DE69708613T2 - METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING A MINERAL FIBER PANEL - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einer Mineralfaserplatte.The invention relates to a method and a device for producing a mineral fiber board.
Verschiedene Verbesserungen bei der Herstellung von Mineralfaserplatten sind in den letzten Jahren offenbart worden. Eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften der Mineralfaserplatten kann z. B. erhalten werden, indem man die Fasern im Herstellungsverfahren umorientiert, so daß sie überwiegend senkrecht zu den großen Plattenoberflächen ausgerichtet sind. Die Druckfestigkeit und die Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene können als Ergebnis wesentlich erhöht werden.Various improvements in the production of mineral fiber boards have been revealed in recent years. A significant improvement in the properties of the mineral fiber boards can be achieved, for example, by reorienting the fibers during the production process so that they are predominantly aligned perpendicular to the large board surfaces. The compressive strength and the tensile strength perpendicular to the board plane can be significantly increased as a result.
Verschiedene Verfahren sind bekannt, durch die die Fasern so umorientiert werden, daß das Produkt eine gefaltete Anordnung erhält, aber ein verbessertes Verhalten wird gewöhnlich erhalten, wenn das Endprodukt im wesentlichen frei von Falten ist. Es sind viele verschiedene Verfahren zur Längskomprimierung einer Faserbahn offenbart worden, entweder unter Bildung eines gefalteten oder unter Bildung eines im wesentlichen ungefalteten Produkts. Ein derartiges Verfahren steht in WO 92/10602. Ein anderes steht in DE-A-16 35 620. Aus deren Beschreibung und Zeichnungen ist ersichtlich, daß das Ausmaß der Längskomprimierung recht klein ist (35% als Maximum in den Beispielen) und daß dies durch einen leichten Dickenzuwachs während der Längskomprimierung begleitet sein kann.Various methods are known by which the fibres are reoriented so that the product acquires a pleated arrangement, but improved performance is usually obtained when the final product is substantially free of pleats. Many different methods have been disclosed for longitudinally compressing a fibrous web, either to form a pleated or to form a substantially unfolded product. One such method is disclosed in WO 92/10602. Another is disclosed in DE-A-16 35 620. From their description and drawings it can be seen that the extent of longitudinal compression is quite small (35% as a maximum in the examples) and that this may be accompanied by a slight increase in thickness during longitudinal compression.
Viele, die Längskomprimierung beinhaltende Verfahren umfassen auch einen signifikanten Dickenkomprimierungsschritt nach der Längskomprimierung und vor der letztlichen Härtung. Zum Beispiel wird in EP 133 083 eine Bahn einer signifikanten Längskomprimierung in mehreren Stufen unterworfen und dann beim Eintritt in den Härtungsofen einer Dickenkomprimierung unterworfen. Das sich ergebende Erzeugnis hat eine im wesentlichen isotrope Faserorientierung.Many processes involving longitudinal compression also include a significant thickness compression step after longitudinal compression and before final curing. For example, in EP 133 083 a web is subjected to significant longitudinal compression in several stages and then subjected to thickness compression upon entering the curing oven. The resulting product has a substantially isotropic fiber orientation.
Andere Offenbarungen zur Längskomprimierung, die in einer solchen Weise ausgeführt wird, daß ein Falten vermieden wird, finden sich z. B. in US 4,567,078, WO 91/14816 und WO 94/16164.Other disclosures of longitudinal compression carried out in such a way that folding is avoided can be found, for example, in US 4,567,078, WO 91/14816 and WO 94/16164.
Es wäre wünschenswert, ein Verfahren zur Längskomprimierung zu entwickeln, daß ein signifikantes Falten der Ausgangsbahn vermeidet, aber zu beträchtlichen Verbesserungen bei den Eigenschaften im Vergleich zu solchen, die durch bekannte Längskomprimierungsverfahren erhältlich sind, führt. Insbesondere wäre es wünschenswert, Mineralfaserplatten herzustellen, die verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen, wie eine verbesserte Druckfestigkeit und/oder Zugfestigkeit und bessere Isolierwerte. Es wäre insbesondere wünschenswert, in der Lage zu sein, diese verbesserten Ergebnisse mit weniger Ressourcen, wie einer verminderten Fasermenge und möglicherweise weniger Bindemittel, zu erreichen.It would be desirable to develop a process for longitudinal compression that avoids significant folding of the starting web but results in significant improvements in properties compared to those obtainable by known longitudinal compression processes. In particular, it would be desirable to produce mineral fiber boards having improved physical properties, such as improved compressive strength and/or tensile strength and better insulation values. It would be particularly desirable to be able to achieve these improved results with fewer resources, such as reduced fiber quantity and possibly less binder.
Erfindungsgemäß wird ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung einer gebundenen Mineralfaserplatte mit einer Dicke t aus einem Vlies mit einer Dicke von mehr als 2 t bereitgestellt, das umfaßtAccording to the invention, a continuous process for producing a bonded mineral fiber board with a thickness t from a fleece with a thickness of more than 2 t is provided, which comprises
das Komprimieren des Vlieses in Tiefenrichtung im wesentlichen ohne gleichzeitige Komprimierung in Längsrichtung auf eine erste Dicke und ein Gewicht w pro Flächeneinheit,compressing the fleece in the depth direction essentially without simultaneous compression in the longitudinal direction to a first thickness and a weight w per unit area,
das anschließende Komprimieren des Vlieses in Längsrichtung, wobei das Vlies auf eine zweite Dicke gezwungen wird, und dadurch Herstellen eines in Längsrichtung komprimierten Vlieses, das Transportieren des in Längsrichtung komprimierten Vlieses zu einer Bindungsstation (25) undsubsequently compressing the web in the longitudinal direction, forcing the web to a second thickness, thereby producing a longitudinally compressed web, transporting the longitudinally compressed web to a binding station (25) and
das Binden des Vlieses in der Bindungsstation (25) unter Bildung einer gebundenen Mineralfaserplatte,binding the fleece in the binding station (25) to form a bonded mineral fibre board,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste Dicke im Bereich von 0,8 bis 1,5 t, bevorzugt zwischen 0,9 und 1,3 t liegt,characterized in that the first thickness is in the range of 0.8 to 1.5 t, preferably between 0.9 and 1.3 t,
die zweite Dicke im Bereich zwischen 1 und 1,3 t, bevorzugt 1 bis 1,1 t, liegt, die Komprimierung in Längsrichtung kontinuierlich oder in einer oder mehreren Stufen im wesentlichen ohne Falten des Vlieses ausgeführt wird und ein in Längsrichtung komprimiertes Vlies mit einem Gewicht pro Flächeneinheit von 2 bis 10 w erzeugt undthe second thickness is in the range between 1 and 1.3 t, preferably 1 to 1.1 t, the compression in the longitudinal direction is carried out continuously or in one or more stages essentially without folding the fleece and a Longitudinally compressed fleece with a weight per unit area of 2 to 10 w is produced and
das Ausbrechen des Vlieses beim Transport zwischen der Stufe der Komprimierung in Längsrichtung und der Bindungsstufe verhindert wird.the breaking of the fleece is prevented during transport between the stage of longitudinal compression and the bonding stage.
Da das komprimierte Vlies ein Gewicht pro Flächeneinheit von 2 bis 10 w aufweist, ist dies im wesentlichen äquivalent mit der Aussage, daß die Komprimierung in Längsrichtung auf etwa das 0,5- bis 0,1-fache der Originallänge der Bahn bewirkt werden kann.Since the compressed web has a weight per unit area of 2 to 10 w, this is essentially equivalent to saying that compression in the longitudinal direction can be achieved to about 0.5 to 0.1 times the original length of the web.
Die Erfindung beinhaltet auch Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer gebundenen Mineralfaserplatte, in welchem ein Faserfilz in Dickenrichtung auf eine Dicke des 1- bis 3-fachen der Dicke des Endprodukts vorkomprimiert wird (bevorzugt auf im wesentlichen die gleiche Dicke wie die nominale Dicke des Endprodukts) und dann einer Komprimierung in Längsrichtung mit Hilfe von mindestens zwei Förderpaaren, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden, unterworfen wird, um einen in Längsrichtung komprimierten Filz zu erzeugen, und dann in einer Bindungsstation (25) gebunden wird, um eine gebundene Mineralfaserplatte zu ergeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Filzes in der Stufe der Komprimierung in Längsrichtung bzw. vor der Bindungsstation etwa zwischen dem 0,9- und 1,3-fachen der Dicke des Endprodukts liegt, die Komprimierung in Längsrichtung im wesentlichen ohne Komprimierung in der Dicke bewirkt wird, die Komprimierung in Längsrichtung auf etwa das 0,5- bis 0,1-fache der Originallänge erfolgt, die Komprimierung in einer kontinuierlichen Komprimierungszone bewirkt wird und der Filz gehalten wird, um ein Ausbrechen zwischen der Einheit für die Komprimierung in Längsrichtung und der Bindungsstation zu verhindern.The invention also includes methods for the continuous manufacture of a bonded mineral fibre board, in which a fibre felt is pre-compressed in the thickness direction to a thickness of 1 to 3 times the thickness of the final product (preferably to substantially the same thickness as the nominal thickness of the final product) and then subjected to compression in the longitudinal direction by means of at least two conveyor pairs driven at different speeds to produce a felt compressed in the longitudinal direction and then bonded in a bonding station (25) to give a bonded mineral fibre board, characterized in that the thickness of the felt in the longitudinal compression stage or before the bonding station is approximately between 0.9 and 1.3 times the thickness of the final product, the longitudinal compression is effected substantially without compression in the thickness, the longitudinal compression is effected to approximately 0.5 up to 0.1 times the original length, the compression is effected in a continuous compression zone and the felt is held to prevent breakout between the longitudinal compression unit and the binding station.
Die Erfindung beinhaltet auch eine neue Vorrichtung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist.The invention also includes a new device as defined in the claims.
Da das Vlies unter einer beträchtlichen Druckbeanspruchung in Längsrichtung steht, neigt es dazu, sich vom Förderwerk, durch das es transportiert wird, weg aufzubauschen und so muß eine geeignete Einrichtung eingesetzt werden, um das Vlies beim Transport zwischen der Einheit zur Komprimierung in Längsrichtung und der Bindungsstation gegen ein Ausbrechen (d. h. ein Aufkrümmen weg von der Auflage) einzuschränken. Diese Beschränkungseinrichtungen können ein Band, Rollen oder andere Führungen umfassen, die das in Längsrichtung komprimierte Vlies in angemessener Weise auf den gewünschten Längsweg begrenzen und eine signifikante Abweichung des Vlieses vom gewünschten Weg verhindern.Since the web is under considerable longitudinal compression, it tends to bunch up away from the conveyor through which it is being transported and so suitable means must be used to constrain the web against breakaway (i.e., buckling up away from the support) during transport between the longitudinal compression unit and the bonding station. These constraining means may comprise a belt, rollers or other guides which adequately constrain the longitudinally compressed web to the desired longitudinal path and prevent significant deviation of the web from the desired path.
Es ist überraschenderweise festgestellt worden, daß im Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik Produkte mit deutlich besseren Eigenschaften durch das neue Verfahren hergestellt werden können. Im Gegensatz zu den bekannten Produkten unterscheiden sich die neuen Produkte durch eine sehr homogene Dichte. Die Fasern sind gleichmäßig gefaltet und es kann keine bevorzugte Faserorientierung festgestellt werden (Fig. 12). In einem vergrößerten Maßstab ist festgestellt worden, daß die statistisch orientierten Fasern teilweise in einem Wellenmuster angeordnet sind.It has surprisingly been found that, compared with the known state of the art, products with significantly better properties can be produced using the new process. In contrast to the known products, the new products are distinguished by a very homogeneous density. The fibers are evenly folded and no preferred fiber orientation can be determined (Fig. 12). On an enlarged scale, it has been found that the randomly oriented fibers are partially arranged in a wave pattern.
Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren können beträchtliche Ressourceneinsparungen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielt werden. Insbesondere kann sich die Fasermenge, die zur Erreichung von speziellen physikalischen Werten erforderlich ist, um bis zu 15 bis 25% verringern. Die durch das neue Verfahren hergestellten Produkte sind daher viel leichter als herkömmliche Produkte mit den gleichen physikalischen Eigenschaften. Da die Produktionskosten im wesentlichen von der eingesetzten Menge an Fasern abhängen, können mit dem neuen Verfahren auch beträchtliche Kostenersparnisse erreicht werden.Compared to conventional processes, considerable resource savings can be achieved with the process according to the invention. In particular, the amount of fiber required to achieve specific physical values can be reduced by up to 15 to 25%. The products manufactured by the new process are therefore much lighter than conventional products with the same physical properties. Since the production costs depend essentially on the amount of fiber used, considerable cost savings can also be achieved with the new process.
In der Vorkomprimierungsstufe wird das relativ lockere Vlies auf ein spezifisches Gewicht w (kg/m²) vorkomprimiert und dann in der Einheit zur Komprimierung in Längsrichtung, die auch als eine Optimierungseinheit bezeichnet werden kann, weiter auf das Endgewicht komprimiert. Im Gegensatz zu den Erwartungen führt die außerordentlich hohe Komprimierung des bereits vorkomprimierten Vlieses auf das 2- bis 10-fache, bevorzugt das 2- bis 6-fache, des Gewichts des vorkomprimierten Vlieses bei der Durchführung nicht zu irgendeiner Faltung an der Vliesoberfläche. Eine Vermehrung von Gewicht/Flächeneinheit des Vlieses oder des Filzes kann durch eine geeignete Komprimierung des Vlieses in Längsrichtung bei im wesentlichen gleichen Abständen der oberen und unteren Förderwerke, z. B. entsprechend der nominalen Dicke des Endprodukts, erhalten werden.In the pre-compression stage, the relatively loose fleece is pre-compressed to a specific weight w (kg/m²) and then in the longitudinal compression unit, which can also be referred to as an optimization unit, further compressed to the final weight. Contrary to expectations, the extremely high compression of the already pre-compressed web to 2 to 10 times, preferably 2 to 6 times, the weight of the pre-compressed web does not lead to any folding on the web surface during the process. An increase in weight/area unit of the web or felt can be obtained by suitable compression of the web in the longitudinal direction with essentially equal distances between the upper and lower conveyors, e.g. corresponding to the nominal thickness of the final product.
