production process to be shortened considerably. In comparison to the known production methods, which usually take a few minutes, it is possible according to the invention to carry out the crosslinking in the tool within seconds. On the other hand, the method according to the invention allows a uniform crosslinking of the molded part and thereby an improvement in the physical properties of this molded part.

Dadurch, dass der Volumenstrom des Gases durch das herzustellende Formteil im Wesentlichen unverändert bleibt, ist es möglich, die zur Vernetzung notwendige Energie in Form von Wärme den Bindemitteln schnell zuzuführen. Die Wärme wird dabei durch das Gas in die Form eingebracht. Because the volumetric flow of the gas through the molded part to be produced remains essentially unchanged, it is possible to rapidly supply the energy required for crosslinking in the form of heat to the binders. The heat is thereby introduced by the gas into the mold.

Unter dem Ausdruck „dass der Volumenstrom des Gases im Wesentlichen unverändert bleibt“ bzw. „gleich bleibender Volumenstrom“ oder „konstanter Volumenstrom“ wird vorliegend verstanden, dass der Volumenstrom, der das Volumen eines Mediums, vorliegend des Gases, das sich innerhalb einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt bewegt, entspricht, gleich bleibend ist. Der Volumenstrom ändert sich dabei bevorzugt maximal um 50% absolut, z.B. um 40%, wie 30%. Bevorzugt ist die Änderung des Volumenstroms über die Zeit der Vernetzung maximal 20%, wie 15% und insbesondere maximal 10%.The expression "that the volumetric flow of the gas remains essentially unchanged" or "constant volumetric flow" or "constant volumetric flow" is understood here to mean that the volumetric flow, which is the volume of a medium, in the present case of the gas, passing through within a unit of time moves a cross section, corresponds, is consistent. The volume flow preferably changes by a maximum of 50% absolute, e.g. by 40%, like 30%. Preferably, the change in the volume flow over the time of crosslinking is not more than 20%, such as 15% and in particular not more than 10%.

Der Volumenstrom kann dabei zum Beispiel durch Durchflusssensoren bestimmt werden. Alternativ kann der Volumenstrom dadurch bestimmt werden, dass die Temperatur des Gases am Einlass und am Auslass der Form bestimmt wird und mit Hilfe dieser Informationen der Volumenstrom geregelt wird.The volume flow can be determined, for example, by flow sensors. Alternatively, the volumetric flow can be determined by determining the temperature of the gas at the inlet and outlet of the mold and using this information to regulate the volumetric flow.

Die zur Vernetzung notwendige Energie, die in Form von Wärme dem System zugeführt wird, wird durch Einbringen von erwärmtem Gas in das System erreicht. The energy required for crosslinking, which is supplied to the system in the form of heat, is achieved by introducing heated gas into the system.

