EP3409457B1 - Hochdrucklaminat-herstellanlage zur herstellung von hochdrucklaminat und entsprechendes betriebsverfahren. - Google Patents

Hochdrucklaminat-herstellanlage zur herstellung von hochdrucklaminat und entsprechendes betriebsverfahren. Download PDF

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EP3409457B1
EP3409457B1 EP17173279.5A EP17173279A EP3409457B1 EP 3409457 B1 EP3409457 B1 EP 3409457B1 EP 17173279 A EP17173279 A EP 17173279A EP 3409457 B1 EP3409457 B1 EP 3409457B1
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thermal oil
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laminate
pressing device
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/34—Heating or cooling presses or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B5/00—Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups
    • B30B5/04—Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups wherein the pressing means is in the form of an endless band
    • B30B5/06—Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups wherein the pressing means is in the form of an endless band co-operating with another endless band
    • B30B5/062—Presses characterised by the use of pressing means other than those mentioned in the preceding groups wherein the pressing means is in the form of an endless band co-operating with another endless band urged by directly-acting fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a high-pressure laminate production plant according to the preamble of claim 1.
  • the air cushion serves to transfer the pressing force from the pressing device to the circulating press belt.
  • a leakage flow of compressed air escaping between the press device and the press belt is unavoidable and is compensated for by supplied compressed air.
  • the air cushion always has essentially the same pressure.
  • the compressed air that is fed in is heated. This is done using the thermal oil with which the press belt is heated, for example by means of the pressing device.
  • a double belt press in which a heating plate is arranged in a pressure chamber in which there is an overpressure.
  • the heating plate is heated with thermal oil.
  • An air cushion is formed between the heating plate and the rotating pressure plate, which is formed with compressed air which is supplied through the heating plate, so that the compressed air heats up as it passes through the heating plate.
  • the object of the invention is to improve such a high-pressure laminate production plant.
  • the invention solves the problem with a high-pressure laminate production plant with the features of claim 1 and the method according to the independent method claim 4.
  • thermal oil is a flammable, water-polluting liquid
  • ignition of the thermal oil and thus the occurrence of a fire and also environmentally hazardous effects can only be ruled out with strong safety precautions.
  • electric compressed air heating system this danger does not exist here.
  • Another advantage is that the compressed air heating system can be particularly compact. Electric heaters can be built with a high power density, reducing space requirements. However, this advantage is often not the focus.
  • the compressed air temperature of the compressed air can be set particularly precisely and independently of the offered thermal oil temperature of the thermal oil.
  • the compressed air source preferably has a temperature control, which could also be referred to as a separating device and which is set up to regulate the compressed air temperature to a predetermined target temperature.
  • the high-pressure laminate production plant is understood to mean a device that is not only theoretically suitable for producing a high-pressure laminate, but is specially designed to produce high-pressure laminate.
  • a double-belt press is understood to mean, in particular, a press in which the laminate fabric to be pressed is pressed between two circulating press belts.
  • the press belts are preferably made of metal or a metal alloy, in particular stainless steel.
  • the compressed air heating system is designed to regulate a compressed air temperature of the compressed air to a predetermined target temperature.
  • the compressed air heating system can have a PID controller or a PI controller, for example.
  • the compressed air source is designed to deliver compressed air with at least 3 MPa (30 bar), so that a high compressive force can be applied to the circulating press belt.
  • At least one electrical heating element heats the compressed air by at least 90% based on the heating capacity. In other words, at most 10% of the temperature increase after a compressor of the compressed air source and before the air bag does not result from the electric heating element. In particular, the compressed air is only heated electrically. This has the advantages described above.
  • the high-pressure laminate production system has a thermal oil heating system that is set up to heat the pressing device and has a thermal oil supply for supplying hot thermal oil to the pressing device and a thermal oil discharge for discharging colder thermal oil from the pressing device. Since heating with electricity is more expensive, the specialist usually tries to avoid heating with electricity. In the present case, this disadvantage is overcompensated by the significantly increased security.
  • the thermal oil heating system has a maximum permissible thermal oil operating pressure. This operating pressure is known for every thermal oil heating system and represents the pressure that must not be exceeded. For example, a machine control for regulating or controlling the thermal oil heating system is designed in such a way that this pressure is not exceeded.
  • the thermal oil heating system has a pressure relief valve that opens above the maximum permissible thermal oil operating pressure. It is favorable if the thermal oil pressure under which the thermal oil is is lower, in particular by at least 2.0 MPa lower, than the pressure under which the compressed air is in the air cushion.
  • the invention also solves the problem with a method for operating a high-pressure laminate production plant according to the invention.