Obwohl die Komprimierung des Vlieses in Längsrichtung in einer Reihe von Stufen erreicht werden kann, wird die Längskomprimierung des Vlieses vorzugsweise in einer Stufe bewirkt, wobei das in Längsrichtung komprimierte Vlies und die gebundene Platte ein Gewicht pro Flächeneinheit von dem 2- bis 6-fachen, bevorzugt dem 2,5- bis 5-fachen und am meisten bevorzugt dem 2,5- bis 3,5-fachen des Gewichts des vorkomprimierten Vlieses aufweisen. Die sich ergebenden Produkte haben eine hohe Druckfestigkeit und einen guten Isolierwert.Although longitudinal compression of the web may be accomplished in a series of stages, it is preferred that longitudinal compression of the web be accomplished in one stage, with the longitudinally compressed web and bonded sheet having a weight per unit area of 2 to 6 times, preferably 2.5 to 5 times, and most preferably 2.5 to 3.5 times the weight of the pre-compressed web. The resulting products have high compressive strength and good insulating value.
Vorteilhafterweise wird die Komprimierung in Längsrichtung durch Zuführen des Vlieses mit Hilfe einer ersten Fördereinrichtung zu einer zweiten Fördereinrichtung bewirkt, wobei die zweite Fördereinrichtung mit einer geringeren Geschwindigkeit als die erste Fördereinrichtung angetrieben wird. Die Fördereinrichtung kann aus Band-, Rollen- oder Kettenförderwerken bestehen. Bevorzugt werden aber Rollenförderwerke verwendet, da die damit erhältlichen Rohmikrodichten extrem homogen sind. Der Rollendurchmesser und der Abstand zwischen den Rollen in Förderrichtung oder der Abstand zwischen den Förderwerken sind vorzugsweise so, daß jedes Ausbrechen oder Falten des Vlieses im wesentlichen unmöglich gemacht wird. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Rollen ist vorzugsweise zwischen 1 und etwa 50 mm, vorteilhafterweise zwischen 2 und 30 mm und am meisten bevorzugt weniger als 20 mm. Der zulässige Rollenabstand hängt im wesentlichen von der Dichte des Vlieses, dem Grad an Längskomprimierung in der Komprimierungseinheit und der Dicke der Platte für die Produktion ab. Bei einem kleinen Rollenabstand ist es möglich, Produkte von verschiedener Dicke und hoher Dichte herzustellen. Obwohl die Rollen einzeln angetrieben werden können, werden sie in einer bevorzugten Ausführungsform zu Gruppen zusammengestellt, die jeweils mehrere Rollen umfassen.Advantageously, the compression in the longitudinal direction is effected by feeding the fleece by means of a first conveyor to a second conveyor, the second conveyor being driven at a lower speed than the first conveyor. The conveyor can consist of belt, roller or chain conveyors. However, roller conveyors are preferably used because the raw microdensities obtainable with them are extremely homogeneous. The roll diameter and the distance between the rolls in the conveying direction or the distance between the conveyors are preferably such that any breaking or folding of the fleece is made essentially impossible. The distance between two adjacent rolls is preferably between 1 and about 50 mm, advantageously between 2 and 30 mm and most preferably less than 20 mm. The permissible roll distance depends essentially on the density of the fleece, the degree of longitudinal compression in the compression unit and the thickness of the plate for production. With a small roll distance, it is possible to manufacture products of varying thickness and high density. Although the rollers can be driven individually, in a preferred embodiment they are assembled into groups, each of which comprises several rollers.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es möglich, Produkte herzustellen, die vorzugsweise eine Dichte von etwa zwischen 40 und 200 kg/m³ aufweisen. Bei einer besonders vorteilhaften Variante wird das Vlies nach Komprimierung in Längsrichtung in Förderrichtung gestreckt. Zu diesem Zweck kann das Vlies z. B. zunächst im Hinblick auf die erforderliche Dicke des Endprodukts überkomprimiert werden, z. B. um 20 bis 40%, und dann durch Strecken dekomprimiert werden. Dies hilft bei der Vermeidung einer unerwünschten Faltung der Vliesbahn. Auch die Rohmikrodichte kann verbessert werden. Eine Dekomprimierung durch Strecken kann besonders bei Produkten hoher Dichte wichtig sein, z. B. bei Produkten mit einer Dichte von mehr als 140 kg/m³. Die Komprimierungs- und Dekomprimierungsvorgänge können auch wiederholt werden.The method according to the invention makes it possible to produce products that preferably have a density of between 40 and 200 kg/m³. In a particularly advantageous variant, the nonwoven is stretched in the conveying direction after compression in the longitudinal direction. For this purpose, the nonwoven can, for example, first be overcompressed with regard to the required thickness of the final product, e.g. by 20 to 40%, and then decompressed by stretching. This helps to avoid undesirable folding of the nonwoven web. The raw microdensity can also be improved. Decompression by stretching can be particularly important for high-density products, e.g. for products with a density of more than 140 kg/m³. The compression and decompression processes can also be repeated.
Das Vlies kann aus Glaswollfasern, Steinwollfasern oder anderen künstlichen Fasern bestehen. Das Vlies besteht aber vorzugsweise im wesentlichen aus Steinwollfasern oder anderen künstlichen glasartigen Fasern und es enthält ungehärtetes Bindemittel. Der Bindemittelgehalt beträgt häufig etwa zwischen 0,7 und 7 Gew.-%, im allgemeinen 1 bis 4 Gew.-%. Das Bindemittel ist vorzugsweise in einem Härtungsofen härtbar. Die Bindung des Vlieses kann jedoch auch durch Vernadelung oder Verfilzung anstelle einer oder neben einer Bindung durch Härtung eines Bindemittels erfolgen.The fleece can consist of glass wool fibers, rock wool fibers or other artificial fibers. However, the fleece preferably consists essentially of rock wool fibers or other artificial glass-like fibers and contains uncured binder. The binder content is often between about 0.7 and 7% by weight, generally 1 to 4% by weight. The binder can preferably be cured in a curing oven. However, the fleece can also be bonded by needling or felting instead of or in addition to bonding by curing a binder.
Vorteilhafterweise werden Mineralfasern mit einer mittleren Länge von etwa zwischen 0,3 und 50 mm, bevorzugt etwa zwischen 0,5 und 15 mm, und einer Dicke etwa zwischen 1 und 12 um, bevorzugt etwa zwischen 3 und 8 um, verwendet. Es können aber auch Mineralfasern mit einer mittleren Länge von etwa zwischen 1 und 10 mm, bevorzugt etwa zwischen 2 und 6 mm, und einer mittleren Dicke etwa zwischen 2 und 10 um, bevorzugt etwa zwischen 3 und 6 oder 7 um, verwendet werden. Die mittlere Länge von Steinwollfasern, die gewöhnlich kürzer als Glasfasern sind, ist in der Regel 2 bis 4 mm und der mittlere Durchmesser beträgt 3 bis 4 um.Advantageously, mineral fibres with an average length of between about 0.3 and 50 mm, preferably between about 0.5 and 15 mm, and a thickness of between about 1 and 12 µm, preferably between about 3 and 8 µm, are used. However, mineral fibres with an average length of between about 1 and 10 mm, preferably between about 2 and 6 mm, and an average thickness of about between 2 and 10 µm, preferably between about 3 and 6 or 7 µm. The average length of rock wool fibres, which are usually shorter than glass fibres, is typically 2 to 4 mm and the average diameter is 3 to 4 µm.
Vorteilhafterweise wird die vorherrschende Orientierung der Fasern während der Ablage des Vlieses auf dem Förderwerk geändert oder teilweise ausgeglichen. Dies kann z. B. mit Hilfe eines Rotationselements, das sich dafür eignet, in einem Winkel zur Transportrichtung zu schwingen, oder mit Hilfe eines Luftvorhangs erfolgen. Auf diese Weise kann die Dichteverteilung des Vlieses verbessert und die Faserorientierung geändert werden, was eine günstige Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften der sich ergebenden Produkte hat. Vorteilhafterweise wird das primäre Vlies auf dem Sammelband mit Hilfe eines Pendelbands, das sich dafür eignet, in einem Winkel zur Transportrichtung zu schwingen, in Schichten abgelegt. Auf diese Weise wird das primäre Vlies vorzugsweise durch kreuzweises Übereinanderlegen gebildet. Auf diese Weise werden die Fasern teilweise umorientiert und die Homogenität (Querverteilung) des auf dem Sammelband abgelegten Vlieses kann verbessert werden.Advantageously, the predominant orientation of the fibers is changed or partially compensated during the deposition of the web on the conveyor. This can be done, for example, by means of a rotary element suitable for oscillating at an angle to the transport direction or by means of an air curtain. In this way, the density distribution of the web can be improved and the fiber orientation changed, which has a favorable effect on the mechanical properties of the resulting products. Advantageously, the primary web is deposited in layers on the collecting belt by means of a pendulum belt suitable for oscillating at an angle to the transport direction. In this way, the primary web is preferably formed by cross-laying one on top of the other. In this way, the fibers are partially reoriented and the homogeneity (transverse distribution) of the web deposited on the collecting belt can be improved.
Vorteilhafterweise werden 2 bis etwa 60 Schichten, bevorzugt zwischen 2 und 40 bis 50 Schichten, aufeinandergelegt. Unter diesen Bedingungen wird eine bestimmte Umorientierung der Fasern erhalten.Advantageously, 2 to about 60 layers, preferably between 2 and 40 to 50 layers, are placed on top of each other. Under these conditions, a certain reorientation of the fibers is obtained.
Das Vlies kann z. B. quer zur Transportrichtung abgelenkt werden, wobei gleichzeitig eine Komprimierung, insbesondere eine Komprimierung in Längsrichtung, ausgeführt wird.The fleece can, for example, be deflected transversely to the transport direction, whereby at the same time a compression, in particular a compression in the longitudinal direction, is carried out.
Bei einer besonders bevorzugten Variante wird das in Dicken- und Längsrichtung komprimierte Vlies parallel zu den großen Oberflächen in zwei oder mehrere Unterbahnen aufgeteilt, während die Unterbahnen zur Verhinderung einer Deformation in Dickenrichtung jeweils an den gegenüberliegenden großen Oberflächen gehalten werden. Mindestens eine der Bahnen wird in Dickenrichtung und/oder Längsrichtung komprimiert und die Unterbahnen werden dann vereint und anschließend gebunden. Durch dieses Verfahren können mehrlagige Produkte hergestellt werden.In a particularly preferred variant, the fleece compressed in the thickness and length direction is divided into two or more sub-webs parallel to the large surfaces, while the sub-webs are each attached to the opposite large surfaces to prevent deformation in the thickness direction. At least one of the webs is compressed in the thickness direction and/or lengthwise direction and the sub-webs are then combined and subsequently bonded. This process can be used to produce multi-layer products.
Obwohl die Haftung der Unterbahnen durch Härten des Bindemittels normalerweise ausreichend ist, können die Kontaktoberflächen der Unterbahnen mit einem Bindemittel besprüht oder imprägniert werden, bevor sie vereint werden. Grundsätzlich können die vereinten Bahnen, die durch eine geeignete Einrichtung zusammengehalten werden, noch einmal in der Dicke komprimiert werden. Vorteilhafterweise werden die Bahnen aber vor dem Binden in Längsrichtung komprimiert. Die Komprimierung in Längsrichtung kann in einem Verhältnis 1,1 : 1 bis zu einem Maximum von 2 : 1 erfolgen. Die Kontaktoberflächen können durch eine schließliche Komprimierung in Längsrichtung vergrößert werden, so daß die Bindung der Unterbahnen verbessert wird.Although the adhesion of the sub-sheets by curing the binder is normally sufficient, the contact surfaces of the sub-sheets may be sprayed or impregnated with a binder before they are joined. In principle, the joined sheets, held together by a suitable device, may be compressed again in thickness. It is advantageous, however, to compress the sheets longitudinally before bonding. The longitudinal compression may be in a ratio of 1.1:1 up to a maximum of 2:1. The contact surfaces may be increased by a final longitudinal compression so that the bonding of the sub-sheets is improved.
Obwohl die neue Vorrichtung einzeln angetriebene Rollen aufweisen kann, umfaßt sie bevorzugt mindestens zwei Rollengruppen aus zwei oder mehreren Rollen. Vorzugsweise sind mindestens etwa 10 bis 12 Rollen in der Komprimierungseinheit vorgesehen, um den Filz zu komprimieren. Dem komprimierten Filz kann auf diese Weise eine vorteilhafte Wellenfaserstruktur gegeben werden. Andere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer einlagigen oder mehrlagigen Faserplatte, wobei in dem Verfahren ein Faserfilz einer Vorkomprimierung und mit Hilfe von mindestens zwei Förderpaaren, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden, einer Komprimierung in Längsrichtung oder einer Komprimierung in Längs-/Dickenrichtung ausgesetzt und dann fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Faserfilz (20) auf etwa das 1- bis 3-fache, gewöhnlich etwa das 1- bis 1,5-fache, der nominalen Dicke des Endprodukts vorkomprimiert wird und dann einem Komprimierungsvorgang in Längs-/Dickenrichtung oder nur einem Komprimierungsvorgang in Längsrichtung in einer Optimierungseinheit (19) mit Hilfe von Förderwerken ausgesetzt wird, die jeweils zwei gegenüberliegende Rollengruppen aufweisen, die jeweils zwei oder mehrere Rollen umfassen, wobei die Komprimierung in Längsrichtung auf das 0,5- bis 0,1-fache der Originallänge in einer kontinuierlichen oder quasi-kontinuierlichen Komprimierungszone durchgeführt wird und im wesentlichen die nominale Dicke des Endprodukts in der Optimierungseinheit erreicht wird.Although the new device may have individually driven rollers, it preferably comprises at least two roller groups of two or more rollers. Preferably, at least about 10 to 12 rollers are provided in the compression unit to compress the felt. The compressed felt can thus be given an advantageous corrugated fiber structure. Other advantageous embodiments are defined in the subclaims. The invention also comprises a method for continuously producing a single-layer or multi-layer fiberboard, in which method a fiber felt is subjected to pre-compression and, by means of at least two conveyor pairs driven at different speeds, to compression in the longitudinal direction or to compression in the longitudinal/thickness direction and then fixed, characterized in that the fiber felt (20) is pre-compressed to about 1 to 3 times, usually about 1 to 1.5 times, the nominal thickness of the final product and then subjected to a compression process in the longitudinal/thickness direction or only to a compression process in the longitudinal direction in an optimization unit (19) by means of conveyors each having two opposing roller groups each comprising two or more rollers, wherein the compression in the longitudinal direction is carried out to 0.5 to 0.1 times the original length in a continuous or quasi-continuous compression zone and substantially the nominal thickness of the final product is achieved in the optimisation unit.