Unter dem Ausdruck „Gas“ werden kompressible Gase verstanden. Bevorzugt handelt es sich bei dem Gas um Luft. The term "gas" is understood to mean compressible gases. Preferably, the gas is air.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch aus, dass über die Zeit der Vernetzung der Druck des Gases am Einlass der Form erhöht wird. Dadurch kann der Volumenstrom im Werkzeug im Wesentlichen konstant gehalten werden. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher der Druck des Gases z.B. am Auslass des Werkzeugs während der Vernetzung im Wesentlichen gleich bleibend gehalten. The inventive method is characterized in a preferred embodiment in that over the time of crosslinking, the pressure of the gas at the inlet of the mold is increased. As a result, the volume flow in the tool can be kept substantially constant. In a preferred embodiment of the method according to the invention, therefore, the pressure of the gas is e.g. kept substantially constant at the outlet of the tool during cross-linking.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es bei hohen Temperaturen des Gases die Vernetzung durchzuführen. Erfindungsgemäß ist es dabei möglich bei Temperaturen des Gases von mindestens 200°C, z.B. in einem Bereich von 250°C bis 500°C, wie 250°C bis 450°C die Vernetzung durchzuführen. Die geeignete Vernetzungstemperatur kann dabei von der Art des Bindemittels abhängen. Des Weiteren richtet sich die Temperatur nach den Bestandteilen des Formteils. So können bei Formteilen, die neben den Fasern auch Kunststofffliese enthalten, diese die Maximaltemperatur limitieren. Das heißt in Abhängigkeit von der Kurzzeittemperaturbelastbarkeit der Bestandteile des Formteils, wird die Maximaltemperatur des Gases gewählt. Durch entsprechende Auswahl der Maximaltemperatur ist eine Verkürzung der Vernetzungszeit von z.B. einigen Minuten in den Sekundenbereich möglich.The method according to the invention makes it possible to carry out crosslinking at high temperatures of the gas. According to the invention, it is possible at temperatures of the gas of at least 200 ° C, e.g. in a range of 250 ° C to 500 ° C, such as 250 ° C to 450 ° C to perform crosslinking. The suitable crosslinking temperature may depend on the nature of the binder. Furthermore, the temperature depends on the constituents of the molded part. For example, molded parts that contain plastic fibers in addition to the fibers can limit the maximum temperature. That is, depending on the short-term temperature capacity of the constituents of the molding, the maximum temperature of the gas is selected. By appropriate selection of the maximum temperature, a shortening of the crosslinking time of e.g. a few minutes into the seconds range possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gas durch mindestens zwei Einlässe und/oder mindestens zwei Auslässe der Form zugeführt bzw. aus der Form abgeführt. D.h., die Verteilung des Gases in der Form erfolgt derart, dass eine gleichmäßige Durchströmung des Formteils mit dem Gas möglich ist, um so eine gleichmäßige und möglichst gleichzeitige Zufuhr der nötigen Energie zur Vernetzung des Bindemittels zu erreichen. Insbesondere ist die Zufuhr und Ableitung des Gases über die Ein- und Auslässe so geregelt, dass die Durchströmungswege im Faserpaket des Formteils möglichst kurz sind.In a preferred embodiment of the invention, the gas is supplied through at least two inlets and / or at least two outlets of the form or discharged from the mold. That is, the distribution of the gas in the mold is such that a uniform flow through the molding with the gas is possible so as to achieve a uniform and possibly simultaneous supply of the necessary energy to crosslink the binder. In particular, the supply and discharge of the gas via the inlets and outlets is regulated so that the flow paths in the fiber package of the molding are as short as possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird dabei das Gas über mindestens zwei, bevorzugt mindestens 3, wie mindestens 4 Einlässe in das Werkzeug oder die Form eingebracht. In a preferred embodiment, the gas is introduced via at least two, preferably at least 3, as at least 4 inlets into the mold or the mold.

Die Einlässe können Bohrungen, Kanäle oder Rohre in oder an der Form bzw. dem Werkzeug sein. Die Verteilung kann dabei an die Geometrie des Bauteils angepasst sein. Dies ist insbesondere dann bevorzugt, wenn die Geometrie des Formteils komplex ist. The inlets may be bores, channels or tubes in or on the mold or tool. The distribution can be adapted to the geometry of the component. This is particularly preferred when the geometry of the molded part is complex.

Das Gas wird mit einer vorbestimmten Temperatur in die Form über den Einlass eingebracht. Das Gas wird dabei bevorzugt mit Hilfe eines Zwangsverdichtungssystems, wie einem verdichtenden Drucklufterzeuger, in einem vorgewärmten Zustand bereitgestellt. Dieses vorgewärmte Gas kann gegebenenfalls weiter in einem Wärmetauscher auf die vorbestimmte Temperatur zum Einbringen in das Werkzeug erwärmt werden. Gegebenenfalls kann nach dem Zwangsverdichtungssystem bzw. dem Wärmetauscher ein Speicher angeordnet sein. The gas is introduced at a predetermined temperature into the mold via the inlet. The gas is thereby preferably provided by means of a forced compression system, such as a compressing compressed air generator, in a preheated state. This preheated gas may optionally be further heated in a heat exchanger to the predetermined temperature for introduction into the tool. Optionally, a memory may be arranged after the forced compression system or the heat exchanger.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann des Weiteren den Schritt des Zurückführens des Gases nach Durchströmen der Form zu dem Zwangsverdichtungssystem und/oder zu dem Wärmetauscher vorsehen. Gegebenenfalls kann hier ein Speichersystem zwischengeschaltet sein. The method of the invention may further provide the step of returning the gas after passing through the mold to the forced-compression system and / or to the heat exchanger. Optionally, a memory system can be interposed here.

