WO2003021026A1 - Vorrichtung zum thermischen verfestigen eines faservlieses aus mit bindefasern gemischten naturfasern, insbesondere hanffasern - Google Patents

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    • Y02A30/244—Structural elements or technologies for improving thermal insulation using natural or recycled building materials, e.g. straw, wool, clay or used tires

Definitions

  • the invention relates to a device for thermally strengthening a nonwoven fabric made from natural fibers mixed with binding fibers, in particular hemp fibers, with a sieve drum vacuumed in a litter area for aerodynamic nonwoven laying and with a continuous furnace, which is preceded by an infeed conveyor consisting of two rotating conveyor belts arranged one above the other mutually opposite conveying strands form a conveying channel for the nonwoven fabric that tapers in the direction of passage.
  • Continuous furnaces are used for the thermal consolidation of the aerodynamically laid nonwovens, in which the nonwoven is guided between conveyor belts under a corresponding pressure load and at the same time is subjected to heat treatment, for example with hot air.
  • An infeed conveyor with two conveyor belts arranged one above the other is used to introduce the nonwoven fabric into the continuous furnace to be able to. Due to the mechanical properties, in particular the natural fibers, there is often a preferred direction for the fiber layer within the fiber structure transversely to the nonwoven plane in the aerodynamic nonwoven laying, especially in the case of thicker nonwovens, which noticeably impairs the insulating properties of the insulating material mats produced from such a nonwoven. The preferred direction with regard to the fiber layer hardly changes when the nonwoven is compressed to the insulation mat and is permanently retained by the subsequent thermal consolidation of the nonwoven.
  • the invention is therefore based on the object of designing the production of thermal insulation mats by thermally strengthening a nonwoven fabric from a natural fiber / binder fiber mixture in such a way that there is a fiber orientation with an essential component parallel to the nonwoven plane, with the aid of simple construction measures.
  • the invention achieves the object in that the two conveyor belts of the infeed conveyor can be driven at different conveying speeds.
  • the different conveyor speeds of the two conveyor belts of the infeed conveyor result in a stretching effect on the nonwoven because the surface fibers in the area of the slower conveyor belt are retained compared to the surface fibers in the area of the faster conveyor belt.
  • This stretching effect on the increasingly compacted nonwoven is accompanied by a directional effect on the fibers, which are thus reoriented. Due to this reorientation of the fibers within the fiber structure, the thermal insulation properties of the thermal insulation mats can be improved accordingly, which are obtained from the nonwovens stretched and compressed with the aid of the infeed conveyor by thermal consolidation.
  • the infeed conveyor is generally fed via a conveyor belt, the conveyor strand of which is aligned with the conveying strand of the lower conveyor belt of the infeed conveyor, there are particularly advantageous design conditions with regard to the compression and reorientation of the fiber structure of the nonwoven fabric fed to the continuous furnace if the upper conveyor belt with the opposite horizontally running conveyor run of the lower conveyor belt inclined conveyor run at a greater rotational speed than the lower conveyor belt is driven.
  • the stretching effect of the conveying strands delimiting the tapering conveying channel on the nonwoven primarily depends on the difference in the rotational speeds of the two conveyor belts of the infeed conveyor. Appropriate control of the rotational speed, in particular of the upper conveyor belt, can thus influence the reorientation of the nonwoven fibers during conveyance by the infeed conveyor.
  • the sieve drum required for laying the nonwoven can be turned on in one direction the pick-up area adjoining the litter area form a further suction zone.
  • the suction zone of the take-off area air is sucked in outside of the litter area through the already laid nonwoven with the effect that the fibers of the nonwoven fabric lying against the screen drum are held back by a subsequent take-off conveyor compared to the nonwoven conveying, which exerts a straightening effect on these fibers.
  • particularly advantageous design conditions result if a suction fan for the suction zone in the removal area is provided in the screening drum itself, because in this case advantageous flow conditions can be easily ensured.
  • the subject matter of the invention is shown, for example, namely a device according to the invention for thermally strengthening a nonwoven fabric made from natural fibers mixed with binding fibers is shown in a schematic longitudinal section.
  • a nonwoven fabric 2 made from a mixture of natural fibers, preferably hemp fibers, binding fibers and additives, for example flame retardants, is fed to a card drum 3, via which the fibers of the nonwoven fabric 2 are separated and through a chute 4 are applied to a vacuumed fleece drum 5 with the aid of a conveying air flow for fleece formation.
  • the aerodynamically formed nonwoven fabric 1 is removed from the screening drum 5 by a circulating conveyor 6 and fed by means of a belt conveyor 7 to a continuous furnace 8, which is preceded by an infeed conveyor 9.