Die Erfindung umfaßt auch eine Vorrichtung zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, die umfaßt mindestens ein Sammelband zur Aufnahme eines Faserfilzes, eine Vorkomprimierungsstufe zur Komprimierung eines Faserfilzes, mindestens zwei aufeinanderfolgende Förderwerke, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden, für die Komprimierung des Faserfilzes in Längsrichtung oder in Längs-/Dickenrichtung und einen Härtungsofen zur Fixierung des in Längsrichtung und in Dickenrichtung komprimierten Faserfilzes, gekennzeichnet durch eine Optimierungseinheit, die Förderwerke umfaßt, die jeweils zwei gegenüberliegende Rollengruppen aufweisen, die jeweils zwei oder mehrere Rollen umfassen, so daß während des Vorgangs eine sich über eine Vielzahl von Rollen oder Rollengruppen erstreckende kontinuierliche oder quasi-kontinuierliche Komprimierungszone erhalten wird.The invention also includes a device for carrying out the method described above, which comprises at least one collecting belt for receiving a fiber felt, a pre-compression stage for compressing a fiber felt, at least two successive conveyors driven at different speeds for compressing the fiber felt in the longitudinal direction or in the longitudinal/thickness direction and a curing oven for fixing the fiber felt compressed in the longitudinal direction and in the thickness direction, characterized by an optimization unit comprising conveyors each having two opposite groups of rollers each comprising two or more rollers, so that during the process a continuous or quasi-continuous compression zone extending over a plurality of rollers or groups of rollers is obtained.
Die bevorzugte Variante, bei der das in Längsrichtung komprimierte Vlies in zwei oder mehrere Unterbahnen aufgeteilt wird, von denen mindestens eine dann in Längsrichtung komprimiert wird, bevor sie wieder vereint werden, ist ein Verfahren von 'breiterer Anwendbarkeit und größerem Wert, als daß es nur als zweite Stufe im vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird.The preferred variant in which the longitudinally compressed web is divided into two or more sub-webs, at least one of which is then longitudinally compressed before being reunited, is a process of wider applicability and greater value than being used only as a second step in the inventive process described above.
Es ist bereits bekannt, eine Bahn in Dickenrichtung in Unterbahnen aufzuteilen, um eine von ihnen zu verdichten und sie dann wieder zu vereinen und zu härten, z. B. aus CA-A-1057183, WO 88/00265, WO 92113150, WO 94/16162 und EP-A-277 500. Bekannte Verfahren haben verschiedene Nachteile. Zum Beispiel wird die untere Bahn häufig nur vorkomprimiert, so daß das Endprodukt eine relativ niedrige Druckfestigkeit aufweist. Obwohl die Druckfestigkeit in senkrechter Richtung durch Falten des Vlieses verbessert werden kann, verschlechtert dies die Biegefestigkeit. Diese Verfahren haben auch den Nachteil, daß die Unterschicht nur leicht verdichtet wird und im wesentlichen keine Neuanordnung der Faserorientierung erfolgt, außer möglicherweise durch Falten.It is already known to divide a web in thickness direction into sub-webs in order to compact one of them and then reunite and cure them, e.g. from CA-A-1057183, WO 88/00265, WO 92113150, WO 94/16162 and EP-A-277 500. Known methods have various disadvantages. For example, the lower web is often only pre-compressed, so that the final product has a relatively low compressive strength Although the compressive strength in the vertical direction can be improved by folding the web, this deteriorates the flexural strength. These methods also have the disadvantage that the backing layer is only slightly compacted and essentially no rearrangement of the fiber orientation occurs, except possibly by folding.
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung einer zweilagigen oder mehrlagigen gebundenen Mineralfaserplatte aus einem Mineralfaservlies bereitgestellt, bei dem das Vlies wie vorstehend beschrieben vorkomprimiert wird, das vorkomprimierte Vlies einer Trenneinrichtung zugeführt wird, das Vlies mit Hilfe der Trenneinrichtung (41) in zwei oder mehrere Unterbahnen getrennt wird, mindestens eine Unterbahn in Dickenrichtung komprimiert wird, anschließend die Unterbahnen vereint werden und diese zu einer Bindungsstation transportiert werden, worin das Vlies gebunden wird, und das Ausbrechen der unter Spannung stehenden Unterbahnen zwischen der Komprimierungseinheit und der Bindungsstation durch eine Beschränkungseinrichtung verhindert wird.According to another aspect of the invention, a continuous process for producing a two-layer or multi-layer bonded mineral fiber board from a mineral fiber fleece is provided, in which the fleece is pre-compressed as described above, the pre-compressed fleece is fed to a separating device, the fleece is separated into two or more sub-webs by means of the separating device (41), at least one sub-web is compressed in the thickness direction, the sub-webs are then combined and transported to a bonding station, in which the fleece is bonded, and the breaking out of the sub-webs under tension between the compression unit and the binding station is prevented by a restricting device.
Wie vorstehend beschrieben, wird auch eine neue Vorrichtung bereitgestellt, die umfaßt eine erste Transporteinrichtung zum Transport des Vlieses zu einer Trenneinrichtung, eine Trenneinrichtung zur Trennung des Vlieses in zwei oder mehrere Unterbahnen, eine Einrichtung zur Komprimierung mindestens einer Unterbahn in Dickenrichtung, eine zweite Transporteinrichtung zur anschließenden Vereinigung der Unterbahnen und zum Transport derselben zur Bindungsstation, in der das Vlies gebunden wird, wobei die erste Transporteinrichtung die Einrichtung zur Komprimierung in Längsrichtung umfaßt und mindestens zwei Förderpaare umfaßt, die aufeinanderfolgend in Förderrichtung angeordnet sind, und worin eine Einrichtung bereitgestellt wird, um das Ausbrechen der unter Spannung stehenden Unterbahnen zwischen der Komprimierungseinheit (19) und der Bindungsstation zu verhindern.As described above, a new device is also provided which comprises a first transport device for transporting the web to a separating device, a separating device for separating the web into two or more sub-webs, a device for compressing at least one sub-web in the thickness direction, a second transport device for subsequently combining the sub-webs and transporting them to the binding station in which the web is bound, the first transport device comprising the device for compressing in the longitudinal direction and comprising at least two conveyor pairs arranged successively in the conveying direction, and wherein a device is provided for preventing the break-out of the sub-webs under tension between the compression unit (19) and the binding station.
Die Verfahren und Vorrichtungen dieses Aspekts der Erfindung unterscheiden sich von den bekannten Verfahren und Vorrichtungen im wesentlichen darin, daß die vorkomprimierte Bahn weiter in Dicken- und/oder Längsrichtung komprimiert wird. Als Folge des Einsatzes der anfänglichen Komprimierung können die hergestellten Unterbahnen bereits relativ hohe Dichten und unterschiedliche Faserstrukturen aufweisen, bevor sie aufgeteilt werden. Der Vorteil hierfür besteht zum Beispiel bei zweilagigen Platten darin, daß die Schicht mit niedrigerer Dichte anders als bei herkömmlichen Platten eine bessere Druckfestigkeit und Zugfestigkeit senkrecht zu den großen Oberflächen aufweist. Im Vergleich zu bekannten Verfahren können daher eine spezielle Zug- und Druckfestigkeit mit einer verringerten Materialmenge, insbesondere einer geringeren Fasermenge, erreicht werden.The methods and devices of this aspect of the invention differ from the known methods and devices essentially in that the pre-compressed web is further compressed in thickness and/or length direction. As a result of the use of the initial compression, the produced sub-webs can already have relatively high densities and different fiber structures before they are divided. The advantage of this, for example in two-layer boards, is that the lower density layer has better compressive strength and tensile strength perpendicular to the large surfaces, unlike in conventional boards. Compared to known methods, a specific tensile and compressive strength can therefore be achieved with a reduced amount of material, in particular a smaller amount of fiber.
Damit die Vliesbahnen unter Spannung zwischen der Komprimierungseinheit und der Bindungsstation nicht ausbrechen oder sich nicht falten, sind eine geeignete Niederhalteinrichtung und/oder geeignete Förderwerke vorteilhafterweise vorgesehen, um die Vliesbahnen an den größeren Oberflächen zu halten.To prevent the nonwoven webs from breaking or folding under tension between the compression unit and the binding station, a suitable hold-down device and/or suitable conveyor systems are advantageously provided to hold the nonwoven webs on the larger surfaces.
Um eine hochverdichtete Oberschicht zu bilden, kann mindestens eine der aufgespaltenen Unterbahnen in der Dicke komprimiert werden. Auf diese Weise kann eine höhere Durchstoßfestigkeit erhalten werden. Vorteilhafterweise kann aber die eine in Dickenrichtung komprimierte Unterbahn auch in Längsrichtung komprimiert werden. Das Flachrollen der umorientierten Fasern durch die Dickenkomprimierung kann einen Ausgleich der sich ergebenden Längenzunahme erfordern.In order to form a highly compacted top layer, at least one of the split bottom webs can be compressed in thickness. In this way, a higher puncture resistance can be obtained. Advantageously, however, the one bottom web compressed in the thickness direction can also be compressed in the length direction. The flat rolling of the reoriented fibers by the thickness compression may require compensation for the resulting increase in length.
Zur Verbesserung der Bindung zwischen den Unterbahnen kann vor der Vereinigung auf den Kontaktoberflächen der Unterbahnen zusätzlich ein Bindemittel aufgebracht werden. In vielen Fällen ist die Menge an Bindemittel, die ursprünglich auf die Fasern aufgebracht wurde, aber bereits ausreichend, um eine gute Bindung zwischen den Unterbahnen bei Härtung des Bindemittels zu erhalten. Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung der Bindung zwischen den Unterbahnen besteht in der Komprimierung der vereinten Bahnen in Längsrichtung vor dem Härten. Durch das Zusammenziehen der Bahnen, z. B. in einem Verhältnis von 1,1 : 1 bis zu einem Maximum von 2 : 1, ist es möglich, die Kontaktoberflächen zu vergrößern und damit eine bessere Bindung zwischen den Schichten zu erhalten.To improve the bond between the sub-sheets, a binder can be applied to the contact surfaces of the sub-sheets before joining. In many cases, however, the amount of binder initially applied to the fibers is already sufficient to obtain a good bond between the sub-sheets when the binder hardens. Another way to improve the bond between the sub-sheets is to compress the combined sheets in the longitudinal direction before hardening. By pulling the sheets together, e.g. in a ratio of 1.1:1 up to a maximum of 2:1, it is possible to increase the contact surfaces and thus obtain a better bond between the layers.
Eine Schwierigkeit in Verbindung mit der kontinuierlichen Herstellung von zweilagigen oder mehrlagigen Produkten kann in der Verschmutzung des Bandmessers bestehen, die durch das an den Fasern haftende Bindemittel erfolgt. Eine vorteilhafte Variante des Verfahrens schlägt daher vor, die Trenneinrichtung kontinuierlich zu reinigen. Dies kann z. B. mit Hilfe eines Lösungsmittelstrahls, z. B. von Wasser, erfolgen, der auf die Schneidkante des Bandmessers gerichtet ist.A difficulty associated with the continuous production of two-layer or multi-layer products can be the contamination of the band knife, which occurs due to the binding agent adhering to the fibers. An advantageous variant of the process therefore proposes to continuously clean the separating device. This can be done, for example, with the help of a jet of solvent, e.g. water, directed at the cutting edge of the band knife.
Die Komprimierung in Längsrichtung erfolgt vorteilhafterweise durch Hindurchleiten des Vlieses durch eine Komprimierungseinheit, die mehrere Förderpaare umfaßt, die aufeinanderfolgend in Förderrichtung angeordnet sind, wobei die Geschwindigkeit mindestens eines Förderpaares kleiner ist als die des vorangehenden Förderpaares. Vorteilhafterweise wird das vorkomprimierte Vlies in mindestens einer Stufe in Längsrichtung komprimiert. Die Komprimierung in Längsrichtung ermöglicht es, daß die Fasern umorientiert werden, so daß insbesondere die Druckfestigkeit und Zugfestigkeit senkrecht zu den großen Oberflächen verbessert werden. Als Folge der Optimierung der Faserstruktur ist es möglich, die eingesetzten Ressourcen zu vermindern.The compression in the longitudinal direction is advantageously carried out by passing the fleece through a compression unit comprising several conveyor pairs arranged one after the other in the conveying direction, the speed of at least one conveyor pair being lower than that of the preceding conveyor pair. The pre-compressed fleece is advantageously compressed in the longitudinal direction in at least one stage. The compression in the longitudinal direction enables the fibers to be reoriented so that in particular the compressive strength and tensile strength perpendicular to the large surfaces are improved. As a result of the optimization of the fiber structure, it is possible to reduce the resources used.