Die in diesem Verfahren eingesetzten Fasern sind bevorzugt anorganische Fasern. Besonders bevorzugt handelt es sich bei diesen anorganischen Fasern um Schlacken-, Gesteins- oder Glasfasern. Ganz besonders handelt es sich um Glasfasern und Mineralwolle und entsprechende Mischungen dieser anorganischen Fasern. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber auch für alle anderen Arten von Kunststoff- und Naturfasern, wie Baumwolle, Schafwolle, Hanf, Zellulose, etc enthaltende Faserprodukte. In Abhängigkeit von den verwendeten Fasern wird die Temperatur das Gases angepasst, um ein Zerstören der Fasern zu vermeiden.The fibers used in this process are preferably inorganic fibers. With particular preference these inorganic fibers are slag, rock or glass fibers. In particular, it is glass fibers and mineral wool and corresponding mixtures of these inorganic fibers. The inventive method is also suitable for all other types of plastic and natural fibers, such as cotton, sheep's wool, hemp, cellulose, etc containing fiber products. Depending on the fibers used, the temperature of the gas is adjusted to avoid destroying the fibers.

Diese Fasern werden üblicherweise im Prozessschritt der Faserherstellung mit dem Bindemittel benetzt. Bindemittel sind übliche Bindemittel, derzeit werden z.B. Phenolharze eingesetzt; das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber insbesondere auch für andere Bindemittel. Diese Phenolharze werden auf die Fasern aufgebracht. Die mit dem Bindemittel benetzten Fasern werden dann zur Formgebung in die Form bzw. das Werkzeug eingebracht, gegebenenfalls werden in das Werkzeug weitere Bestandteile des Formteils hinzugefügt, z.B. weitere Lagen aus anderen Fasermaterialien oder anderen Materialien, wie metallischen Materialien. So können die Formteile zusätzlich Metallfasern, Metallgewirke und/oder Metallgeflechte enthalten aber auch Kunststofffasern, z.B. Kunststofffasern mit einer Bindemittelbeschichtung. Metallhaltige Materialien erlauben z.B. in Hochtemperaturbereichen eine Entlastung von weniger temperaturbeständigen Fasern bzw. unterstützen die Wärmeverteilung aufgrund ihrer besseren Wärmeleitfähigkeit.These fibers are usually wetted in the process step of fiber production with the binder. Binders are common binders; Phenolic resins used; However, the method according to the invention is particularly suitable for other binders. These phenolic resins are applied to the fibers. The fibers wetted with the binder are then introduced into the mold or tool for molding, optionally further components of the molding are added to the mold, e.g. other layers of other fiber materials or other materials, such as metallic materials. Thus, the moldings can additionally contain metal fibers, metal knits and / or metal meshes, but also plastic fibers, e.g. Plastic fibers with a binder coating. Metal-containing materials allow e.g. In high temperature areas a relief of less temperature-resistant fibers or support the heat distribution due to their better thermal conductivity.