  • This infeed conveyor 9 consists of two superimposed, revolving conveyor belts 10 and 11, the opposite conveyor strands 12 and 13 of which form a conveyor channel 14 converging in the direction of passage.
  • this conveyor channel 14 that Pre-compressed fiber fleece 1 to be subjected to thermal consolidation between the conveyor belts 15 and 16 of the continuous furnace, with the aid of hot air blown through the conveyor belts 15 and 16, which heats the compressed fiber fleece 1 at least to the softening temperature of the binding fibers, so that after the cooling of the thermoplastic binding fibers a correspondingly solidified insulation mat is obtained.
  • the conveyor belts 10 and 11 are driven at different conveying speeds. In connection with the increasing compression of the nonwoven fabric 1, these different conveying speeds result in a stretching effect on the nonwoven fabric 1, which results in the fibers of the nonwoven fabric 1 being reoriented in the direction of passage. This stretching of the nonwoven fabric 1 in the region of the conveying channel 14, which causes the nonwoven fibers to reorient, leads directly to an improvement in the thermal insulation properties of the insulating mat obtained from the nonwoven fabric 1 after thermal consolidation.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum thermischen Verfestigen eines Faservlieses (1) aus mit Bindefasern gemischten Naturfasern, insbesondere Hanffasern, mit einer in einem Aufstreubereich besaugten Siebtrommel (5) zur aerodynamischen Vlieslegung und mit einem Durchlaufofen (8) beschrieben, dem ein Einlaufförderer (9) aus zwei übereinander angeordneten, umlaufenden Förderbändern (10, 11) vorgeordnet ist, deren einander gegenüberliegende Fördertrume (12, 13) einen sich in Durchlaufrichtung verjüngenden Förderkanal (14) für das Faservlies (1) bilden. Um vorteilhafte Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass die beiden Förderbänder (10, 11) des Einlaufförderers (9) mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten antreibbar sind.

Description

Vorrichtung zum thermischen Verfestigen eines Faserylieses aus mit Bindefasern gemischten Naturfasern, insbesondere Hanffasern
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum thermischen Verfestigen eines Faservlieses aus mit Bindefasern gemischten Naturfasern, insbesondere Hanffasern, mit einer in einem Aufstreubereich besaugten Siebtrommel zur aerodynamischen Vlieslegung und mit einem Durchlaufofen, dem ein Einlaufförderer aus zwei übereinander angeordneten, umlaufenden Förderbändern vorgeordnet ist, deren einander gegenüberliegende Fördertrume einen sich in Durchlaufrichtung verjüngenden Förderkanal für das Faservlies bilden.
Stand der Technik
Um hochwertige Dämmstoffmatten zur Wärmedämmung aus nachwachsenden Rohstoffen herzustellen, ist es bekannt (DE 200 21 096 U1), ein Wirrfaservlies aus Naturfasern, beispielsweise Flachs- oder Hanffasern, und Bindefasern zu bilden, die üblicherweise aus einer Trägerkomponente und einer die Trägerkomponente umhüllenden thermoplastischen Komponente aufgebaut sind. Bei einer Erwärmung eines aus einem solchen Fasergemisch gebildeten Vlieses über die Erweichungstemperatur der Bindefasern werden die Naturfasern im Berührungsbereich mit den Bindefasern vom thermoplastischen Anteil der Bindefasern umschlossen, so daß sich nach einem Abkühlen unter die Erweichungstemperatur eine mechanische Verbindung zwischen den Natur- und Bindefasern ergibt. Durch eine gleichzeitige Druckanwendung kann die Anzahl der Verbindungsstellen entsprechend erhöht werden, und zwar unter einer Verfestigung der erhaltenen Dämmstoffmatte. Zur thermischen Verfestigung der aerodynamisch gelegten Faservliese werden Durchlauföfen eingesetzt, in denen das Vlies zwischen Förderbändern unter einer entsprechenden Druckbelastung geführt und zugleich einer Wärmebehandlung beispielsweise mit Heißluft unterworfen wird. Zum Einführen des Faservlieses in den Durchlaufofen dient ein Einlaufförderer mit zwei übereinander angeordneten Förderbändern, deren einander gegenüberliegende Fördertrume einen sich in Durchlaufrichtung verjüngenden Förderkanal für das Faservlies bilden, das somit im Förderkanal zwischen diesen Förderbändern vorverdichtet wird, um vorteilhaft von den Förderbändern des Durchlaufofens übernommen werden zu können. Aufgrund der mechanischen Eigenschaften, insbesondere der Naturfasern, ergibt sich bei der aerodynamischen Vlieslegung vor allem bei dickeren Vliesen häufig eine Vorzugsrichtung für die Faserlage innerhalb des Faserverbandes quer zur Vliesebene, was die Dämmeigenschaften der aus einem solchen Vlies hergestellten Dämmstoffmatten merklich beeinträchtigt. Die Vorzugsrichtung hinsichtlich der Faserlage ändert sich beim Verdichten des Vlieses zur Dämmstoffmatte kaum und wird durch die anschließende thermische Verfestigung des Faservlieses bleibend festgehalten.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von Wärme- dämmatten durch ein thermisches Verfestigen eines Faservlieses aus einem Naturfaser-Bindefasergemisch so auszugestalten, daß sich eine Faserorientierung mit einer wesentlichen Komponente parallel zur Vliesebene ergibt, und zwar mit Hilfe einfacher Konstruktionsmaßnahmen.
