DE10238996A1

DE10238996A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Schichtkörpers

Info

Publication number: DE10238996A1
Application number: DE2002138996
Authority: DE
Inventors: Hans-Georg Dipl.-Ing. Frenzel
Original assignee: Hansa Industrie Mixer GmbH and Co KG
Current assignee: Hansa Industrie Mixer GmbH and Co KG
Priority date: 2002-08-24
Filing date: 2002-08-24
Publication date: 2004-03-04

Abstract

Bei der Endlosherstellung eines Schichtkörpers, insbesondere einer Faserplatte, werden lose Fasern kontinuierlich zu einem bahnförmigen Vlies gelegt und Bindemittel für die Fasern, insbesondere härtbares Bindemittel, als Schaum bereitgestellt und auf die freie Oberfläche des bahnförmigen Vlieses kontinuierlich als Schicht aufgebracht. DOLLAR A Das bahnförmige Vlies wird während seiner kontinuierlichen Abführung aus dem Bereich, in welchem der Schaum als Schicht aufgebracht wird, einer negativen Beschleunigung ausgesetzt und dabei zu einem Schichtkörper mit vergrößerter Dicke ausgestaucht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung, insbesondere Endlosherstellung, eines Schichtkörpers, insbesondere einer Faserplatte, bei dem lose Fasern kontinuierlich zu einem bahnförmigen Vlies gelegt werden und Bindemittel für die Fasern, insbesondere härtbares Bindemittel, als Schaum bereitgestellt und auf die freie Oberfläche des bahnförmigen Vlies kontinuierlich als Schicht aufgebracht wird.

Es ist bekannt, lose Fasern kontinuierlich zu einem bahnförmigen Vlies zu legen und durch Schaumauftrag auf das Vlies mit Hilfe einer Breitflachdüse zu binden, bzw. zu verfestigen. Der Herstellung geschäumter Bindemittel dienen übliche dynamische Schaumgeneratoren.

Vorrichtungen, die die Fasern, welche lose in einem Vorratsschacht liegen und diesem kontinuierlich neu zugeführt werden, als dünnes Vlies in der gewünschten Breite auf einen Stetigförderer, insbesondere einen Gurtförderer legen, dessen Fördergeschwindigkeit variabel ist, werden bei der Durchführung der Herstellung von Schichtkörpern, die aus einem Vlies mit Bindemittelbeschichtung bestehen, verwendet.

Bei den Fasern zur Bildung der Vliese handelt es sich um lockere, nicht gebundene oder verwebte Fasern. Diese werden mit dem Bindemittel, das in Form von Schaum vorliegt, aneinander gebunden und zu einem Schichtkörper geformt. Das Problem bei der Verwendung von verschäumten Bindemitteln besteht in der Benetzung der lockeren nicht gebundenen Fasern in der Tiefe des Vlies mit dem Schaum, ohne daß dessen Struktur, beispielsweise durch Platzen der Schaumbläschen, bei einer Weiterverarbeitung nach dem Bindemittelauftrag auf das Vlies schwerwiegend geschädigt und unbrauchbar wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem der Schaum so vorsichtig weiterverarbeitet wird, daß seine Struktur erhalten bleibt und die Schaumblasen nicht kollabieren.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 6.

Vorrichtungsmäßig wird die Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst, wobei sich vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens aus den Unteransprüchen 8 bis 10 ergeben.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mit der Vorrichtung lose Naturfasern mit Hilfe von verschäumtem Kleber oder Binder so gebunden, daß ein Schichtkörper mit definierter Schichtdicke hergestellt ist. Der Schichtkörper aus einem Gemisch von Schaum und Fasern kann in einer Vorrichtung abschließend getrocknet oder stabilisiert werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Vorprodukt hergestellt, nämlich ein Vlies, das den Vliesleger bereits in der gewünschten Bahnbreite oder Arbeitsbreite verläßt und anschließend mit Hilfe eines Stetigförderers, insbesondere eines Gurtförderers, unter der Breitflachdüse einer Verschäumungsstation vorbeigeführt wird. Mit der Breitflachdüse wird das Vlies in der gewünschten Bahnbreite oder Arbeitsbreite mit dem verschäumten Kleber oder Bindemittel beschichtet und das so gebildete Vorprodukt liegt dann bereits in der gewünschten Bahnbreite oder Arbeitsbreite vor, so daß an der Breite des fertigen Produktes letztlich keinerlei weitere Änderungen vorgenommen werden müssen. Das Vorprodukt entspricht noch nicht dem gewünschten fertigen Schichtkörper, da eine Vermischung von Vliesfasern und Schaum noch nicht erfolgte. In der Regel verhindert eine geringe Feuchte der Fasern ein schnelles Eindringen von Schaum in das Vlies. Lediglich während einer Verweilzeit auf dem Gurt oder Band des Stetigförderers kann Feuchtigkeit aus dem Schaum aus Kleber oder Binder die Fasern benetzen. Erfindungsgemäß wird dieser Vorgang nunmehr beschleunigt durch eine gezielte Vermischung der Vliesfasern mit dem Schaum aus Kleber oder Binder. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das mit Schaum beschichtete Vlies während seiner Abführung aus dem Schaum – Auftragsbereich, also nach dem Passieren der Breitflachdüse, einer negativen Beschleunigung ausgesetzt wird. Diese negative Beschleunigung bzw. Rbbremsung des beschichteten bahnförmigen Vlies führt zu seiner Aufstauchung in einem bestimmten Bereich, wodurch Fasern und Schaum zum einen innig vermischt werden und zum anderen aber auch die Schichtdicke des gebildeten Schichtkörpers gezielt beeinflußbar ist. Im Aufstauchungsbereich, bewirkt durch die negative Beschleunigung, vergrößert sich die Schichtdicke.