Erfindungsgemäß wird dann mit dem erwärmten Gas die notwendige Energie zur Vernetzung der Bindemittel zugeführt. Nach Vernetzung kann das hergestellte Formteil bzw. der hergestellte Formkörper einfach aus dem Werkzeug entfernt werden und der nächste Herstellungszyklus erfolgen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der während der Vernetzung durchgeleitete Gasstrom durch die benetzten Fasern derart ist, dass der Volumenstrom des Gases durch das durch die Fasern gebildete Formteil während der Vernetzung im Wesentlichen unverändert bleibt, ist es möglich, eine schnelle Durchdringung des Fasermaterials zu erreichen. Dies ist insbesondere wichtig, da die Fasern selbst üblicherweise nur eine geringe Wärmeleitfähigkeit haben. Es ist möglich, aufgrund des im Wesentlichen unveränderten Volumenstroms die notwendige Energie mit Hilfe des erwärmten Gases bevorzugt auf möglichst kurzen Durchströmungswegen in alle Bereiche des auszubildenden Formteils zugeführt werden. Dadurch kann die Zeit der Vernetzung und somit die Verweilzeit des Formteils im Werkzeug bzw. in der Form wesentlich verkürzt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahrens ist es daher möglich mit höherer Taktzahl Formteile herzustellen. Dadurch kann auch die Zahl der benötigten Formen bzw. Werkzeuge wesentlich verringert werden. Insbesondere kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren parallel geschaltete Werkzeuge eingesetzt werden. According to the invention, the necessary energy for crosslinking the binder is then supplied to the heated gas. After crosslinking, the molded part or the shaped article produced can be easily removed from the mold and the next production cycle can take place. By the method according to the invention, characterized in that the gas flow through the wetted fibers during the cross-linking is such that the volume flow of the gas through the molded part formed by the fibers remains substantially unchanged during the cross-linking, it is possible to achieve a rapid flow Penetration of the fiber material to achieve. This is particularly important since the fibers themselves usually have only a low thermal conductivity. Due to the essentially unchanged volumetric flow, it is possible to supply the necessary energy with the aid of the heated gas preferably to the shortest possible throughflow paths into all regions of the molded part to be formed. As a result, the time of crosslinking and thus the residence time of the molded part in the mold or in the mold can be significantly shortened. With the method according to the invention it is therefore possible to produce moldings with a higher cycle rate. As a result, the number of required molds or tools can be significantly reduced. In particular, tools connected in parallel with the method according to the invention can be used.

Weiterhin werden geeignete Vorrichtungen zur Herstellung von Formteilen beschrieben. Diese Vorrichtung umfasst ein Werkzeug mit mindestens einem Einlass und mindestens einem Auslass für ein Gas, Einrichtungen zur Bestimmung und Regelung des Volumenstroms des Gases in dem Werkzeug und Einrichtungen zur Zufuhr und Abfuhr eines erwärmten Gases in bzw. aus dem Werkzeug, wobei die Einrichtung zur Regelung des Volumenstroms derart eingerichtet ist, dass der Volumenstrom während der Vernetzung des Bindemittels mit den Fasern im Wesentlichen konstant gehalten wird. Furthermore, suitable devices for the production of moldings are described. This apparatus comprises a tool having at least one inlet and at least one outlet for a gas, means for determining and controlling the volumetric flow of the gas in the tool, and means for supplying and discharging a heated gas into and out of the tool, the means for controlling the volume flow is set up such that the volume flow during the crosslinking of the binder with the fibers is kept substantially constant.

Eine Vorrichtung kann des Weiteren ein System zur Verdichtung und gegebenenfalls Vorerwärmen des Gases aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Vorrichtung einen Wärmetauscher zur Erwärmung des Gases vor Einbringen in das Werkzeug. Die Vorrichtung kann gegebenenfalls des Weiteren ein System zur Rückführung des Gases vom Auslass des Werkzeugs zur Vorrichtung zur Erwärmung des Gases, gegebenenfalls mit einem zwischengeschalteten Speichersystem aufweisen. Die Vorrichtung kann somit ein geschlossenes System sein. Dieses geschlossene System kann gegebenenfalls einen thermisch isolierten Speicher aufweisen, in dem insbesondere in Phasen der Be- und Entladung des Werkzeugs das Gas zwischengespeichert und gegebenenfalls auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird. An apparatus may further include a system for compressing and optionally preheating the gas. In a further embodiment, the device comprises a heat exchanger for heating the gas prior to introduction into the tool. Optionally, the apparatus may further include a system for returning the gas from the outlet of the tool to the apparatus for heating the gas, optionally with an intermediate storage system. The device can thus be a closed system. This closed system may optionally have a thermally insulated memory in which, in particular in phases of loading and unloading of the tool, the gas is temporarily stored and optionally brought to a higher temperature level.