Zur Herstellung von Erzeugnissen mit gefalteter Faserstruktur wird der Abstand der gegenüberliegenden Förderwerke eines Förderpaares vorteilhafterweise auf etwa das 0,5- bis 0,1-fache des Abstandes der folgenden Förderwerke eingestellt, wobei der Förderweg durch die beiden Förderpaare definiert ist, die im wesentlichen in gleicher Ausrichtung angeordnet sind und die Umfangsgeschwindigkeit mindestens des direkt folgenden Paares kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit des vorhergehenden Förderpaares. Auf diese Weise ist es möglich, eine Vliesbahn mit einer gefalteten Faserstruktur herzustellen (Fig. 2).To produce products with a folded fiber structure, the distance between the opposite conveyors of a conveyor pair is advantageously set to approximately 0.5 to 0.1 times the distance between the following conveyors, the conveyor path being defined by the two conveyor pairs, which are arranged in essentially the same alignment and the peripheral speed of at least the directly following pair being lower than the peripheral speed of the preceding conveyor pair. In this way, it is possible to produce a nonwoven web with a folded fiber structure (Fig. 2).
Vor dem Eintritt in die Komprimierungseinheit ist das Vlies vorteilhafterweise bereits auf etwa das 0,8- bis 1,5-fache, bevorzugt das 0,9- bis 1,3-fache, der nominalen Dicke und ganz besonders bevorzugt auf etwa die nominale Dicke des Endprodukts komprimiert, so daß sich durch die Förderwerke der Komprimierungseinheit im wesentlichen nur eine Komprimierung in Längsrichtung ergibt. Die Komprimierung in Längsrichtung kann in einer kontinuierlichen Komprimierungszone stattfinden, in der die nominale Dicke des Produkts aufrechterhalten wird. Überraschenderweise kann eine sehr homogene Rohmikrodichte erhalten werden, wenn das Vlies vor der Komprimierungseinheit bereits auf etwa die nominale Dicke des Endprodukts vorkomprimiert ist und dann nur noch in Längsrichtung komprimiert wird. Das Mineralfaservlies wird vorteilhafterweise um einen Faktor von 2 bis 10, bevorzugt um einen Faktor von 2,5 bis 5 und ganz besonders bevorzugt um einen Faktor von etwa 2,5 bis 3,5 in Längsrichtung komprimiert. In manchen Fällen, z. B. wenn die Dichte der unteren Unterbahn des Endprodukts weniger als etwa 100 kg/m³ sein soll, kann eine gleichzeitige Komprimierung in Längs- und Dickenrichtung angezeigt sein. Der Grad an Dickenkomprimierung beträgt vorteilhafterweise weniger als 2 und bevorzugt weniger als 1,5.Before entering the compression unit, the fleece is advantageously already compressed to approximately 0.8 to 1.5 times, preferably 0.9 to 1.3 times, the nominal thickness and most preferably to approximately the nominal thickness of the end product, so that the conveyors of the compression unit essentially only result in compression in the longitudinal direction. The compression in the longitudinal direction can take place in a continuous compression zone in which the nominal thickness of the product is maintained. Surprisingly, a very homogeneous raw microdensity can be obtained if the fleece is already pre-compressed to approximately the nominal thickness of the end product before the compression unit and is then only compressed in the longitudinal direction. The mineral fiber fleece is advantageously compressed in the longitudinal direction by a factor of 2 to 10, preferably by a factor of 2.5 to 5 and most preferably by a factor of about 2.5 to 3.5. In some cases, e.g. if the density of the lower web of the end product is to be less than about 100 kg/m³, simultaneous compression in the longitudinal and thickness directions may be indicated. The degree of thickness compression is advantageously less than 2 and preferably less than 1.5.
Obwohl es sich bei den Förderwerken der Komprimierungseinheit um Förderbänder handeln kann, sind die Förderwerke in einer besonders bevorzugten Ausführungsform als Rollen-Förderwerke konstruiert. Anders als Förderbänder haben Rollen den Vorteil, daß das Vlies während der Komprimierung durch die Rollen wiederholt ausgedehnt und komprimiert wird. Im Ergebnis haben die Produkte überraschenderweise eine sehr homogene Rohmikrodichte (Dichteverteilung in einer kleinen Volumeneinheit) und sehr gute mechanische Eigenschaften, wie Druck-, Durchstoß- und Zugfestigkeit, in Erzeugnissen mit beträchtlich vermindertem Gewicht im Vergleich zu herkömmlichen Erzeugnissen. Die Fasern werden gleichmäßig gefaltet und eine bevorzugte Faserorientierung ist nicht nachweisbar (Fig. 11). In einem vergrößerten Maßstab ist festgestellt worden, daß die statistisch orientierten Fasern teilweise in einem Wellenmuster angeordnet sind. Diese Art von Faserstruktur wird von den Erfindern als Wellenfaserstruktur bezeichnet. Eine andere günstige Wirkung besteht in der Kompaktierung der Vliesbahn-Oberflächen, die mit Hilfe von Rollen möglich ist.Although the conveyors of the compression unit can be conveyor belts, in a particularly preferred embodiment the conveyors are constructed as roller conveyors. Unlike conveyor belts, rollers have the advantage that the web is repeatedly expanded and compressed during compression by the rollers. As a result, the products surprisingly have a very homogeneous raw microdensity (density distribution in a small volume unit) and very good mechanical properties, such as compression, puncture and tensile strength, in products with considerably reduced weight compared to conventional products. The fibers are folded evenly and a preferred fiber orientation is not detectable (Fig. 11). On an enlarged scale it has been found that the randomly oriented fibers are partially arranged in a wave pattern. This type of fiber structure is referred to by the inventors as a wave fiber structure. Another beneficial effect consists in the compaction of the nonwoven web surfaces, which is possible with the help of rollers.
Obwohl die einzelnen Rollen jeweils einzeln steuerbar sein können, umfaßt in einer vorteilhaften Ausführungsform jedes Rollen-Förderwerk in jedem Fall zwei gegenüberliegende Gruppen von mindestens zwei Rollen in jedem Fall, wobei die Rollen eines Förderwerks jeweils mit der gleichen Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden. Da die Rollen in Gruppen aus mindestens zwei Rollen zusammengefaßt werden, werden die Komprimierungseinheit und ihre Steuerung stark vereinfacht. Das Vlies wird vorteilhafterweise vor der Trenneinrichtung in Förderrichtung gestreckt. Die Ausdehnung des Vlieses kann eine nicht gewünschte Faltung oder ein Ausbrechen der Vliesbahn z. B. beim Übergang von der Komprimierungseinheit zur Trenneinrichtung verhindern.Although the individual rollers can each be controlled individually, in an advantageous embodiment each roller conveyor comprises two opposing groups of at least two rollers, whereby the rollers of a conveyor are each driven at the same circumferential speed. Since the rollers are combined in groups of at least two rollers, the compression unit and its control are greatly simplified. The fleece is advantageously stretched in the conveying direction before the separating device. The expansion of the fleece can prevent undesirable folding or breaking of the fleece web, for example during the transition from the compression unit to the separating device.
Das Vlies kann aus Glaswolle, Steinwolle oder anderen künstlichen Fasern bestehen. Das Vlies besteht aber bevorzugt im wesentlichen aus Steinwollfasern und enthält ein ungehärtetes Bindemittel. Der Bindemittelgehalt kann etwa zwischen 0,7 und 4 Gewichtsprozent liegen. Das Bindemittel ist vorzugsweise in einem Härtungsofen härtbar. Die Bindung des Vlieses kann aber auch durch Vernadelung oder Verfilzung erfolgen.The fleece can be made of glass wool, rock wool or other artificial fibers. However, the fleece preferably consists essentially of rock wool fibers and contains an uncured binding agent. The binding agent content can be between 0.7 and 4 percent by weight. The binding agent can preferably be cured in a curing oven. The fleece can also be bound by needling or felting.
Vorteilhafterweise werden Mineralfasern mit einer mittleren Länge etwa zwischen 0,3 und 50 mm, bevorzugt etwa zwischen 0,5 und 15 mm, und einer Dicke etwa zwischen 1 und 12 um, bevorzugt etwa zwischen 3 und 8 um, verwendet. Es ist aber auch möglich, Mineralfasern mit einer mittleren Länge etwa zwischen 1 und 10 mm, bevorzugt etwa zwischen 2 und 6 mm, und einer mittleren Dicke etwa zwischen 2 bis 10 um, bevorzugt etwa zwischen 3 und 7 um, zu verwenden. Die mittlere Länge der Steinwollfasern, die gewöhnlich kürzer als Glasfasern sind, beträgt in der Regel 2 bis 4 mm und der mittlere Durchmesser ist 3 bis 4 um.Advantageously, mineral fibers with an average length of approximately between 0.3 and 50 mm, preferably between 0.5 and 15 mm, and a thickness of approximately between 1 and 12 µm, preferably between 3 and 8 µm, are used. However, it is also possible to use mineral fibers with an average length of approximately between 1 and 10 mm, preferably between 2 and 6 mm, and an average thickness of approximately between 2 and 10 µm, preferably between 3 and 7 µm. The average length of the rock wool fibers, which are usually shorter than glass fibers, is usually 2 to 4 mm and the average diameter is 3 to 4 µm.
Vorteilhafterweise wird die vorherrschende Orientierung der Fasern während der Ablage des Vlieses auf dem Förderwerk geändert oder teilweise ausgeglichen. Dies kann z. B. mit Hilfe eines Rotationselements, das sich dafür eignet, in einem Winkel zur Transportrichtung zu schwingen, oder mit Hilfe eines Luftvorhangs erfolgen. Auf diese Weise kann die Dichteverteilung des Vlieses verbessert und die Faserorientierung geändert werden, was eine günstige Wirkung auf die mechanischen Eigenschaften der sich ergebenden Produkte hat. Vorteilhafterweise wird das primäre Vlies auf dem Sammelband mit Hilfe eines Pendelbands, das sich dafür eignet, in einem Winkel zur Transportrichtung zu schwingen, in Schichten abgelegt. Auf diese Weise werden die Fasern teilweise umorientiert und die Homogenität (Querverteilung) des auf dem Sammelband abgelegten Vlieses kann verbessert werden.Advantageously, the predominant orientation of the fibers is changed or partially compensated during the deposition of the web on the conveyor. This can be done, for example, by means of a rotary element suitable for oscillating at an angle to the transport direction or by means of an air curtain. In this way, the density distribution of the web can be improved and the fiber orientation changed, which has a favorable effect on the mechanical properties of the resulting products. Advantageously, the primary web is deposited in layers on the collecting belt by means of a pendulum belt suitable for oscillating at an angle to the transport direction. In this way, the fibers are partially reoriented and the homogeneity (transverse distribution) of the web deposited on the collecting belt can be improved.
Vorteilhafterweise werden 2 bis etwa 60 Schichten, bevorzugt zwischen 2 und 40 bis 50 Schichten, aufeinandergelegt. Dies führt zu einer gewissen Umorientierung der Fasern.Advantageously, 2 to about 60 layers, preferably between 2 and 40 to 50 layers, are placed on top of each other. This leads to a certain reorientation of the fibers.
Das Vlies kann z. B. quer zur Transportrichtung abgelenkt werden, wobei gleichzeitig eine Komprimierung, insbesondere eine Komprimierung in Längsrichtung, ausgeführt werden kann.The fleece can, for example, be deflected transversely to the transport direction, whereby at the same time a compression, in particular a compression in the longitudinal direction, can be carried out.
Nach einer bevorzugten veranschaulichenden Ausführungsform sind mindestens die Trenneinrichtung und die folgende Niederhalteinrichtung senkrecht zur Bandoberfläche im Bereich der Mehrlageneinheit unabhängig voneinander einstellbar, so daß die Vorrichtung selektiv für die Herstellung von einlagigen oder mehrlagigen Produkten verwendet werden kann.According to a preferred illustrative embodiment, at least the separating device and the following hold-down device are adjustable perpendicular to the belt surface in the region of the multi-layer unit independently of one another, so that the device can be used selectively for the production of single-layer or multi-layer products.
Vorteilhafterweise umfaßt die Einrichtung zur Komprimierung der mindestens einen Unterbahn mindestens zwei unabhängig angetriebene Förderpaare. Auf diese Weise kann die geteilte Unterbahn auch in Längsrichtung komprimiert werden. Bei den Förderpaaren handelt es sich vorteilhafterweise um Rollen-Förderwerke, deren Rollenabstand einstellbar ist. Im Ergebnis können die Unterbahnen sowohl in der Dicke als auch in der Länge komprimiert werden.Advantageously, the device for compressing the at least one lower web comprises at least two independently driven conveyor pairs. In this way, the divided lower web can also be compressed in the longitudinal direction. The conveyor pairs are advantageously roller conveyors whose Roller spacing is adjustable. As a result, the base webs can be compressed in both thickness and length.
Vorteilhafterweise besteht die Bindungsstation aus einem Härtungsofen, wobei kühlbare Vorschubrollen vor dem Ofen vorgesehen sind. Auf diese Weise kann eine Haftung des Bindemittels an den Rollen verhindert und ein Verklumpen vermieden werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Umfangsgeschwindigkeiten der Transporteinrichtung zwischen der Trenneinrichtung und der Bindungsstation und die Umfangsgeschwindigkeit der Förderbänder im Ofen gesondert einstellbar, so daß z. B. die Komprimierung oder Dekomprimierung auch vor dem Härtungsofen bewirkt werden kann.The binding station advantageously consists of a hardening oven, with coolable feed rollers being provided in front of the oven. In this way, adhesion of the binding agent to the rollers can be prevented and clumping avoided. In an advantageous embodiment, the peripheral speeds of the transport device between the separating device and the binding station and the peripheral speed of the conveyor belts in the oven can be adjusted separately, so that, for example, compression or decompression can also be carried out in front of the hardening oven.
Veranschaulichende Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben:Illustrative embodiments of the invention are described below with reference to the drawings:
Fig. 1 zeigt ein Mineralwollprodukt, das durch Dickenkomprimierung hergestellt wird und eine Faserorientierung, die im wesentlichen parallel zur Oberfläche ist, aufweist.Fig. 1 shows a mineral wool product manufactured by thickness compression and having a fiber orientation that is substantially parallel to the surface.
Fig. 2 zeigt ein gefaltetes Produkt, umfassend einen Hauptanteil von Fasern, die senkrecht zu den Oberflächen angeordnet sind.Fig. 2 shows a folded product comprising a major portion of fibers arranged perpendicular to the surfaces.
Fig. 3 zeigt ein zweilagiges Produkt, wobei die obere Schicht eine erhöhte Dichte aufweist.Fig. 3 shows a two-layer product, with the upper layer having an increased density.