  • the compressed air is heated electrically by means of the at least one electric heating element.
  • Figure 1a shows a high-pressure laminate production system 10 according to the invention, which has a laminate fabric production device 12 for producing a laminate fabric 14 from a plurality of webs 16.1, 16.2,... .
  • the webs are made, for example, of paper impregnated with resin.
  • a web can also be a core of wood fibers.
  • a double belt press 18 which has a first press belt 20 and a second press belt 22 , is arranged downstream of the laminate fabric manufacturing device 12 in a material flow direction M. The first press belt 20 is pressed towards the second press belt 22 and thus towards the laminated structure 14 by means of a pressing device 24 .
  • An air cushion 28 is formed between the pressing elements 26 . i , the pressing device 24 and the first press belt 20 .
  • the pressing elements 26.i have peripheral lips, in particular made of Teflon, which reduce the leakage flow of compressed air out of the air cushion 28.
  • the high-pressure laminate manufacturing system 10 has a compressed air source 30 which has a compressor 32 and a compressed air heating system 34 .
  • the compressed air heating system has an electric heating element 36 which is connected to a controller 38 .
  • the controller 38 is connected to a temperature sensor 40, by means of which the temperature T 42 of compressed air 42 can be measured.
  • the compressed air 42 is circulated by means of a fan 44 and flows from a pressing element, for example the pressing element 36.1, which is assigned to the first press belt 20, to a pressing element, in the present case the pressing element 26.4, which is assigned to the second press belt 22 and up exerting this pressure. Due to the circulation by the fan 44, the compressed air 42 constantly flows past the temperature sensor 40 and the heating element 36 and is tempered to a predetermined target temperature Tsoii.
  • the pressure p 42 can be adjusted by means of a pressure control valve 56 .
  • the double-belt press 18 includes a first infeed roller 46 and a second infeed roller 48, both of which are charged with hot thermal oil from a thermal oil heating system 50. The same applies to a first outlet roller 52 and a second outlet roller 54.
  • the pressing elements 26.i are heated by means of thermal oil.
  • a thermal oil pressure p T is lower than the pressure p 42 , for example by at least 1 MPa.
  • FIG. 1b a compressed air heating system not according to the invention is shown, in which the compressed air 42 is heated by means of the thermal oil of the thermal oil heating system 50 .

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hochdrucklaminat-Herstellanlage gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Bei derartigen Anlagen zur Herstellung von Hochdrucklaminat, die beispielsweise aus der EP 0 347 936 bekannt sind, dient das Luftkissen zur Übertragung der Presskraft von der Pressvorrichtung auf das umlaufende Pressband. Ein Leckagestrom an Druckluft, die zwischen der Pressvorrichtung und dem Pressband entweicht, ist unvermeidlich und wird durch zugeführte Druckluft ausgeglichen. Auf diese Weise hat das Luftkissen stets im Wesentlichen den gleichen Druck. Beispielsweise um den Wärmeübergang von der Pressvorrichtung in das Pressband zu erleichtern und/oder eine Abkühlung des Pressbands zu verhindern, wird die nachgeführte Druckluft erhitzt. Das geschieht mittels des Thermoöls, mit dem das Pressband, beispielsweise mittels der Pressvorrichtung, beheizt wird.
  • Aus der DE 37 09 958 A1 ist eine Doppelbandpresse bekannt, bei der eine Heizplatte in einem Druckraum angeordnet ist, in dem ein Überdruck herrscht. Die Heizplatte wird mit Thermoöl beheizt. Zwischen der Heizplatte und dem umlaufenden Pressblech ist ein Luftkissen ausgebildet, das mit Druckluft gebildet wird, die durch die Heizplatte zugeführt wird, sodass sich die Druckluft beim Durchtreten durch die Heizplatte erwärmt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Hochdrucklaminat-Herstellanlage zu verbessern.
  • Die Erfindung löst das Problem durch eine Hochdrucklaminat-Herstellanlage mit den Merkmalen von Anspruch 1 und das Verfahren nach dem unabhängigen Verfahrensanspruch 4.