Bevorzugt sind die Einrichtungen zur Bestimmung und Regelung des Volumenstroms Systeme zur Bestimmung der Temperatur des Gases am Einlass und Auslass der Form oder Detektoren, wie Durchflusssensoren, die die Bestimmung des Volumenstroms des Gases erlauben. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung entsprechende Kontroll- und Regelungseinheiten, die auf Basis des bestimmten Volumenstroms diesen regulieren. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Werkzeug der Vorrichtung derart ausgebildet, dass sie Bohrungen, Kanäle und/oder Rohre aufweist, die gegebenenfalls der Geometrie des Formteils angepasst sind, um das Gas dem Werkzeug zuzuführen bzw. aus dem Werkzeug abzuführen. Preferably, the means for determining and controlling the volume flow are systems for determining the temperature of the gas at the inlet and outlet of the mold or detectors, such as flow sensors, which allow the determination of the volume flow of the gas. Furthermore, the device comprises corresponding control and regulating units which regulate this on the basis of the determined volume flow. In a preferred embodiment, the tool of the device is designed such that it has bores, channels and / or tubes, which are optionally adapted to the geometry of the molding to supply the gas to the tool or remove it from the tool.

Gegebenenfalls kann die Vorrichtung des Weiteren Einrichtungen zur Kühlung von zumindest dem Werkzeug aufweisen.Optionally, the device may further comprise means for cooling at least the tool.

Bevorzugt umfasst die Vorrichtung dabei zur Bereitstellung von verdichtetem Gas ein Zwangsverdichtungssystem, wie z.B. einen verdichtenden Drucklufterzeuger, der bevorzugt ölfrei arbeitet. Preferably, the apparatus comprises a forced-compression system, such as e.g. a compressing compressed air generator, which works preferably oil-free.

Des Weiteren kann ein Wärmetauscher zur Erwärmung des Gases vor Einbringen in das Werkzeug in der Vorrichtung vorhanden sein. Furthermore, a heat exchanger for heating the gas prior to introduction into the tool may be present in the device.

In einer Ausführungsform umfasst die Vorrichtung dabei mindestens zwei Werkzeugen zur Herstellung von Formteilen mit Fasern, wobei diese Werkzeuge im Gassystem parallel angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, dass bei Be- bzw. Entladung eines Werkzeugs in dem zweiten Werkzeug die Herstellung des Formteils erfolgt. In one embodiment, the device comprises at least two tools for producing molded parts with fibers, wherein these tools are arranged in parallel in the gas system. This makes it possible that during loading or unloading of a tool in the second tool, the production of the molding takes place.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung ist es möglich, die benötigte Zeit zur Formgebung des Formteils wesentlich zu reduzieren und die Anzahl der notwendigen Formen bzw. Werkzeuge deutlich zu verringern. An die Vorrichtung können natürlich auch noch ein drittes, viertes oder noch weiteres Werkzeug angeschlossen werden. With the help of this device, it is possible to substantially reduce the time required for shaping the molding and to significantly reduce the number of molds or tools required. Of course, a third, fourth or even further tool can be connected to the device.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die beschriebene Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass das erwärmte Gas schnell und gleichmäßig verteilt in das Fasermaterial eingebracht wird, um eine Formgebung zum Formteil zu ermöglichen. Dabei wird das Gas mit hoher Temperatur und unter Druck dem Werkzeug zugeführt. Der erforderliche Druck richtet sich nach den Widerständen des Systems umfassend die Werkzeuge und Anlagen sowie das Faserpaket des herzustellenden Formteils. Die Druckregelung erfolgt derart, dass ein im Wesentlichen konstanter Volumenstrom gewährleistet ist. Der maximale Volumentstrom wird durch das Faserpaket begrenzt. Bei hohem Druck kann es zu Verformungen des Faserpakets und gegebenenfalls zur Auflösung des Faserpakets kommen. Üblicherweise ist der Druck in mbar Bereich bis 3,5bar. Der Druck richtet sich nach dem vorliegenden Widerstand des sich bildenden Formteils und kann sich über die Zeit der Vernetzung erhöhen, um den Volumenstrom im Wesentlichen konstant zu halten.The method according to the invention and the device described are distinguished by the fact that the heated gas is introduced into the fiber material quickly and evenly distributed, in order to enable it to be shaped into the molded part. The gas is supplied to the tool at high temperature and under pressure. The required pressure depends on the resistances of the system comprising the tools and equipment as well as the fiber package of the molded part to be produced. The pressure control is such that a substantially constant volume flow is ensured. The maximum volume flow is limited by the fiber bundle. At high pressure, deformations of the fiber package and possibly the dissolution of the fiber package may occur. Usually, the pressure in mbar range is up to 3,5bar. The pressure depends on the existing resistance of the forming molding and can increase over the time of crosslinking in order to keep the volume flow substantially constant.