Fig. 4 zeigt ein Produkt mit im wesentlichen homogener Dichte und statistisch orientierten Fasern.Fig. 4 shows a product with essentially homogeneous density and randomly oriented fibers.
Fig. 5 zeigt ein Produkt, in dem eine Schicht mit statistisch orientierten Fasern mit einer Schicht mit erhöhter Dichte kombiniert ist.Fig. 5 shows a product in which a layer with randomly oriented fibers is combined with a layer with increased density.
Fig. 6 ist eine vereinfachte Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung einer einlagigen Mineralfaserplatte a) in einem kontinuierlichen Verfahren bzw. einer kontinuierlichen Komprimierungszone und b) in einem Einstufenverfahren.Fig. 6 is a simplified view of an apparatus for producing a single-layer mineral fiber board a) in a continuous process or a continuous compression zone and b) in a single-stage process.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das das Prinzip einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer einlagigen oder mehrlagigen Mineralfaserplatte mit unterschiedlichen Dichten zeigt, a) in einem kontinuierlichen Verfahren bzw. einer kontinuierlichen Komprimierungszone und b) in einem Einstufenverfahren.Fig. 7 is a diagram showing the principle of an apparatus for continuously producing a single-layer or multi-layer mineral fiber board with different densities, a) in a continuous process or a continuous compression zone and b) in a one-stage process.
Fig. 8 ist ein Aufriß auf eine Komprimierungseinheit im Detail.Fig. 8 is an elevational view of a compression unit in detail.
Fig. 9 ist ein Seitenriß der Komprimierungseinheit von Fig. 8.Fig. 9 is a side elevation of the compression unit of Fig. 8.
Fig. 10 ist eine Draufsicht auf die Komprimierungseinheit von Fig. 8.Fig. 10 is a plan view of the compression unit of Fig. 8.
Fig. 11 zeigt die Bruchzone von a) einer Platte mit im wesentlichen paralleler Faserorientierung und b) und c) von Steinwollfaser-Platten nach dem neuen Verfahren und senkrecht zur Plattenebene auseinandergezogen.Fig. 11 shows the fracture zone of a) a plate with essentially parallel fiber orientation and b) and c) of rock wool fiber plates according to the new method and pulled apart perpendicular to the plate plane.
Fig. 12 ist ein perspektivischer Schnitt durch eine zweilagige Platte, wobei die Faserstruktur in einem vergrößerten Maßstab gezeigt ist, und Fig. 13 ist ein Diagramm, das verschiedene mögliche Anordnungen für vier Förderpaare zeigt, die aufeinanderfolgend in Förderrichtung angeordnet sind.Fig. 12 is a perspective section through a two-layer plate, showing the fiber structure on an enlarged scale, and Fig. 13 is a diagram showing various possible arrangements for four conveyor pairs arranged sequentially in the conveying direction.
Die Fig. 1 bis 5 veranschaulichen die Faserorientierungen, die häufig bei Dämmplatten auftreten. Platten mit Fasern, die parallel zur Oberfläche angeordnet sind (Fig. 1), haben vergleichsweise schlechte mechanische Eigenschaften. Als Ausgleich für diesen Nachteil werden die Fasern häufig mit Bindemittel verstärkt und die Dichte wird erhöht.Figures 1 to 5 illustrate the fiber orientations that often occur in insulating boards. Boards with fibers arranged parallel to the surface (Fig. 1) have comparatively poor mechanical properties. To compensate for this disadvantage, the fibers are often reinforced with binder and the density is increased.
Produkte mit Fasern, die senkrecht zur Oberfläche angeordnet sind, können erhalten werden, wenn eine Platte der in Fig. 1 gezeigten Art in Streifen geschnitten wird, die Streifen um 90º gedreht und dann gebündelt werden. Diese Herstellungsart ist komplex und dementsprechend unwirtschaftlich. Nach einer anderen Art der Herstellung wird das Vlies gefaltet (Faltungsverfahren, Fig. 2). Diese Produkte haben senkrecht zur Plattenebene eine wesentlich bessere Druck- und Zugfestigkeit als Platten der in Fig. 1 gezeigten Art. Platten mit gefalteten Fasern können gebogen werden und daher für Isolierrohre oder für die Auskleidung gekrümmter Flächen verwendet werden. Ein Nachteil besteht bei diesen Produkten andererseits darin, daß sie in der Regel entlang der Faltung brechen und die Durchstoßfestigkeit nicht angemessen ist. Ein anderer Nachteil bei bekannten Produkten dieser Art besteht darin, daß relativ beträchtliche Unterschiede in der Dichte innerhalb der Platte vorliegen können.Products with fibres arranged perpendicular to the surface can be obtained if a sheet of the type shown in Fig. 1 is cut into strips, the strips are rotated through 90º and then bundled. This method of manufacture is complex and accordingly uneconomical. According to another method of manufacture, the fleece is folded (folding process, Fig. 2). These products have a much better compressive and tensile strength perpendicular to the plane of the sheet than sheets of the type shown in Fig. 1. Sheets with folded fibres can be bent and can therefore be used for insulating pipes or for lining curved surfaces. On the other hand, a disadvantage of these products is that they tend to break along the fold and the puncture resistance is not adequate. Another disadvantage of known products of this type is that there can be relatively considerable differences in density within the sheet.
Fig. 3 zeigt ein zweilagiges Produkt, worin die Oberschicht eine erhöhte Dichte aufweist. Diese Produkte sind für Anwendungen geeignet, die eine hohe Verschleißfestigkeit oder einen erhöhten Oberflächenschutz erfordern. Als Folge der erhöhten Dichte der Oberschicht kann die durchschnittliche Dichte verringert werden.Fig. 3 shows a two-layer product in which the top layer has an increased density. These products are suitable for applications requiring high wear resistance or increased surface protection. As a result of the increased density of the top layer, the average density can be reduced.
Fig. 4 zeigt ein Produkt mit einer im wesentlich isotropen Faserorientierung bei einer im wesentlichen statistischen Faserorientierung. Diese Produkte haben ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, wie hohe Druck-, Verschleiß- und Durchstoßfestigkeit, und eine hohe Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene. Sie brechen nicht und die Wärmeleitfähigkeit ist im wesentlichen die gleiche wie die der in Fig. 1 gezeigten Produkte. Im allgemeinen sind diese Produkte leichter als vergleichbare Produkte mit im wesentlichen parallelen Fasern bei vergleichbaren oder verbesserten mechanischen Eigenschaften.Fig. 4 shows a product with a substantially isotropic fiber orientation with a substantially random fiber orientation. These products have excellent mechanical properties such as high compression, wear and puncture resistance and high tensile strength perpendicular to the plane of the plate. They do not break and the thermal conductivity is essentially the same as that of the products shown in Fig. 1. In general, these products are lighter than comparable products with substantially parallel fibers with comparable or improved mechanical properties.
Fig. 5 zeigt ein Produkt, in dem die Vorteile der erhöhten Dichte der Oberschicht und der in Fig. 4 gezeigten Faserstruktur kombiniert sind. Das Ziel der Erfindung besteht ferner insbesondere in der Verbesserung der Eigenschaften der Produkte der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Art.Fig. 5 shows a product in which the advantages of the increased density of the top layer and the fiber structure shown in Fig. 4 are combined. The aim of the invention Furthermore, it consists in particular in improving the properties of the products of the type shown in Figures 4 and 5.
Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung 11' zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt, bei Betrachtung in Förderrichtung F, eine Vorkomprimierungsstufe 17', eine Optimierungs- oder Komprimierungseinheit 19', die der Vorkomprimierungsstufe 17' benachbart ist und aus zwei Förderpaaren 30, 32 zur Komprimierung des Filzes oder des Vlieses besteht, und auch ein Förderband 40 und ein Niederhaltband 42 und Vorschubrollen 63, 65 zum Transport des komprimierten Vlieses zu einem Härtungsofen 25. Schließlich sind Förderbänder 67, 67' im Härtungsofen 25 vorgesehen, um das komprimierte Vlies durch den Ofen zu transportieren und es an den gegenüberliegenden großen Oberflächen während der Härtung des Bindemittels zu halten.The device 11' shown in Fig. 6 for carrying out the method according to the invention comprises, when viewed in the conveying direction F, a pre-compression stage 17', an optimization or compression unit 19' adjacent to the pre-compression stage 17' and consisting of two conveyor pairs 30, 32 for compressing the felt or the fleece, and also a conveyor belt 40 and a hold-down belt 42 and feed rollers 63, 65 for transporting the compressed fleece to a curing oven 25. Finally, conveyor belts 67, 67' are provided in the curing oven 25 to transport the compressed fleece through the oven and to hold it on the opposing large surfaces during the curing of the binder.
Die Vorkomprimierungsstufe 17' besteht aus einem unteren Förderband 27 und einem Preßband 29. Mit Hilfe der Vorkomprimierungsstufe 17' wird das primäre Vlies; das vorzugsweise in Schichten auf einem Sammelband 15 abgelegt ist, in einem solchen Ausmaß vorkomprimiert, daß das mit dem Bezugszeichen 20 markierte Vlies in die Komprimierungseinheit 19' eingeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist das Preßband 29 bezüglich der Höhe einstellbar.The pre-compression stage 17' consists of a lower conveyor belt 27 and a press belt 29. With the help of the pre-compression stage 17', the primary fleece, which is preferably laid down in layers on a collecting belt 15, is pre-compressed to such an extent that the fleece marked with the reference number 20 can be introduced into the compression unit 19'. For this purpose, the press belt 29 is adjustable in terms of height.
Die Förderpaare 30, 32 der Komprimierungseinheit 19' bestehen aus oberen und unteren Rollengruppen 30', 30" und 32', 32", die jeweils aus sechs Rollen 39 bestehen. Die oberen und unteren Rollengruppen 30', 30", 32', 32" haben jeweils einen gesonderten Antrieb (nicht im Detail gezeigt), so daß die Förderwerke mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden können. Auch die oberen Rollengruppen 30', 32' sind bezüglich der Höhe einstellbar, so daß die Vorrichtung 11' zur Herstellung von Produkten unterschiedlicher Dicke verwendet werden kann. Der Abstand zwischen den oberen und unteren Rollengruppen 30', 30", 32', 32" ist vorzugsweise identisch.The conveyor pairs 30, 32 of the compression unit 19' consist of upper and lower roller groups 30', 30" and 32', 32", each consisting of six rollers 39. The upper and lower roller groups 30', 30", 32', 32" each have a separate drive (not shown in detail) so that the conveyors can be driven at different speeds. The upper roller groups 30', 32' are also adjustable in height so that the device 11' can be used to produce products of different thicknesses. The distance between the upper and lower roller groups 30', 30", 32', 32" is preferably identical.
Zur Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung wird das Vlies in der Vorkomprimierungsstufe auf etwa die nominale Dicke des Endprodukts vorkomprimiert und dann mit einem Förderwerk mit einem Abstand, der etwa der nominalen Dicke des Endprodukts entspricht, in Längsrichtung komprimiert. Unter diesen Umständen wird das Förderwerk 30 mit einer ersten Geschwindigkeit und das Förderwerk 32 mit einer zweiten Geschwindigkeit, die gewöhnlich nicht mehr als die Hälfte der ersten Geschwindigkeit beträgt, angetrieben, so daß sich eine entsprechende Komprimierung des Vlieses 20 in Längsrichtung ergibt. Im Prinzip könnte ein anderes Förderwerk vorgesehen werden, um das Vlies nach der Komprimierung in Längsrichtung etwas auszudehnen. Der letzte Schritt kann verhindern, daß das stark komprimierte Vlies beim Transport zum Härtungsofen 25 in aufwärtige Richtung auffaltet oder ausbricht.To carry out the method of the invention, the web is pre-compressed in the pre-compression stage to approximately the nominal thickness of the final product and then compressed longitudinally by a conveyor at a distance approximately equal to the nominal thickness of the final product. In these circumstances, the conveyor 30 is driven at a first speed and the conveyor 32 at a second speed, usually not more than half the first speed, so that a corresponding compression of the web 20 in the longitudinal direction results. In principle, another conveyor could be provided to expand the web somewhat in the longitudinal direction after compression. The last step can prevent the highly compressed web from folding or breaking out in an upward direction during transport to the curing oven 25.
Der Komprimierungseinheit 19 folgt ein Förderband 40 und eine Niederhalteinrichtung 42, um das komprimierte Vlies 20 gegen ein Ausbrechen zu beschränken, d. h. ein vom Förderwerk 40 weg aufwärts gerichtetes Ausbeulen. Die Niederhalteinrichtung 42 besteht aus einem abwickelbaren, relativ starken Band, das auf die transportierte Vliesbahn gelegt wird. Das Band kann zusätzlich mit aufgebrachten Gewichten belastet werden. Vorschubrollen 63, 65 sind vor dem Härtungsofen 25 vorgesehen und sind vorzugsweise kühlbar. Die Abstände zwischen den unteren und oberen Rollengruppen werden jeweils vorteilhafterweise auf etwa die nominale Dicke des Endprodukts eingestellt. Dies hat den Vorteil, daß, wenn die Faserorientierung in der Komprimierungseinheit 19 einmal eingestellt worden ist, sie sich nicht mehr verändert.The compression unit 19 is followed by a conveyor belt 40 and a hold-down device 42 to restrict the compressed fleece 20 from breaking out, i.e. bulging upwards away from the conveyor 40. The hold-down device 42 consists of an unwindable, relatively strong belt that is placed on the transported fleece web. The belt can additionally be loaded with applied weights. Feed rollers 63, 65 are provided in front of the curing oven 25 and are preferably coolable. The distances between the lower and upper roller groups are each advantageously set to approximately the nominal thickness of the end product. This has the advantage that once the fiber orientation in the compression unit 19 has been set, it no longer changes.
Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung 11 unterscheidet sich von der in Fig. 6 gezeigten grundsätzlich darin, daß die Komprimierungseinheit 19 vier Förderwerke mit jeweils vier Rollen aufweist. Eine Mehrlageneinheit ist ebenfalls vorgesehen, die zur Herstellung von mehrlagigen Platten und im Prinzip auch zusammen mit der Vorrichtung 11' verwendet werden kann. Zur Vereinfachung werden in der folgenden Beschreibung die gleichen Bezugszeichen wie bei der Beschreibung der Vorrichtung 11' für ähnliche Teile verwendet.The device 11 shown in Fig. 7 differs fundamentally from that shown in Fig. 6 in that the compression unit 19 has four conveyors with four rollers each. A multi-layer unit is also provided, which can be used for the production of multi-layer panels and in principle also together with the device 11'. For simplification, in the following Description, the same reference numerals as in the description of the device 11' are used for similar parts.
Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung 11 zur Herstellung von Mineralfaserplatten umfaßt im wesentlichen, aufeinanderfolgend angeordnet in Förderrichtung F, ein Pendelband 13 und ein Sammelband 15 für die entsprechende Ablage und Aufnahme der Fasern, die in einer Faserproduktionseinheit (nicht im Detail gezeigt) hergestellt werden, und eine Vorkomprimierungsstufe 17 und eine Optimierungs- oder Komprimierungseinheit 19 zur Bildung eines Filzes oder eines Vlieses 20 mit optimierter Faserorientierung und Homogenität. Der Komprimierungseinheit 19 zur Optimierung der Komprimierung schließt sich eine optionale Mehrlageneinheit 21 an, die zur Herstellung von mehrlagigen Mineralfaserplatten verwendet werden kann. Der Mehrlageneinheit 21 folgt eine Transporteinrichtung 23, die das komprimierte Vlies an den gegenüberliegenden großen Oberflächen festgeklammert hält und es zur Bindungsstation, z. B. zu einem Härtungsofen 25, führt.The device 11 shown in Fig. 7 for producing mineral fiber boards essentially comprises, arranged in succession in the conveying direction F, a pendulum belt 13 and a collecting belt 15 for the corresponding deposit and collection of the fibers produced in a fiber production unit (not shown in detail), and a pre-compression stage 17 and an optimization or compression unit 19 for forming a felt or a fleece 20 with optimized fiber orientation and homogeneity. The compression unit 19 for optimizing the compression is followed by an optional multi-layer unit 21, which can be used to produce multi-layer mineral fiber boards. The multi-layer unit 21 is followed by a transport device 23 which holds the compressed fleece clamped to the opposing large surfaces and leads it to the binding station, e.g. to a curing oven 25.
Die vorstehend genannte Faserproduktionseinheit dient zur kontinuierlichen Herstellung von Fasern durch eines der bekannten Verfahren, z. B. das Kaskadenschleuderverfahren. Die hergestellten Fasern, auch als "primäres Vlies" bezeichnet, werden mit einem Bindemittel besprüht (nicht gezeigt) und mit Hilfe eines Förderwerks (nicht gezeigt) zum Pendelband 13 geleitet. Das letztere Band befindet sich oberhalb des Sammelbands 15 und schwingt quer zur Transportrichtung des Sammelbands 15. Eine andere Orientierung der Pendelbewegung, z. B. in Transportrichtung, ist aber auch möglich. Als Folge der Pendelbewegung wird das primäre Vlies 26 wie aus Fig. 7 ersichtlich kreuzweise überlappend auf das sich vorwärts bewegende Sammelband 15 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des letzteren und der Frequenz der Pendelbewegung abgelegt. Eine andere Einrichtung, · z. B. Gasstrahlen, ist aber zur Herstellung von einer so statistisch wie möglichen Faserorientierung auf dem Sammelband auch möglich. Als Folge der Vorwärtsbewegung des Sammelbandes 15 ist die vorherrschende Orientierung der Fasern in einem Winkel zur Transportrichtung. Von oben gesehen erstrecken sich die Fasern der beiden übereinander gelegten Vliesschichten im wesentlichen kreuzweise.The above-mentioned fiber production unit serves for the continuous production of fibers by one of the known methods, e.g. the cascade spinning method. The fibers produced, also referred to as "primary web", are sprayed with a binding agent (not shown) and guided to the pendulum belt 13 by means of a conveyor (not shown). The latter belt is located above the collecting belt 15 and swings transversely to the transport direction of the collecting belt 15. Another orientation of the pendulum movement, e.g. in the transport direction, is also possible. As a result of the pendulum movement, the primary web 26 is deposited crosswise overlapping on the advancing collecting belt 15, as can be seen from Fig. 7, depending on the speed of the latter and the frequency of the pendulum movement. Another device, e.g. gas jets, is also possible for producing as statistical a fiber orientation as possible on the collecting belt. As a result of the forward movement of the collecting belt 15, the predominant orientation of the fibers in an angle to the transport direction. Seen from above, the fibers of the two superimposed fleece layers extend essentially crosswise.
Die Vorkomprimierungsstufe 17 besteht aus einem unteren Förderband 27 und einem Preßband 29. Das letztere ist bezüglich der Höhe einstellbar, so daß das Vlies 26 in unterschiedlichem Maß vorkomprimiert werden kann. Die Vorkomprimierungsstufe 17 liefert eine Vorkomprimierung und eine bestimmte Homogenisierung des relativ lockeren Vlieses 20, bevor dieses in die Optimierungseinheit 19 eingeführt wird. Die beiden Bänder 27, 29 haben vorzugsweise einzelne unabhängige Antriebe, so daß sie mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten betrieben werden können.The pre-compression stage 17 consists of a lower conveyor belt 27 and a press belt 29. The latter is adjustable in height so that the fleece 26 can be pre-compressed to different degrees. The pre-compression stage 17 provides a pre-compression and a certain homogenization of the relatively loose fleece 20 before it is introduced into the optimization unit 19. The two belts 27, 29 preferably have individual independent drives so that they can be operated at different circumferential speeds.
Entsprechend der gezeigten beispielhaften Ausführungsform besteht die Optimierungseinheit 19 aus mehreren Förderwerken oder Förderpaaren 31, 33, 35, 37. Jedes Paar 31, 33, 35, 37 hat eine untere und eine obere Rollengruppe, die jeweils aus vier Rollen 39 besteht. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Rollengruppen 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37" ist einstellbar. Die Rollengruppen sind auch so ausgelegt, daß sie relativ zueinander, bevorzugt in Transportrichtung, schräg gestellt werden können. Die letztere Eigenschaft ermöglicht es, daß das Vlies 20 auf dem Weg durch ein Förderpaar 31, 33, 35, 37 kontinuierlich in der Dicke komprimiert oder dekomprimiert werden kann.According to the exemplary embodiment shown, the optimization unit 19 consists of several conveyors or conveyor pairs 31, 33, 35, 37. Each pair 31, 33, 35, 37 has a lower and an upper roller group, each consisting of four rollers 39. The space between the individual roller groups 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37" is adjustable. The roller groups are also designed so that they can be inclined relative to one another, preferably in the transport direction. The latter property enables the fleece 20 to be continuously compressed or decompressed in thickness on the way through a conveyor pair 31, 33, 35, 37.
Eine Reihe von unterschiedlichen Ansätzen für die Vliesoptimierung kann durch die mögliche Einstellung des Abstandes zwischen den gegenüberliegenden Rollengruppen und ihren Geschwindigkeiten erhalten werden. Auf diesem Weg können die Produkteigenschaften ganz unterschiedlich sein. Auch aufgrund dieser Einstelleinrichtungen kann die Faserstruktur kontrollierbar optimiert werden und es kann z. B. eine unerwünschte Faltung an der Vliesoberfläche vermieden werden.A number of different approaches to fleece optimization can be achieved by adjusting the distance between the opposing roller groups and their speeds. In this way, the product properties can be very different. These adjustment devices also make it possible to optimize the fiber structure in a controllable manner and, for example, to avoid undesirable folding on the fleece surface.
Mindestens die unteren und oberen Rollengruppen 31" und 31' des ersten Förderpaars 31 sind bezüglich der Höhe einstellbar. Dies gestattet es, daß das Vlies gebogen wird, wie in Fig. 7 gezeigt, z. B. um die Vliesoberfläche zu glätten und zu verdichten.At least the lower and upper roller groups 31" and 31' of the first conveyor pair 31 are adjustable in height. This allows the fleece bent as shown in Fig. 7, e.g. to smooth and compact the fleece surface.
Die oberen und unteren Rollengruppen 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37" der Förderpaare 31, 33, 35, 37 haben jeweils einen gesonderten Antrieb, der in Fig. 7 nicht im Detail gezeigt ist. Die eingesetzten Antriebe sind vorzugsweise in einem bestimmten Bereich unbegrenzt variabel, so daß z. B. die oberen und unteren Rollengruppen unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen können. Eine leicht höhere Umfangsgeschwindigkeit der oberen Rollengruppe ist z. B. notwendig, wenn dieselbe nicht horizontal, sondern in einem Winkel zur unteren Rollengruppe angeordnet ist.The upper and lower roller groups 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37" of the conveyor pairs 31, 33, 35, 37 each have a separate drive, which is not shown in detail in Fig. 7. The drives used are preferably infinitely variable within a certain range, so that, for example, the upper and lower roller groups can have different circumferential speeds. A slightly higher circumferential speed of the upper roller group is necessary, for example, if it is not arranged horizontally but at an angle to the lower roller group.
Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine beispielhafte Ausführungsform einer Komprimierungseinheit 19, in der die Förderwerke mit den Rollengruppen 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37", die die Rollen 39 aufweisen, auf einer Tragkonstruktion 71 angeordnet sind. Kettenräder 115 (Fig. 10) sind an einem Ende jeder Rolle 39 vorgesehen. Alle vier oder fünf Rollen 39 sind durch Antriebsketten (nicht gezeigt) verbunden und bilden eine Rollengruppe. Ein Antrieb 117', 117", 117''', 117"", 118', 118", 118''', 118"" ist für jede Rollengruppe vorgesehen.Fig. 8 to 10 show an exemplary embodiment of a compression unit 19 in which the conveyors with the roller groups 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37", comprising the rollers 39 are arranged on a support structure 71. Sprockets 115 (Fig. 10) are provided at one end of each roller 39. All four or five rollers 39 are connected by drive chains (not shown) and form a roller group. A drive 117', 117", 117''', 117"", 118', 118", 118''', 118"" is provided for each roller group.
Die oberen und unteren Rollengruppen 31', 31" des ersten Förderpaares 31, betrachtet in Förderrichtung (Fig. 9, Pfeil F), sind vertikal einstellbar. Die vertikale Einstellung der oberen Rollengruppe 31' erfolgt mit Hilfe eines Antriebselements 81, das die Achsen 73, 73' über die Kardanwellen 77, 77' antreibt.The upper and lower roller groups 31', 31" of the first conveyor pair 31, viewed in the conveying direction (Fig. 9, arrow F), are vertically adjustable. The vertical adjustment of the upper roller group 31' is carried out by means of a drive element 81, which drives the axles 73, 73' via the cardan shafts 77, 77'.
Das Antriebselement 83, das die Achsen 75, 75' über die Kardanwellen 79, 79' antreibt, wird für die vertikale Einstellung der unteren Rollengruppe 31" verwendet.The drive element 83, which drives the axles 75, 75' via the cardan shafts 79, 79', is used for the vertical adjustment of the lower roller group 31".
Anders als die ersten Rollengruppen 31', 31" ist die Position der verbleibenden Rollengruppen entweder nicht einstellbar (unten) oder nur gemeinsam einstellbar (oben). Wie insbesondere aus den Fig. 8 und 9 ersichtlich, sind die hinteren drei unteren Rollengruppen 33", 35", 37", betrachtet in Förderrichtung, auf einem stationären Gerüst 85 angeordnet, während die oberen drei Rollengruppen 33', 35', 37' auf einem vertikal einstellbaren Gerüst 87 angeordnet sind. Das letztere Gerüst 87 ist am oberen Teil der Tragkonstruktion 71 vertikal einstellbar. Lineare Führungen 93 an den Pfeilern 95, 95', 97, 97' liefern eine vertikale Führung des Gerüsts 87. Ein Antriebselement 103, das durch die Kardanwellen 99, 99', 101, 101' die Achsen 89, 89', 91, 91' antreibt, die in Paaren auf der Tragkonstruktion 71 angeordnet sind, ist zur vertikalen Einstellung des Gerüsts 87 vorgesehen.Unlike the first roller groups 31', 31", the position of the remaining roller groups is either not adjustable (bottom) or only adjustable together (top). As can be seen in particular from Fig. 8 and 9, the rear three lower roller groups 33", 35", 37", viewed in the conveying direction, are arranged on a stationary frame 85, while the upper three roller groups 33', 35', 37' are arranged on a vertically adjustable frame 87. The latter frame 87 is vertically adjustable on the upper part of the support structure 71. Linear guides 93 on the pillars 95, 95', 97, 97' provide vertical guidance of the frame 87. A drive element 103 which drives the axes 89, 89', 91, 91' arranged in pairs on the support structure 71 through the cardan shafts 99, 99', 101, 101' is provided for vertical adjustment of the frame 87.
Die oberen Rollengruppen 33', 35', 37', von denen die letzte fünf Rollen 39 aufweist, sind an Trägerschienen 105 angeordnet, die mit dem Gerüst 87 durch den Zapfen 107 drehbar verbunden sind. In der beispielhaften veranschaulichenden Ausführungsform ist das vordere Ende der Schienen 105, betrachtet in Förderrichtung, mit dem vertikal einstellbaren Gerüst 87 durch ein anderes Paar von Achsen 109, 109' verbunden. Durch die Einstellung der Achsen 109, 109' ist es möglich, die Trägerschienen 105 aufwärts oder abwärts aus der Horizontalen heraus zu drehen, so daß es z. B. möglich ist, einen sich in Förderrichtung F verjüngenden Weg zu bilden. Die Achsen 109, 109' sind auch über die Kardanwellen 111, 111' miteinander verbunden, so daß hier wiederum ein Antrieb 113 ausreicht, um sie einzustellen.The upper roller groups 33', 35', 37', the last of which has five rollers 39, are arranged on support rails 105 which are rotatably connected to the frame 87 by the pin 107. In the exemplary illustrative embodiment, the front end of the rails 105, viewed in the conveying direction, is connected to the vertically adjustable frame 87 by another pair of axles 109, 109'. By adjusting the axles 109, 109' it is possible to rotate the support rails 105 upwards or downwards from the horizontal, so that it is possible, for example, to form a path tapering in the conveying direction F. The axles 109, 109' are also connected to each other via the cardan shafts 111, 111', so that here again a drive 113 is sufficient to adjust them.