Ausgehend von einer Vorrichtung zum thermischen Verfestigen eines Faservlieses aus mit Bindefasern gemischten Naturfasern, insbesondere Hanffasern, löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, daß die beiden Förderbänder des Einlaufförderers mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten antreibbar sind.
Durch die unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten der beiden Förderbänder des Einlaufförderers ergibt sich auf das Vlies eine Streckwirkung, weil die Oberflächenfasern im Bereich des langsameren Förderbandes gegenüber den Oberflächenfasern im Bereich des schnelleren Förderbandes zurückgehalten werden. Mit dieser Streckwirkung auf das zunehmend verdichtete Faservlies geht eine Richtwirkung auf die Fasern einher, die somit eine Umorientierung erfahren. Aufgrund dieser Umorientierung der Fasern innerhalb des Faserverbandes können die Wärmedämmeigenschaften der Wärmedämmstoffmatten entsprechend verbessert werden, die aus den mit Hilfe des Einlaufförderers gestreckten und verdichteten Faservliesen durch eine thermische Verfestigung gewonnen werden.
Da im allgemeinen der Einlaufförderer über ein Förderband beschickt wird, an dessen Fördertrum das Fördertrum des unteren Förderbandes des Einlaufförderers fluchtend anschließt, ergeben sich hinsichtlich der Verdichtung und Umorientierung des Faserverbandes des dem Durchlaufofen zugeführten Faservlieses besonders vorteilhafte Konstruktionsbedingungen, wenn das obere Förderband mit dem gegenüber dem horizontal verlaufenden Fördertrum des unteren Förderbandes geneigt verlaufenden Fördertrum mit einer größeren Umlaufgeschwindigkeit als das untere Förderband angetrieben wird. Die Streckwirkung der den sich verjüngenden Förderkanal begrenzenden Fördertrume auf das Faservlies hängt vor allem von der Differenz der Umlaufgeschwindigkeiten der beiden Förderbänder des Einlaufförderers ab. Über eine entsprechende Steuerung der Umlaufgeschwindigkeit insbesondere des oberen Förderbandes kann somit Einfluß auf die Umorientierung der Vliesfasern während der Förderung durch den Einlaufförderer genommen werden.
Zur weiteren Unterstützung der Umorientierung der Fasern des Faservlieses kann die zur Vlieslegung benötigte Siebtrommel in einem in Umlaufrichtung an den Aufstreubereich anschließenden Abnahmebereich eine weitere Saugzone bilden. Durch die Saugzone des Abnahmebereiches wird Luft außerhalb des Aufstreubereiches durch das bereits gelegte Vlies mit der Wirkung angesaugt, daß die an der Siebtrommel anliegenden Fasern des Faservlieses gegenüber der Vliesförderung durch einen anschließenden Abnahmeförderer zurückgehalten werden, was einen Richteffekt auf diese Fasern ausübt. Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn in der Siebtrommel selbst ein Sauggebläse für die Saugzone im Abnahmebereich vorgesehen ist, weil in diesem Fall vorteilhafte Strömungsverhältnisse einfach sichergestellt werden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum thermischen Verfestigen eines Faservlieses aus mit Bindefasern gemischten Naturfasern in einem schematischen Längsschnitt gezeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Wie dem dargestellten Ausführungsbeispiel entnommen werden kann, wird zur Bildung eines Faservlieses 1 ein Vorvlies 2 aus einem Gemisch aus Naturfasern, vorzugsweise Hanffasern, Bindefasern und Zusatzstoffen, beispielsweise Flammschutzmitteln, einer Kardentrommel 3 zugeführt, über die die Fasern des Vorvlieses 2 vereinzelt und durch einen Abwurfschacht 4 mit Hilfe eines För- derluftstromes zur Vliesbildung auf einer besaugten Vliestrommel 5 aufgebracht werden. Von der Siebtrommel 5 wird das aerodynamisch gebildete Faservlies 1 durch einen Umlaufförderer 6 abgenommen und mittels eines Bandförderers 7 einem Durchlaufofen 8 zugeführt, dem ein Einlaufförderer 9 vorgelagert ist. Dieser Einlaufförderer 9 besteht aus zwei übereinander angeordneten, umlaufenden Förderbändern 10 und 11 , deren einander gegenüberliegende Fördertrume 12 und 13 zwischen sich einen in Durchlaufrichtung konvergierenden Förderkanal 14 bilden. In diesem Förderkanal 14 wird das Faservlies 1 vorverdichtet, um zwischen den Förderbändern 15 und 16 des Durchlaufofens einer thermischen Verfestigung unterworfen zu werden, und zwar mit Hilfe von durch die Förderbänder 15 und 16 geblasener Heißluft, die das verdichtete Faservlies 1 zumindest auf die Erweichungstemperatur der Bindefasern erwärmt, so daß nach dem Abkühlen der thermoplastischen Bindefasern eine entsprechend verfestigte Dämmstoffmatte erhalten wird.