Die erfindungsgemäß hergestellten Formteile und Formkörper weisen dabei insbesondere eine akustische und/oder eine thermische Dämmung auf. Sie finden als Formteil für Abgasanlagen zur Schalldämmung oder im Fahrzeugbau ihren Einsatz. Sie sind aber auch im Bereich der thermischen und akustischen Isolation als Schallschutz für Brenner, Gebäudeisolation, Rohrleitungen, Schallschutzbrücken zur Unterbrechung der Schallausbreitung, Kaminrohrschalen etc. einsetzbar. Insbesondere im Leichtbaubereich sind die erfindungsgemäß hergestellten Formteile einsetzbar. The moldings and shaped bodies produced according to the invention in this case have in particular an acoustic and / or a thermal insulation. They are used as a molded part for exhaust systems for sound insulation or in vehicle construction. But they are also used in the field of thermal and acoustic insulation as sound insulation for burners, building insulation, piping, sound insulation bridges to interrupt the sound propagation, chimney flues etc. In particular in the lightweight sector, the moldings produced according to the invention can be used.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden weiter beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be further described below. It shows

1 – eine schematische Darstellung einer geeigneten Vorrichtung zur Formgebung eines Formteils gemäß der vorliegenden Erfindung 1 A schematic representation of a suitable device for shaping a molding according to the present invention

Unter Bezugnahme auf die 1 wird die Vorrichtung näher erläutert. With reference to the 1 the device will be explained in more detail.