  • Vorteilhaft an einer derartigen Hochdrucklaminat-Herstellanlage ist, dass sie eine besonders hohe Betriebssicherheit aufweist. Bisher war stets davon ausgegangen worden, dass die bekannte Erhitzung der Druckluft mittels Thermoöls unproblematisch ist. Dass die Beheizung der Druckluft mittels des Thermoöls überhaupt eine Gefahr darstellen könnte, war bislang nicht bekannt. Eine Gefahren-Analyse hat jedoch gezeigt, dass dieses Vorgehen ein Risiko darstellen kann. So ist der Druck, unter dem die Druckluft steht, in der Regel deutlich größer als der Thermoöl-Druck, unter dem das Thermoöl steht. Das führt dazu, dass eine mögliche Leckage im Wärmetauscher zwischen der Druckluft und dem Thermoöl zu einem Eindringen der Druckluft in das Thermoöl führen würde. Dieser erhöhte Druck im Thermoöl kann den zulässigen Betriebsdruck thermoölseitig überschreiten und letztendlich zu Leckagen an Komponenten des Thermalölsystem führen. Da es sich bei dem Thermoöl um eine brennbare, wassergefährdende Flüssigkeit handelt, kann eine Entzündung des Thermoöls und damit das Entstehen eines Brandes und auch umweltgefährdende Auswirkungen nur mit starken Sicherheitsvorkehrungen ausgeschlossen werden. Durch das Verwenden einer elektrischen Druckluftheizanlage ist diese Gefahr hier nicht gegeben.
  • Ein weiterer Vorteil ist, dass die Druckluftheizanlage besonders kompakt aufgebaut sein kann. Elektrische Heizelemente können mit einer hohen Leistungsdichte gebaut werden, sodass der Platzbedarf verringert wird. Dieser Vorteil steht häufig jedoch nicht im Vordergrund.
  • Vorteilhaft ist zudem, dass die Drucklufttemperatur der Druckluft besonders genau und unabhängig von der angebotenen Thermoöl-Temperatur des Thermoöls eingestellt werden kann. Dazu weist die Druckluftquelle vorzugsweise eine Temperierung auf, die auch als Separiervorrichtung bezeichnet werden könnte und die eingerichtet ist zum Regeln der Drucklufttemperatur auf eine vorgegebene Soll-Temperatur.
  • Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung wird unter der Hochdrucklaminat-Herstellanlage eine Vorrichtung verstanden, die nicht nur theoretisch zum Herstellen eines Hochdrucklaminats geeignet ist, sondern die speziell dazu ausgebildet ist, Hochdrucklaminat herzustellen.
  • Unter einer Doppelbandpresse wird insbesondere eine Presse verstanden, bei der das zu pressende Laminatgelege zwischen zwei umlaufenden Pressbändern gepresst wird. Die Pressbänder sind vorzugsweise aus Metall oder einer Metalllegierung, insbesondere aus Edelstahl, gefertigt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Druckluftheizanlage zum Regeln einer Druckluft-Temperatur der Druckluft auf eine vorgegebene Soll-Temperatur ausgelegt. Dazu kann die Druckluftheizanlage beispielsweise ein PID-Regler oder ein PI-Regler aufweisen.
  • Nach der Erfindung ist die Druckluftquelle zum Abgeben von Druckluft mit zumindest 3 MPa (30 bar) ausgebildet, somit kann eine hohe Druckkraft auf das umlaufende Pressband aufgebracht werden. Der hohe Druck, unter dem die Druckluft steht, führt jedoch zum oben genannten, bisher unbekannten Sicherheitsrisiko.
  • Günstig ist es, wenn zumindest ein elektrisches Heizelement die Druckluft zu zumindest 90 % bezogen auf die Heizleistung aufheizt. In anderen Worten resultieren höchstens 10 % der Temperaturerhöhung hinter einem Kompressor der Druckluftquelle und vor dem Luftkissen nicht vom elektrischen Heizelement. Insbesondere wird die Druckluft ausschließlich elektrisch erhitzt. Das hat die oben beschriebenen Vorteile.
  • Die Hochdrucklaminat-Herstellanlage weist eine Thermoöl-Heizanlage auf, die eingerichtet ist zum Beheizen der Pressvorrichtung und die eine Thermoöl-Zuführung zum Zuführen von heißem Thermoöl zur Pressvorrichtung sowie eine Thermoöl-Abführung zum Abführen von kälterem Thermoöl von der Pressvorrichtung aufweist. Da das Heizen mit Strom teurer ist, versucht der Fachmann in der Regel, das Heizen mit Strom zu vermeiden. Im vorliegenden Fall wird dieser Nachteil durch die deutlich erhöhte Sicherheit überkompensiert.