Zum Unterschied von herkömmlichen Einlaufförderern 9 werden die Förderbänder 10 und 11 mit unterschiedlicher Fördergeschwindigkeit angetrieben. Diese unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten bewirken im Zusammenhang mit der zunehmenden Verdichtung des Faservlieses 1 eine Streckwirkung auf das Faservlies 1 , was eine Umorientierung der Fasern des Faservlieses 1 in Durchlaufrichtung zur Folge hat. Diese eine Umorientierung der Vliesfasern bewirkende Streckung des Faservlieses 1 im Bereich des Förderkanals 14 führt unmittelbar zu einer Verbesserung der Wärmedämmeigenschaften der nach der thermischen Verfestigung aus dem Faservlies 1 erhaltenen Dämmstoff- matte.
Besonders günstige Konstruktionsbedingungen hinsichtlich der Umorientierung der Vliesfasern ergeben sich, wenn das in Förderrichtung abfallende Fördertrum 13 des oberen Förderbandes 11 des Einlaufförderers 9 mit einer größeren Umlaufgeschwindigkeit als das untere Förderband angetrieben wird, dessen Fördergeschwindigkeit der des Bandförderers 7 entspricht. Durch eine geeignete Wahl der Umlaufgeschwindigkeit des oberen Förderbandes 11 läßt sich dabei entsprechend Einfluß auf die Umorientierung der Fasern des Faservlieses 1 nehmen.
Zur weiteren Verbesserung der Umorientierung der Fasern des Faservlieses 1 kann im Anschluß an die Saugzone 17 im Aufstreubereich durch eine zusätzliche Saugzone 18 in einem Abnahmebereich außerhalb des Abwurfsch achtes 4 Luft durch das bereits gelegte Faservlies 1 angesaugt werden, um die an der Siebtrommel 5 anliegenden Fasern gegenüber der Mitnahme durch den Umlaufförderer 6 zurückzuhalten, was ebenfalls eine Richtwirkung auf die Fasern des Faservlieses 1 in Richtung der Vliesförderung und damit verbesserte Dämmeigenschaften mit sich bringt. Besonders einfache Konstruktionsverhältnisse ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn das der Saugzone 18 zugeordnete Sauggebläse 19 in der Siebtrommel 5 angeordnet wird.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum thermischen Verfestigen eines Faservlieses aus mit Bindefasern gemischten Naturfasern, insbesondere Hanffasern, mit einer in einem Aufstreubereich besaugten Siebtrommel zur aerodynamischen Vliesle- gung und mit einem Durchlaufofen, dem ein Einlaufförderer aus zwei übereinander angeordneten, umlaufenden Förderbändern vorgeordnet ist, deren einander gegenüberliegende Fördertrume einen sich in Durchlaufrichtung verjüngenden Förderkanal für das Faservlies bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Förderbänder (10, 11) des Einlaufförderers (9) mit unterschiedlichen Fördergeschwindigkeiten antreibbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das obere Förderband (11) mit dem gegenüber dem horizontal verlaufenden Fördertrum (12) des unteren Förderbandes (10) geneigt verlaufenden Fördertrum (13) mit einer größeren Umlaufgeschwindigkeit als das untere Förderband (10) antreibbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlaufgeschwindigkeit insbesondere des oberen Förderbandes (11) einstellbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Siebtrommel (5) in einem in Umlaufrichtung an den Aufstreubereich anschließenden Abnahmebereich eine weitere Saugzone (18) bildet.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Siebtrommel (5) ein Sauggebläse (19) für die Saugzone (18) im Abnahmebereich vorgesehen ist.
PCT/AT2002/000256 2001-09-06 2002-09-04 Vorrichtung zum thermischen verfestigen eines faservlieses aus mit bindefasern gemischten naturfasern, insbesondere hanffasern WO2003021026A1 (de)

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