Fig. 13 zeigt verschiedene Möglichkeiten, wie vier Förderpaare im Prinzip angeordnet werden können. Die Einstellungen nach den Fig. 13b und 13c können aber nicht mit der Komprimierungseinheit nach den Fig. 8 bis 10 gebildet werden. Eine Anordnung der Rollengruppen 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37" nach der Fig. 13d ist empfehlenswert, wenn z. B. leichte Produkte hergestellt werden sollen.Fig. 13 shows various ways in which four conveyor pairs can be arranged in principle. However, the settings according to Fig. 13b and 13c cannot be created with the compression unit according to Fig. 8 to 10. An arrangement of the roller groups 31', 31", 33', 33", 35', 35", 37', 37" according to Fig. 13d is recommended if, for example, light products are to be manufactured.
Der Optimierungseinheit 19, die mehrere Förderpaare umfaßt, folgt die optionale Mehrlageneinheit 21, die in der veranschaulichten beispielhaften Ausführungsform als Einrichtung für zwei Dichten vorliegt. Diese umfaßt eine Trenneinrichtung 41, z. B. eine Bandsäge oder ein Bandmesser, die in Fig. 7 nur im Umriß gezeigt ist, zur Trennung des komprimierten Vlieses 20 in zwei Bahnen 43 und. 45. Die Mehrlageneinheit 21 umfaßt auch Förderwerke 47, 49, 50 und 51, z. B. Förderbänder, die die komprimierten Unterbahnen 43, 45 in der Dicke fixieren. Lücken, die aus geometrischen Gründen zwischen der Trenneinrichtung und z. B. dem Förderband 49 oder 50 auftreten, können wo möglich durch Führungsplatten überbrückt werden. Dies verhindert das Ausbrechen der Vliesbahn 43, die in verschiedenem Maße komprimiert wird.The optimization unit 19, which comprises several conveyor pairs, is followed by the optional multi-layer unit 21, which in the exemplary embodiment shown is a device for two densities. This comprises a separating device 41, e.g. a band saw or a band knife, which is only shown in outline in Fig. 7, for separating the compressed fleece 20 into two webs 43 and 45. The multi-layer unit 21 also comprises conveyors 47, 49, 50 and 51, e.g. conveyor belts, which fix the thickness of the compressed bottom webs 43, 45. Gaps which occur for geometric reasons between the separating device and e.g. the conveyor belt 49 or 50 can be bridged by guide plates where possible. This prevents the fleece web 43, which is compressed to different degrees, from breaking out.
Die Trenneinrichtung 41 und das folgende Förderwerk sind vorzugsweise bezüglich der Höhe einstellbar. Dies ermöglicht es, daß das aus der Komprimierungseinheit 19 heraustretende Vlies in untere und obere Bahnen 43, 45 von praktisch jedweder Dicke geschnitten werden kann. Außerdem können die Trenneinrichtung 41 und das Förderband 49 auch unabhängig voneinander in einem Ausmaß nach oben verschoben werden, daß sie außerhalb des Transportbereichs des Vlieses angeordnet sind. Das Förderband 49 dient dann als Niederhaltband. Aufgrund der vertikalen Einstellbarkeit kann die Vorrichtung 11 gegebenenfalls zur Herstellung von einlagigen oder mehrlagigen Platten verwendet werden. Grundsätzlich können viele Trenneinrichtungen und entsprechende Niederhaltbänder vorgesehen werden, um es zu ermöglichen, Platten mit drei oder sogar mehr Schichten herzustellen. Auch der Abstand zwischen den oberen und unteren Rollen ist einstellbar, so daß äußere Schichten unterschiedlicher Dicke hergestellt werden können.The separating device 41 and the following conveyor are preferably adjustable in height. This enables the fleece emerging from the compression unit 19 to be cut into lower and upper webs 43, 45 of practically any thickness. In addition, the separating device 41 and the conveyor belt 49 can also be moved upwards independently of one another to an extent that they are arranged outside the transport area of the fleece. The conveyor belt 49 then serves as a hold-down belt. Due to the vertical adjustability, the device 11 can optionally be used to produce single-layer or multi-layer panels. In principle, many separating devices and corresponding hold-down belts can be provided in order to make it possible to produce panels with three or even more layers. The distance between the upper and lower rollers is also adjustable so that outer layers of different thicknesses can be produced.
Zwei Förderpaare 53, 54, die nach den Förderwerken 50, 51 vorgesehen sind, dienen zur Komprimierung in Dicken- und Längsrichtung der oberen Bahn 45. Die Förderpaare 53, 54 umfassen vorzugsweise Rollen, die in jedem Fall unter Bildung oberer und unterer Rollengruppen in jedem Fall mit drei Rollen kombiniert sind. Die Förderpaare 53, 54 können jeweils mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden, so daß die Längenzunahme, die als Folge der Dickenkomprimierung auftreten kann, durch anschließende Komprimierung in Längsrichtung ausgeglichen werden kann. Auch der Abstand zwischen den oberen und unteren Rollen ist einstellbar, so daß äußere Schichten unterschiedlicher Dicke hergestellt werden können.Two conveyor pairs 53, 54, which are provided after the conveyors 50, 51, serve to compress the upper web 45 in the thickness and longitudinal direction. The conveyor pairs 53, 54 preferably comprise rollers, which are combined in each case with three rollers to form upper and lower roller groups. The conveyor pairs 53, 54 can each be driven at different circumferential speeds, so that the increase in length that can occur as a result of the thickness compression can be compensated by subsequent compression in the longitudinal direction. The distance between the upper and lower rollers is adjustable so that outer layers of different thicknesses can be produced.
Förderbänder, Rutschen und/oder Führungsplatten (nicht im Detail gezeigt) vereinen die komprimierte Bahn 45' mit der unteren Bahn 43. In den meisten Fällen kann auf ein Niederhaltband für die stark komprimierte Bahn 45' verzichtet werden. Eine Dosiereinrichtung 57 für ein Bindemittel ist in der Zone vorgesehen, in der sich die Bahnen 43 und 45 treffen. Mit dieser Anordnung ist es möglich, ein Bindemittel auf die Kontaktoberflächen der oberen und/oder unteren Bahnen 43, 45' aufzubringen, so daß eine bessere Bindung nach der Härtung des Bindemittels erhalten wird. In den meisten Fällen kann man insbesondere auf eine Dosiereinrichtung 57 verzichten, wenn auftretende Längenzunahmen vorher ausgeglichen worden sind.Conveyor belts, chutes and/or guide plates (not shown in detail) join the compressed web 45' to the lower web 43. In most cases, a hold-down belt for the highly compressed web 45' can be dispensed with. A dosing device 57 for a binding agent is provided in the zone where the webs 43 and 45 meet. With this arrangement, it is possible to apply a binding agent to the contact surfaces of the upper and/or lower webs 43, 45', so that a better bond is obtained after the binding agent has hardened. In most cases, a dosing device 57 can be dispensed with in particular if any increases in length that occur have been compensated for beforehand.
Beschickbänder 59, 61 und Vorschubrollen 63, 65 pressen die vereinten Bahnen 43, 45' zusammen und transportieren sie in den Härtungsofen 25. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Beschickbänder 59, 61 und der Vorschubrollen 63, 65 sind vorteilhafterweise gesondert einstellbar, so daß die Komprimierung oder Dekomprimierung der komprimierten Bahnen 43, 45' nach Bedarf durchgeführt werden kann. Zumindest die Vorschubrollen 63, 65 sind vorzugsweise kühlbar. Im Härtungsofen 25 sind vorzugsweise luftdurchlässige Förderbänder 67, 67' vorgesehen. Die Bänder 67, 67' halten die Bahnen 43, 45' während des Härtungsverfahrens zusammen und bestimmen so im wesentlichen die nominale Dicke der fertigen Platten. Die Bänder 67, 67' wie die Förderwerke 59, 61, 63, 65 sind vertikal einstellbar und können somit auf die Vliesdicken eingestellt werden, die von der Mehrlageneinheit 21 oder der Komprimierungseinheit 19 kommen.Feeding belts 59, 61 and feed rollers 63, 65 press the combined webs 43, 45' together and transport them into the curing oven 25. The circumferential speeds of the feeding belts 59, 61 and the feed rollers 63, 65 are advantageously separately adjustable so that the compression or decompression of the compressed webs 43, 45' can be carried out as required. At least the feed rollers 63, 65 are preferably coolable. Air-permeable conveyor belts 67, 67' are preferably provided in the curing oven 25. The belts 67, 67' hold the webs 43, 45' together during the curing process and thus essentially determine the nominal thickness of the finished panels. The belts 67, 67' as well as the conveyors 59, 61, 63, 65 are vertically adjustable and can thus be adjusted to the fleece thicknesses that come from the multi-layer unit 21 or the compression unit 19.
Die Herstellung einer Mehrlagenplatte kann folgendermaßen ausgeführt werden: Das von einer Sammelkammer (nicht gezeigt) gelieferte und mit Bindemittel versehene primäre Vlies, im Fall von Steinwollfasern gewöhnlich mit einem Gewicht von etwa 200 bis 800 g/m², bevorzugt 200 bis 400 g/m², mit einer ungefähren durchschnittlichen Dicke von 15 bis 20 mm oder häufiger bis zu 75 mm, wird dem Pendelband 13 zugeführt. Das letztere lagert das primäre Vlies auf das kontinuierlich voranschreitende Sammelband 15 ab. In Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des letzeren Bandes 15 und der Frequenz des Pendelbands 13 wird eine größere oder kleinere Anzahl an Vliesschichten auf dem Band 15 in vertikaler Richtung gebildet. Die Anzahl an Schichten wird entsprechend den erforderlichen Platteneigenschaften des Endprodukts gewählt, z. B. Gewicht, Druckfestigkeit usw. Die Anzahl an Schichten hängt auch von der Faserformulierung ab, d. h. den einzelnen Faserverarbeitungsstufen zwischen der Faserproduktionseinheit und dem Härtungsofen 25. Gewöhnlich werden 2 bis 40 bis 50 Schichten auf dem Sammelband 15 abgelegt.The manufacture of a multi-layer board can be carried out as follows: The primary fleece supplied from a collection chamber (not shown) and provided with a binder, in the case of rock wool fibres usually with a weight of about 200 to 800 g/m², preferably 200 to 400 g/m², with an approximate average thickness of 15 to 20 mm or more frequently up to 75 mm, is fed to the The primary web is fed to a pendulum belt 13. The latter deposits the primary web onto the continuously advancing collecting belt 15. Depending on the speed of the latter belt 15 and the frequency of the pendulum belt 13, a larger or smaller number of web layers are formed on the belt 15 in the vertical direction. The number of layers is selected according to the required panel properties of the final product, e.g. weight, compressive strength, etc. The number of layers also depends on the fiber formulation, ie the individual fiber processing stages between the fiber production unit and the curing oven 25. Usually 2 to 40 to 50 layers are deposited on the collecting belt 15.
Die Ablage des primären Vlieses 26 mit Hilfe des Pendelbands 13 liefert nicht nur eine gute Querverteilung des Fasermaterials auf dem Sammelband 15, sondern trägt auch zu einer gleichmäßigen Faserorientierung und einer bestimmten Homogenisierung bei. Die Faserorientierung kann ferner durch Änderung der Richtung der Pendelbewegung kontrolliert beeinflußt werden.The deposition of the primary fleece 26 with the aid of the pendulum belt 13 not only provides a good transverse distribution of the fiber material on the collecting belt 15, but also contributes to a uniform fiber orientation and a certain homogenization. The fiber orientation can also be influenced in a controlled manner by changing the direction of the pendulum movement.
Das abgelegte Vlies wird einer Vorkomprimierung in der Vorkomprimierungsstufe 17 ausgesetzt. Die Vorkomprimierung erfolgt gewöhnlich so, daß das Vlies durch die Rollen des ersten Förderpaars eingespannt werden kann (geforderte nominale Dicke plus höchstens etwa 40% des Rollendurchmessers). Eine gewisse Durchbiegung des Vlieses nach der Vorkomprimierung ist zweckmäßig, so daß bei Eintritt in die Komprimierungseinheit eine ausreichende Haftung zwischen dem Vlies und den Rollen erhalten wird, um die erforderliche Umorientierung der Fasern zu erhalten. Da bei Produkten mit einer Dichte von weniger als etwa 80 bis 90 kg/m³ die während der Komprimierung in Längsrichtung in dem Vlies vorherrschenden Ausdehnungskräfte sehr viel geringer sind, ist gewöhnlich eine mäßige Dickenkomprimierung neben der Komprimierung in Längsrichtung bei der Herstellung dieser Produkte notwendig, um die erforderliche Spannung einzustellen und eine nicht gewünschte Faltung an der Vliesoberfläche zu vermeiden.The deposited web is subjected to pre-compression in the pre-compression stage 17. The pre-compression is usually carried out in such a way that the web can be clamped by the rollers of the first conveyor pair (required nominal thickness plus a maximum of about 40% of the roll diameter). A certain amount of deflection of the web after pre-compression is desirable so that, on entering the compression unit, sufficient adhesion is obtained between the web and the rollers to obtain the required reorientation of the fibers. Since for products with a density of less than about 80 to 90 kg/m³ the expansion forces prevailing in the web during longitudinal compression are much lower, a moderate thickness compression in addition to the longitudinal compression is usually necessary in the manufacture of these products in order to set the required tension and to avoid undesirable folding on the web surface.