Die Vorrichtung umfasst das Werkzeug aus den beiden Formen 2 mit dem auszubildenden Formteil (Faserpaket) 1 aus den Ausgangsmaterialien.Das Werkzeug 1 besitzt mindestens einen Einlass 3 und mindestens einen Auslass 4. Im Bereich des Einlasses bzw. des Auslasses sind Einrichtungen zur Bestimmung des Volumenstroms 5 angeordnet. Diese Vorrichtungen 5 sind mit der Regeleinheit 6 verbunden. Die Regeleinheit 6 regelt den Volumenstrom des erwärmten Gases, z.B. über ein Ventil 7. Das Faserpaket zur Ausbildung des Formteils 1 wird in der Form 2 zum Formteil geformt, indem das erwärmte Gas, bevorzugt erwärmte Luft, durch das Faserpaket 1 geführt wird. Mit Hilfe der Einrichtungen zur Bestimmung des Volumenstroms 5 regelt die Regeleinheit 6 den Druck und somit den Volumenstrom des erwärmten Gases derart, dass der Volumenstrom im Wesentlichen durch das Formteil unverändert bleibt. Das Gas kann dabei durch das Zwangsverdichtungssystem 8 entsprechend verdichtet werden. Gegebenenfalls kann eine Rückführung des durch die Form geführten Gases durch das Rückführsystem 9 erfolgen.The device comprises the tool of the two forms 2 with the trainee molding (fiber package) 1 from the starting materials.The tool 1 has at least one inlet 3 and at least one outlet 4 , In the area of the inlet or the outlet are devices for the determination of the volume flow 5 arranged. These devices 5 are with the control unit 6 connected. The control unit 6 regulates the volume flow of the heated gas, eg via a valve 7 , The fiber package for the formation of the molding 1 will be in the form 2 molded to the molding by the heated gas, preferably heated air through the fiber package 1 to be led. With the help of the devices for the determination of the volume flow 5 regulates the control unit 6 the pressure and thus the volume flow of the heated gas such that the volume flow remains substantially unchanged by the molding. The gas can thereby through the forced compression system 8th be compacted accordingly. Optionally, a return of the guided through the mold gas through the feedback system 9 respectively.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Formteil molding
22: Form shape
33: Einlass inlet
44: Auslass outlet
55: Einrichtung zur Bestimmung des Volumenstroms Device for determining the volume flow
66: Regeleinheit zur Bestimmung des Volumenstroms Control unit for determining the volumetric flow
77: Regler des Volumenstroms Volume flow controller
88th: Zwangsverdichtungssystem Forced Compaction System
99: Rückführsystem Feedback system

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Formteils mit Fasern, wobei die Fasern mit Bindemittel benetzt werden, die benetzten Fasern in ein Werkzeug zur Formgebung eingebracht werden und die mit Bindemittel benetzten Fasern mit einem Gas durchströmt werden, um eine Vernetzung des Bindemittels zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, dass während der Vernetzung das durch die benetzten Fasern geleitete Gas mit einem im Wesentlichen unveränderten Volumenstrom des Gases durch das durch die Fasern gebildete Formteil während der Vernetzung geleitet wird. A process for producing a molded article with fibers, wherein the fibers are wetted with binder, the wetted fibers are introduced into a mold for shaping and the fibers wetted with binder are flowed through by a gas, in order to achieve cross-linking of the binder, characterized in that during cross-linking, the gas passed through the wetted fibers is passed with a substantially unchanged volume flow of the gas through the molded part formed by the fibers during the cross-linking.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck am Einlass des Werkzeugs über die Zeit der Vernetzung erhöht wird.A method according to claim 1, characterized in that the pressure at the inlet of the tool is increased over the time of crosslinking.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck am Auslass des Werkzeugs während der Vernetzung im Wesentlichen konstant gehalten wird. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure at the outlet of the tool during the cross-linking is kept substantially constant.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Luft ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas is air.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit hoher Temperatur, insbesondere mit über 200°C in das Werkzeug eingebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas is introduced at high temperature, in particular at over 200 ° C in the tool.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas durch mindestens zwei Einlässe und/oder mindestens zwei Auslässe des Werkzeugs zugeführt bzw. aus dem Werkzeug abgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas is supplied through at least two inlets and / or at least two outlets of the tool or removed from the tool.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit einem Zwangsverdichtungssystem im vorgewärmten Zu-stand bereitgestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the gas is provided with a forced compression system in the preheated state.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das vorgewärmte Gas in einem Wärmetauscher auf eine Temperatur von 200°C bis 500°C erwärmt und in das Werkzeug eingebracht wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the preheated gas is heated in a heat exchanger to a temperature of 200 ° C to 500 ° C and introduced into the tool.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenstrom durch Bestimmung der Temperatur des Gases am Einlass und Auslass geregelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the volume flow is controlled by determining the temperature of the gas at the inlet and outlet.

Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern anorganische Fasern, insbesondere Schlacken-, Gesteins- oder Glasfasern sind, bevorzugt sind die Fasern ausgewählt aus Glasfasern und Mineralwolle und Gemischen hiervon.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fibers are inorganic fibers, in particular slag, rock or glass fibers, preferably the fibers are selected from glass fibers and mineral wool and mixtures thereof.