  • Die Thermoöl-Heizanlage hat einen maximal zulässigen Thermoöl-Betriebsdruck. Dieser Betriebsdruck ist für jede Thermoöl-Heizanlage bekannt und stellt denjenigen Druck dar, der nicht überschritten werden darf. Beispielsweise ist eine Maschinensteuerung zur Regelung oder Steuerung der Thermoöl-Heizanlage so ausgebildet, dass dieser Druck nicht überschritten wird. Zusätzlich besitzt die Thermoöl-Heizanlage ein Überdruckventil, das oberhalb des maximal zulässigen Thermoöl-Betriebsdrucks öffnet. Günstig ist es, wenn der Thermoöl-Druck, unter dem das Thermoöl steht, kleiner ist, insbesondere um zumindest 2,0 MPa kleiner, als der Druck, unter dem die Druckluft im Luftkissen steht.
  • Die Erfindung löst das Problem zudem durch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hochdrucklaminat-Herstellanlage. Insbesondere erfolgt das Aufheizen der Druckluft elektrisch mittels des zumindest einen elektrischen Heizelements.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
    • Figur 1
    in der Teilfigur 1a ein Flussdiagramm einer erfindungsgemäßen Hochdrucklaminat-Herstellanlage und in der Teilfigur 1b einen Ausschnitt durch ein Flussdiagramm einer Hochdrucklaminat-Herstellanlage gemäß dem Stand der Technik.
  • Figur 1a zeigt eine erfindungsgemäße Hochdrucklaminat-Herstellanlage 10, die eine Laminatgelege-Herstellvorrichtung 12 zum Herstellen eines Laminatgeleges 14 aus mehreren Bahnen 16.1, 16.2,... . Die Bahnen bestehen beispielsweise aus mit Harz imprägniertem Papier. Eine Bahn kann zudem ein Kern aus Holzfasern sein. In einer Materialflussrichtung M hinter der Laminatgelege-Herstellvorrichtung 12 ist eine Doppelbandpresse 18 angeordnet, die ein erstes Pressband 20 und ein zweites Pressband 22 aufweist. Das erste Pressband 20 wird mittels einer Pressvorrichtung 24 auf das zweite Pressband 22 zu und damit auf das Laminatgelege 14 zu gedrückt. Die Pressvorrichtung 24 kann zwei oder mehr Presselemente 26 aufweisen, die einzeln und damit relativ zueinander und zudem einzeln und/oder kollektiv relativ zum ersten Pressband 20 verstellbar sind, sodass eine Presskraft F26 einstellbar ist, mit der das einzelne Presselement 26.i (i = 1, 2, ...) auf das erste Pressband 20, 24 drückt.
  • Zwischen den Presselementen 26.i, der Pressvorrichtung 24 und dem ersten Pressband 20 ist ein Luftkissen 28 ausgebildet. Die Presselemente 26.i besitzen umlaufende Lippen, insbesondere aus Teflon, die den Leckstrom an Druckluft aus dem Luftkissen 28 heraus vermindern.
  • Die Hochdrucklaminat-Herstellanlage 10 weist eine Druckluftquelle 30 auf, die einen Kompressor 32 und eine Druckluftheizanlage 34 hat. Die Druckluftheizanlage besitzt ein elektrisches Heizelement 36, das mit einer Regelung 38 verbunden ist. Die Regelung 38 ist mit einem Temperaturfühler 40 verbunden, mittels dem die Temperatur T42 von Druckluft 42 messbar ist.
  • Die Druckluft 42 wird mittels eines Ventilators 44 im Kreis geführt und strömt von einem Presselement, beispielsweise dem Presselement 36.1, das dem ersten Pressband 20 zugeordnet ist, zu einem Presselement, im vorliegenden Fall dem Presselement 26.4, das dem zweiten Pressband 22 zugeordnet ist und auf dieses Druck ausübt. Aufgrund der Umwälzung durch den Ventilator 44 strömt die Druckluft 42 ständig am Temperaturfühler 40 und am Heizelement 36 vorbei und wird auf eine vorgegebene Soll-Temperatur Tsoii temperiert. Ein Druck p42 beträgt beispielsweise p42 = 3 MPa bis p42 = 7 MPa. Der Druck p42 ist mittels eines Druckregelventils 56 einstellbar.
  • Die Doppelbandpresse 18 umfasst eine erste Einlaufrolle 46 und eine zweite Einlaufrolle 48, die beide mit heißem Thermoöl aus einer Thermoöl-Heizanlage 50 beschickt werden. Das gleiche gilt für eine erste Auslaufrolle 52 und eine zweite Auslaufrolle 54. Zudem sind die Presselemente 26.i mittels Thermoöl beheizt. Ein Thermoöl-Druck pT ist kleiner als der Druck p42, beispielsweise um zumindest 1 MPa.