Im Fall des Dublierens, d. h. wenn das primäre Vlies in Schichten abgelegt wird, weisen die Vliesoberflächen in unterschiedlichem Grad sichtbare Schritte auf. Diese Schritte können mindestens teilweise in der Vorkomprimierungsstufe 17 ausgeglichen werden, indem das obere Band 29 mit einer leicht höheren Geschwindigkeit als es für den weiteren Transport notwendig wäre angetrieben wird.In the case of doubling, i.e. when the primary web is laid down in layers, the web surfaces have visible steps to varying degrees. These steps can be at least partially compensated for in the pre-compression stage 17 by driving the upper belt 29 at a slightly higher speed than would be necessary for further transport.
Das teilweise geglättete Vlies kann einer weiteren Glättung in der Optimierungseinheit 19 unterzogen werden. Zu diesem Zweck können z. B. die ersten und zweiten Förderpaare so angeordnet werden, daß sie sich außerhalb der gleichmäßigen Ausrichtung befinden. Es ist auch möglich, daß jedes andere Förderpaar außerhalb der gleichmäßigen Ausrichtung angeordnet wird. Durch diese Anordnung außerhalb der Flucht wird das transportierte Vlies 20 einer Biegung oder einer Querablenkung ausgesetzt, die eine Glättung der Vliesoberflächen bewirken kann. Der Glättungseffekt kann verstärkt werden, wenn das zweite Förderpaar etwas langsamer als das erste läuft.The partially smoothed web can be subjected to further smoothing in the optimization unit 19. For this purpose, for example, the first and second conveyor pairs can be arranged so that they are out of alignment. It is also possible for every other conveyor pair to be arranged out of alignment. This out-of-alignment arrangement subjects the transported web 20 to a bend or a transverse deflection, which can cause the web surfaces to be smoothed. The smoothing effect can be increased if the second conveyor pair runs somewhat slower than the first.
Bevorzugt wird eine Längskomprimierung von 2 : 1 bis 6 : 1 (entsprechend den Umfangsgeschwindigkeiten des ersten und des letzten Förderpaares 31 und 37) in der Komprimierungseinheit 19 im wesentlichen mit einem Rollenabstand, der der nominalen Dicke der herzustellenden Platte entspricht (d. h. eine Verdichtung durch Komprimierung in Längsrichtung ohne Dickenkomprimierung), bewirkt. Bei leichteren Produkten kann jedoch eine Komprimierung in Längsrichtung zusammen mit einer gleichzeitigen mäßigen Dickenkomprimierung vorteilhaft sein. Bei einer Einengung mit einer einzelnen Geschwindigkeit kann jedes der beiden Förderpaare 31, 33 und 35, 37 gemeinsam durch einen Antrieb angetrieben werden.Preferably, a longitudinal compression of 2:1 to 6:1 (corresponding to the peripheral speeds of the first and last conveyor pairs 31 and 37) is effected in the compression unit 19 essentially with a roller spacing corresponding to the nominal thickness of the board to be produced (i.e., compaction by longitudinal compression without thickness compression). However, for lighter products, longitudinal compression together with simultaneous moderate thickness compression may be advantageous. For a single speed constriction, each of the two conveyor pairs 31, 33 and 35, 37 may be driven jointly by one drive.
Obwohl Förderbänder zur Komprimierung verwendet werden können, sind Rollen bevorzugt, da die Tendenz zur Faltung an den Vliesoberflächen relativ gering ist, selbst wenn eine beträchtliche Komprimierung in Längsrichtung erfolgt. Das Vlies kann mit Rollen 39 ohne merkliches Falten an der Vliesoberfläche in Längsrichtung beträchtlich komprimiert werden. Eine mögliche Erklärung dafür ist, daß nur eine leichte Haftung zwischen den Rollen und dem Vlies besteht. Die Rollen fördern auch die Umorientierung der Fasern, da das Vlies sich etwas zwischen den Rollen in jedem Fall, aber ohne Falten, ausdehnen kann.Although conveyor belts can be used for compression, rollers are preferred because the tendency for folding at the web surfaces is relatively low, even when significant longitudinal compression occurs. The web can be compressed considerably with rollers 39 without noticeable folding at the web surface in the longitudinal direction. One possible explanation for this is that only a There is a slight adhesion between the rollers and the fleece. The rollers also promote the reorientation of the fibers, as the fleece can expand slightly between the rollers in any case, but without wrinkles.
Dies ergibt eine gute Verdichtung des Faserfilzes im Inneren und an der Oberfläche.This results in a good compaction of the fibre felt inside and on the surface.
In der Mehrlageneinheit 21 kann das komprimierte Vlies in zwei oder mehrere Bahnen 43, 45 aufgeteilt werden. Es ist auch möglich, die Mehrlageneinheit wegzulassen oder sie außerhalb des Förderwegs anzuordnen und das Vlies mit der optimierten Faserstruktur direkt in den Härtungsofen zu führen.In the multi-layer unit 21, the compressed fleece can be divided into two or more webs 43, 45. It is also possible to omit the multi-layer unit or to arrange it outside the conveyor path and to feed the fleece with the optimized fiber structure directly into the curing oven.
Die Trennung des Vlieses 20 erfolgt durch eine Bandsäge oder ein Bandmesser in an sich bekannter Weise. Die obere Bahn 45 mit der optimierten Faserstruktur wird dann einer Komprimierung in Dicken- und Längsrichtung ausgesetzt. Dadurch werden die Fasern der oberen Schicht 45 durch die Komprimierung in Dickenrichtung und anschließend in Längsrichtung weiter verdichtet. Die in der Dicke komprimierte Bahn 45' wird dann zu der kontinuierlich sich bewegenden unteren Bahn 43 zurückgeführt.The fleece 20 is separated by a band saw or a band knife in a manner known per se. The upper web 45 with the optimized fiber structure is then subjected to compression in the thickness and length direction. As a result, the fibers of the upper layer 45 are further compressed by compression in the thickness direction and then in the length direction. The web 45' compressed in thickness is then returned to the continuously moving lower web 43.
Das komprimierte Vlies 43, 45', insbesondere die Bahn 43 unter Spannung, wird zwischen der Komprimierungsstufe 19 und dem Härtungsofen 25 durch die Förderwerke 47, 49, 59, 61, 63, 65, z. B. Bänder, Ketten oder Rollen-Systeme, bevorzugt Förderbänder, geführt, um jedes Ausbrechen oder Ausbuchten zu verhindern.The compressed fleece 43, 45', in particular the web 43 under tension, is guided between the compression stage 19 and the curing oven 25 by the conveyors 47, 49, 59, 61, 63, 65, e.g. belts, chains or roller systems, preferably conveyor belts, in order to prevent any breakouts or bulges.
Im Härtungsofen 25 wird das Bindemittel im Vlies gehärtet. Die Härtung des Bindemittels erfolgt bei Temperaturen zwischen 180 und 300ºC, bevorzugt bei etwa 200 bis 250ºC. Das Bindemittel gewährleistet auch eine feste Bindung zwischen den beiden Bahnen 43, 45' mit geringer und hoher Rohdichte.In the curing oven 25, the binding agent in the fleece is cured. The binding agent is cured at temperatures between 180 and 300°C, preferably at about 200 to 250°C. The binding agent also ensures a firm bond between the two webs 43, 45' with low and high bulk density.
Zur Verbesserung der Haftung der Bahnen 43, 45' können deren Kontaktpunkte mit einem festen oder flüssigen Klebstoff (Dosiereinrichtung 57) in der Mehrlageneinheit versehen werden, bevor sie vereint werden.To improve the adhesion of the webs 43, 45', their contact points can be provided with a solid or liquid adhesive (dosing device 57) in the multi-layer unit before they are combined.
Alternativ oder zusätzlich können die Bindungen zwischen den beiden Bahnen 43 und 45' verbessert werden, wenn die Bahnen vor dem Härtungsofen 25 etwas kontrahiert werden, bevorzugt in einem Verhältnis von 1,1 : 1 bis 2 : 1. In Abhängigkeit von dem Kontraktionsgrad kann dies zu einigen Falten in den Bahnen führen. Die Kontraktion führt zu vergrößerten Kontaktoberflächen und die Haftung/Filzbildung der Bahnen kann auf diese Weise verbessert werden.Alternatively or additionally, the bonds between the two webs 43 and 45' can be improved if the webs are slightly contracted prior to the curing oven 25, preferably in a ratio of 1.1:1 to 2:1. Depending on the degree of contraction, this can result in some wrinkles in the webs. The contraction results in increased contact surfaces and the adhesion/felting of the webs can be improved in this way.
Mit der vorstehend beschriebenen Vorrichtung nach der Erfindung wird das Vlies oder der Filz vorzugsweise in einer Stufe in Längsrichtung komprimiert. Alternativ kann die Vorrichtung auch so betrieben werden, daß sich eine Vielzahl von Komprimierungszonen oder eine kontinuierliche Komprimierungszone während der Komprimierung bilden.With the device according to the invention described above, the fleece or felt is preferably compressed in one step in the longitudinal direction. Alternatively, the device can also be operated in such a way that a plurality of compression zones or a continuous compression zone are formed during the compression.
Plattenart einlagigPanel type single layer
Fasermaterial SteinwolleFibre material rock wool
Plattendicke 100 mmPlate thickness 100 mm
Rohdichte etwa 90 kg/m³Bulk density about 90 kg/m³
Bindemittel modifziertes PhenolharzBinder modified phenolic resin
Mittlere Faserlänge etwa 3 bis 4 mmAverage fibre length about 3 to 4 mm
Mittlerer Faserdurchmesser etwa 3 bis 4 umAverage fiber diameter about 3 to 4 um
Vorkomprimierung auf etwa die nominale DickePre-compression to approximately nominal thickness
Komprimierung in Längsrichtung 3 : 1Longitudinal compression 3 : 1
Druckfestigkeit bei 10%Compressive strength at 10%
Durchbiegung 0,035 N/mm²Deflection 0.035 N/mm²
Ablösfestigkeit 0,020 N/mm²Peel strength 0.020 N/mm²
(Delaminierung)(delamination)
Plattenart zweilagigPlate type two-layer
Fasermaterial SteinwolleFibre material rock wool
Plattendicke 100 mmPlate thickness 100 mm
Dicke äußere Schicht etwa 20 mmThick outer layer about 20 mm
Substratdicke etwa 80 mmSubstrate thickness about 80 mm
Mittlere Rohdichte etwa 90 kg/m³Average density about 90 kg/m³
Rohdichte äußere Schicht 155 kg/m³Density outer layer 155 kg/m³
Rohdichte Substrat 75 kg/m³Bulk density substrate 75 kg/m³
Bindemittel modifiziertes PhenolharzBinder modified phenolic resin
Mittlere Faserlänge etwa 0,5 bis 10 mmAverage fiber length about 0.5 to 10 mm
Mittlerer Faserdurchmesser 3 bis 6 umAverage fiber diameter 3 to 6 um
Vorkomprimierung auf etwa die 1,5-fache nominale DickePre-compression to approximately 1.5 times nominal thickness
Dickenkomprimierung 1,8 : 1 bis 1,1 : 1Thickness compression 1.8 : 1 to 1.1 : 1
Komprimierung in Längsrichtung 3 : 1Longitudinal compression 3 : 1
Druckfestigkeit bei 10%Compressive strength at 10%
Durchbiegung 0,025 bis 0,030 N/mm²Deflection 0.025 to 0.030 N/mm²
Ablösfestigkeit 0,013 bis 0,018 N/mm²Peel strength 0.013 to 0.018 N/mm²
(Delaminierung)(delamination)
Plattenart zweilagigPlate type two-layer
Fasermaterial SteinwolleFibre material rock wool
Plattendicke 100 mmPlate thickness 100 mm
Dicke äußere Schicht etwa 20 nmThick outer layer about 20 nm
Substratdicke etwa 80 mmSubstrate thickness about 80 mm
Mittlere Rohdichte etwa 90 kg/m³Average density about 90 kg/m³
Rohdichte äußere Schicht 155 kg/m³Density outer layer 155 kg/m³
Rohdichte Substrat 75 kg/m³Bulk density substrate 75 kg/m³
Bindemittel modifziertes PhenolharzBinder modified phenolic resin
Mittlere Faserlänge etwa 3 bis 4 mmAverage fibre length about 3 to 4 mm
Mittlerer Faserdurchmesser 3 bis 4 umAverage fiber diameter 3 to 4 um
Vorkomprimierung auf etwa die 1,8- bis 1,5-fache nominale Dicke Dickenkomprimierung 1,5 : 1 bis 1 : 1Pre-compression to approximately 1.8 to 1.5 times nominal thickness Thickness compression 1.5:1 to 1:1
Komprimierung in Längsrichtung 3 : 1Longitudinal compression 3 : 1
Druckfestigkeit bei 10%Compressive strength at 10%
Durchbiegung 0,025 bis 0,030 N/mm²Deflection 0.025 to 0.030 N/mm²
Ablösfestigkeit 0,013 bis 0,018 N/mm²Peel strength 0.013 to 0.018 N/mm²
(Delaminierung)(delamination)
Durchmesser der eingesetzten Rollen 80 mmDiameter of the rollers used 80 mm
Im Vergleich mit Platten ohne optimierter Faserstruktur und Dichte kann das Gewicht von durch das neue Verfahren hergestellten Platten um bis zu 25 bis 40% bei sonst im wesentlichen identischen mechanischen Eigenschaften verringert werden. Die Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene wird stark verbessert, was sich aus den stark strukturierten Bruchzonen ergibt (Fig. 11b und 11c).Compared to panels without optimized fiber structure and density, the weight of panels produced by the new process can be reduced by up to 25 to 40% with otherwise essentially identical mechanical properties. The tensile strength perpendicular to the plane of the panel is greatly improved, which results from the highly structured fracture zones (Fig. 11b and 11c).
Produkte nach der Erfindung können für alle herkömmlichen Zwecke von künstlichen Fasern verwendet werden, z. B. für Platten, Bahnen, die für die Wärmeisolierung, Feuerbeständigkeit und den Feuerschutz oder den Schallschutz oder die Schalldämpfung oder in geeigneter Form im Gartenbau als Wachstumsmedium verwendet werden.Products according to the invention can be used for all conventional purposes of man-made fibres, e.g. for panels, sheets used for thermal insulation, fire resistance and fire protection or sound insulation or sound absorption or in a suitable form in horticulture as a growing medium.
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