Vorrichtungsmäßig wird die erfindungsgemäße negative Beschleunigung erreicht an einer Übergabestelle, in welcher das beschichtete Vlies von einem ersten Stetigförderer auf einen zweiten Stetigförderer übergeben wird. Der zweite Stetigförderer transportiert das übergebene Produkt langsamer aus dem Übergabebereich ab, als es durch den ersten Stetigförderer dem Übergabebereich zugeführt wird. Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten sind einstellbar. So läuft z. B. der zweite Stetigförderer aufgrund einer nachgeschalteten Trocknungsstation, wie z. B. einem Durchlaufofen, mit einer Geschwindigkeit von zwei Metern pro Minute und der erste Stetigförderer, der das Vorprodukt vom Vliesleger heranführt, mit einer Geschwindigkeit von 20 Metern pro Minute. Der gebildete fertige Schichtkörper ist dann um ca. den Faktor 10 dicker als das Vorprodukt, das vom ersten Stetigförderer der Übergabestelle zum zweiten Stetigförderer zugeführt wird.

Die gewünschte Schichtdicke des Körpers kann durch Veränderung des Verhältnisses der beiden Geschwindigkeiten ohne weiteres verändert werden.

Durch die erfindungsgemäß vorgenommene negative Beschleunigung muß sich das Vorprodukt, das Vlies mit der Schaumoberfläche, notwendigerweise aufwerfen und zu einer Bahn mit einer größeren Dicke aufstauchen. Dabei vermischen sich die Fasern des Vlies innig mit dem Schaum bzw. lagern sich die Fasern in den Schaum ein. Folglich wird mit besonderem Vorteil der Schaum so vorsichtig weiterverarbeitet, daß die Schaumstruktur erhalten bleibt und die Schaumblasen nicht kollabieren.

Als Kleber oder Bindemittel können pumpfähige Medien, insbesondere Stärke und Latex, aber auch andere Mittel wie Acrylate und Polyurethane verwendet werden. Solche Kleber oder Bindemittel können in an sich bekannter Weise in einer Verschäumungsstation mit einem dynamischen Schaumgenerator verschäumt werden, wobei der Schaumauftrag auf das Vlies mit Hilfe einer sich über den ersten Stetigförderer erstreckenden Breitflachdüse erfolgt.

Die auf das Vlies mit Hilfe der Breitflachdüse aufgetragene dünne Schicht kann in ihrer Schichtdicke verändert werden, z. B. durch die Leistung des Schaumgenerators der Verschäumungsstation.

Als Fasern, die dem Vliesleger lose und kontinuierlich zugeführt werden und vom Vliesleger als Vlies auf dem ersten Stetigförderer abgelegt werden, können Naturfasern und / oder Kunstfasern in unterschiedlicher Länge vorgesehen sein. Durch unterschiedliche Faserlängen und Faserqualitäten unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Binders oder Klebers für die Fasern, können Schichtkörper mit sehr verschiedenen Verhalten hergestellt werden. Die fertigen Schichtkörper können feste Platten sein. Es ist jedoch auch möglich, weiche elastische Platten herzustellen. In den festen Schichtkörpern bzw. Platten sind die Fasern im Schaum eingebettet und so fixiert, daß die Fasern ähnlich einer Armierung den Schichtkörper stabilisieren können. Bei den weichen Platten werden die Fasern durch den Binder oder Kleber benetzt und miteinander so verbunden, daß die eigene Elastizität der Fasern erhalten bleibt, durch die Verbindung mit anderen Fasern jedoch unterstützt und verstärkt wird. Auf ein aus solchen Fasern gelegtes Vlies wird der Binder oder Kleber als Schaumschicht gelegt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann nunmehr die Vermischung durch gesteuertes Auf stauchen gezielt beeinflußt werden, so daß sich entweder harte oder weiche Schichtkörper ergeben.

Die Schichtkörper können zu Platten zerschnitten werden, die sich beispielsweise zu Isolier- oder Dämmzwecken verwenden lassen.

Ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung zur Herstellung erfindungsgemäßer Schichtkörper ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.
Die Zeichnung zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Vliesleger 1, der zugeführte lose Einzelfasern als Vlies auf den Gurt 2 eines ersten Stetigförderers 3 legt. Die Schicht aus losen Fasern auf dem Gurt 2 ist durch Punkte 4 angedeutet. Läuft der Stetigförderer 3 in Richtung des Pfeils 5, transportiert er die gelegten losen Fasern 4 unter einer Breitflachdüse 6 hindurch. Der Breitflachdüse 6 wird von einer nicht weiter dargestellten Verschäumungsstation, die einen dynamischen Schaumgenerator umfaßt, in an sich bekannter Weise verschäumtes Bindemittel zugeführt. Die Breitflachdüse 6 trägt eine Schicht 7 vorbestimmter Dicke auf die zu einem Vlies auf den Gurt 2 des Stetigförderers 3 gelegten Fasern 4 auf. Diese Schicht 7 ist durch Kreuzschraffur angedeutet.
Das so beschichtete Vlies gelangt in den durch strichpunktierte Linie eingekreisten Übergabebereich 8. Dort wird das beschichtete Vlies, das Vorprodukt, von dem ersten Stetigförderer 3 auf einen zweiten Stetigförderer 9 übergeben.
Der erste Stetigförderer 3 läuft z. B. mit einer Bahngeschwindigkeit „V" von etwa 20 bis 30 Metern pro Minute.
Der zweite Stetigförderer 9 läuft dagegen wesentlich langsamer, nämlich nur mit einer Bahngeschwindigkeit „V" von etwa zwei bis vier Meter pro Minute.
Im Übergabebereich 8 erfolgt deshalb eine negative Beschleunigung bzw. Abbremsung des rasch herangeführten beschichteten Vlies, so daß sich das Vlies im Übergabebereich staucht und verwirft.
Durch diese Stauchung erfolgt ein gezieltes Vermischen der Fasern mit dem beschichteten Schaum aus Bindemittel, so daß auf dem zweiten Stetigförderer 9 ein Schichtkörper 10 vorliegt, der bereits in etwa dem Endprodukt entspricht.
Mit 11 ist eine Kompressionswalze bezeichnet, mit der sich die Oberfläche des gebildeten Schichtkörpers 10 noch bearbeiten, z. B. verdichten läßt, wenn dies gewünscht ist.
Der gebildete Schichtkörper 10 wird vom zweiten Stetigförderer 9 schließlich noch auf einen dritten Stetigförderer 12, ein sogenanntes Ofenband, übergeben, der den Schichtkörper 10 durch eine Trocknungsstation 13, z. B. Mikrowellenofen, transportiert, in welchem eine Fixierung durch Wärme bzw. Feuchtigkeitsentzug erfolgt.
Nach Verlassen des dritten Stetigförderers, des Ofenbandes, kann der Schichtkörper beliebig weiter verarbeitet werden.

Claims

Verfahren zur Herstellung, insbesondere Endlosherstellung, eines Schichtkörpers, insbesondere einer Faserplatte, bei dem lose Fasern kontinuierlich zu einem bahnförmigen Vlies gelegt werden und Bindemittel für die Fasern, insbesondere härtbares Bindemittel, als Schaum bereitgestellt und auf die freie Oberfläche des bahnförmigen Vlies kontinuierlich als Schicht aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß das bahnförmige Vlies während seiner kontinuierlichen Abführung aus dem Bereich, in welchem der Schaum als Schicht (7) aufgebracht wird, einer negativen Beschleunigung. ausgesetzt und dabei zu einem Schichtkörper (10) mit vergrößerter Dicke aufgestaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bereitstellung des Schaums ein Schaumgenerator verwendet wird, und daß die Dicke der auf das Vlies aufgetragenen Schicht (7) aus Schaum durch Veränderung der Kapazität des Schaumgenerators bewirkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete bahnförmige Vlies der negativen Beschleunigung ausgesetzt wird, solange der als Schicht (7) auf das Vlies aufgetragene Schaum noch nicht erhärtet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abführung des bahnförmigen Vlies Stetigförderer (3, 9) verwendet werden, wobei zum Transport des bahnförmigen Vlies durch eine Beschichtungsstation ein erster Stetigförderer (3) verwendet wird, dessen Förderweg von einem zweiten Stetigförderer (9) verlängert wird, und daß der zweite Stetigförderer (9) mit einer gegenüber dem ersten Stetigförderer (3) um einen vorbestimmten Wert niedrigeren Fördergeschwindigkeit bewegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß vorbestimmte Fördergeschwindigkeiten der Stetigförderer eingestellt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der gebildete Schichtkörper (10) der Einwirkung eines Trocknungsprozesses unterworfen wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet einen an sich bekannten Vliesleger (1) mit einem ersten Stetigförderer (3); durch eine Verschäumungsstation für Bindemittel; durch eine den Bindemittelschaum als Schicht (7) auf das auf dem ersten Stetigförderer (3) gelegte Vlies gebende Beschichtungsstation, und durch einen sich an den ersten Stetigförderer (3) in Förderrichtung anschließenden, jedoch langsamer laufenden zweiten Stetigförderer (9).
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste (3) und der zweite Stetigförderer (9) als Gurtförderer ausgebildet sind.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtungsstation wenigstens eine Breitflachdüse (6) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trocknungsstation (13) vorgesehen ist, insbesondere ein vom gebildeten Schichtkörper (10) kontinuierlich durchlaufener Mikrowellenofen.