  • In der Figur 1b ist eine nicht-erfindungsgemäße Druckluftheizanlage gezeigt, bei der die Druckluft 42 mittels des Thermoöls der Thermoöl-Heizanlage 50 beheizt wird. Bezugszeichenliste
    10 Hochdrucklaminat-Herstellanlage Tsoii Soll-Temperatur
    12 Laminatgelege-Herstellvorrich-tung p42 Druck der Druckluft
    pT Thermoöl-Druck
    14 Laminatgelege T42 Druckluft-Temperatur
    16 Bahnen
    18 Doppelbandpresse
    20 erstes Pressband
    22 zweites Pressband
    24 Pressvorrichtung
    26 Presselement
    28 Luftkissen
    30 Druckluftquelle
    32 Kompressor
    34 Druckluftheizanlage
    36 Heizelement
    38 Regelung
    40 Temperaturfühler
    42 Druckluft
    44 Ventilator
    46 erste Einlaufrolle
    48 zweite Einlaufrolle
    50 Thermoöl-Heizanlage
    52 erste Auslaufrolle
    54 zweite Auslaufrolle
    56 Druckregelventil
    F26 Presskraft
    i Laufindex
    M Materialflussrichtung

Claims (4)

  1. Hochdrucklaminat-Herstellanlage (10) zur Herstellung von Hochdrucklaminat mit
    (a) einer Laminatgelege-Herstellvorrichtung (12) zum Herstellen eines Laminatgeleges (14) und
    (b) einer Doppelbandpresse (18), die
    (i) angeordnet ist zum Verpressen des Laminatgeleges (14) zu Hochdrucklaminat und
    (ii) zumindest ein Pressband (20),
    (iii) eine Pressvorrichtung (24) zum Drücken des Pressbands (20) auf das Laminatgelege (14) zu und
    (iv) eine Druckluftquelle (30), die angeordnet ist zum Ausbilden eines Luftkissens (28) zwischen der Pressvorrichtung (24) und dem Pressband (20), aufweist,
    (c) wobei die Druckluftquelle (30) eine Druckluftheizanlage (34) zum Aufheizen der Druckluft (42) besitzt, und
    (d) wobei die Druckluftheizanlage (34) zumindest ein elektrisches Heizelement (36) zum elektrischen Aufheizen der Druckluft (42) aufweist,
    gekennzeichnet durch
    (e) eine Thermoöl-Heizanlage (50), die
    angeordnet ist zum Beheizen der Pressvorrichtung (24) und
    eine Thermoöl-Zuführung zum Zuführen von heißem Thermoöl zur Pressvorrichtung (24) und eine Thermoöl-Abführung zum Abführen von kälterem Thermoöl von der Pressvorrichtung (24) aufweist,
    (f) wobei die Druckluftquelle (30) zum Abgeben von Druckluft (42) mit zumindest 3 MPa ausgebildet ist und die Heizung einen Thermoöl-Betriebsdruck von höchstens 1,0 MPa hat.
  2. Hochdrucklaminat-Herstellanlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftheizanlage (34) zum Regeln einer Druckluft-Temperatur auf eine vorgegebene Soll-Temperatur (Tsoll) ausgebildet ist.
  3. Hochdrucklaminat-Herstellanlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie so ausgebildet ist, dass das zumindest eine elektrische Heizelement (36) die Druckluft (42) zu zumindest 90% bezogen auf die Heizleistung aufheizt.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Hochdrucklaminat-Herstellanlage (10) zur Herstellung von Hochdrucklaminat nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit
    (a) einer Laminatgelege-Herstellvorrichtung (12) zum Herstellen eines Laminatgeleges (14) und
    (b) einer Doppelbandpresse (18), die
    - angeordnet ist zum Verpressen des Laminatgeleges (14) zu Hochdrucklaminat und
    - ein Pressband (20),
    - eine Pressvorrichtung (24) zum Drücken des Pressbands (20) auf das Laminatgelege (14) zu und
    - eine Druckluftquelle (30), die angeordnet ist zum Ausbilden eines Luftkissens (28) zwischen der Pressvorrichtung (24) und dem Pressband (20), aufweist,
    (c) wobei die Druckluftquelle (30) eine Druckluftheizanlage (34) zum Aufheizen der Druckluft (42) besitzt,
    mit den Schritten:
    (i) elektrisches Aufheizen der Druckluft (42) mittels zumindest einen elektrischen Heizelements (36) und
    (ii) Beheizen der Pressvorrichtung (24) durch Zuführen von heißem Thermoöl zur Pressvorrichtung (24),
    (iii) wobei ein Druck, unter dem die Druckluft (42) steht, größer ist als ein Thermoöldruck des Thermoöls.
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