Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 25 und eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 27 zur Herstellung einer zwei- oder mehrschichtigen, gebundenen Mineralfaserplatte aus einem Mineralfaservlies sowie eine Mineralfaserplatte gemäss Patentanspruch 47.
Der Gegenstand des kanadischen Patents Nr. 1 057 183 bezieht sich auf ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Faserproduktes aus wenigstens zwei Schichten, wobei jede Schicht eine vorbestimmte Dichte aufweist. Beim erwähnten Verfahren wird eine lose Masse von ungehärteten Fasern in longitudinaler Richtung bewegt und sodann transversal zur Förderrichtung in zwei Bahnen aufgetrennt. Wenigstens eine der Bahnen wird nach dem Trennen verdichtet, sodann wieder mit der anderen Bahn vereinigt und in einem Ofen gehärtet. Durch dieses Verfahren entsteht eine Matte mit einer verdichteten Oberfläche mit besseren mechanischen Eigenschaften und einer unverdichteten unteren Lage mit guten Isolationseigenschaften.
In der WO 88/00 265 ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem ein Mineralfasergewebe in zwei oder mehrere Bahnen aufgespalten wird, wenigstens eine der Bahnen in der Dicke komprimiert wird und anschliessend die Bahnen wieder vereinigt und gehärtet werden. Gemäss der in Fig. 5 der WO 88/00 265 dargestellten Anlage wird ein in Lagen auf einem Band abgelegtes Mineralfasergewebe in der Dicke vorkomprimiert und dann zur Bildung einer einheitlicheren Struktur und Dicke und eines einheitlicheren spezifischen Gewichts durch Rollenförderer geführt. Danach wird das Gewebe horizontal in zwei Bahnen aufgetrennt, wobei die obere Bahn anschliessend in der Dicke stark komprimiert und dann wieder auf die untere Bahn gelegt wird.
Der Nachteil dieses Verfahrens ist, dass die Faserstruktur in der unteren Lage im Herstellungsprozess nicht wesentlich verändert wird und dass die untere Bahn lediglich vorkomprimiert ist.
Die EP-A-0 277 500 beschreibt ein Verfahren, bei welchem das Primärvlies vor dem Härteofen in zwei oder mehrere Bahnen abgehoben, unter Ausrichten der Fasern stark komprimiert und anschliessend der oder den übrigen Teilbahnen wieder zugeführt und gemeinsam mit diesen im Härteofen ausgehärtet wird. Der Vorteil des Verfahrens ist darin zu sehen, dass in einem kontinuierlichen Verfahren eine Faserdämmstoffbahn erhalten wird, deren Schichten aufgrund der unterschiedlichen Orientierung und Komprimierung der Fasern unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Es wird auch angeregt, das Primärvlies durch Auffaltung einer dünnen kontinuierlichen Vlieslage zu bilden.
Auf die Vlieslagen kann dann vor der Auffaltung Verstärkungsmittel, beispielsweise mit Fasern verstärkte Bindemittel oder Glasvliese oder dergleichen, aufgebracht werden, sodass bereits im Primärvlies ein bestimmter Struktureffekt erzielt wird. Es wird weiter vorgeschlagen, den durch Auffaltung erzielten Struktureffekt noch zu ergänzen resp. zu verstärken, indem zwischen den Teilen des Transportsystems zwischen der Aufspaltstelle und dem Härteofen unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten zur Anwendung kommen. Die EP-A-0 277 500 regt ferner an, wenigstens eine der Teilbahnen in Förder- oder in Querrichtung zu komprimieren.
Nachteilig an dem Verfahren ist, dass die untere Bahn lediglich vorverdichtet wird, sodass die hergestellten Fasserdämmstoffbahnen eine relativ geringe Drucksteifigkeit aufweisen. Zwar kann die Drucksteifigkeit senkrecht zu den grossen Oberflächen durch Falten des Primärvlieses verbessert werden, doch nimmt dann die Biegefestigkeit der Produkte ab.
Den eingangs beschriebenen Verfahren haftet insgesamt der Nachteil an, dass die untere Schicht jeweils nur eine geringe Verdichtung erfährt und dass ausserdem die Faserorientierung der abgelegten Fasern nicht oder nur durch Auffaltung verändert wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Verfahren zur Herstellung von zwei- oder mehrschichtigen Mineralfaserplatten dahingehend weiter zu entwickeln, dass Produkte mit verbesserten physikalischen Eigenschaften bei gleichem oder verminderten Ressourceneinsatz hergestellt werden können.
Erfindungsgemäss wird dies durch ein Verfahren gemäss Anspruch 1 oder 25 realisiert. Die erfindungsgemässen Verfahren unterscheiden sich von bekannten Verfahren im Wesentlichen dadurch, dass die vorkomprimierte Vliesbahn durch eine Komprimierungseinrichtung weiter in Dicken- und/oder Längsrichtung, insbesondere Längsrichtung, komprimiert wird, sodass die hergestellten Teilbahnen bereits vor der Aufspaltung relativ hohe Dichten und unterschiedliche Faserstrukturen aufweisen können. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise bei zweischichtigen Platten auch die Schicht geringerer Dichte im Vergleich zu herkömmlichen Platten eine bessere Drucksteifigkeit und Zugfestigkeit senkrecht zu den grossen Oberflächen aufweist.
Eine bestimmte Zug- und Drucksteifigkeit kann daher mit einem geringeren Mitteleinsatz, insbesonderer einer geringeren Fasermenge, erreicht werden als bei bekannten Verfahren.
Damit die unter Spannung stehenden Vliesbahnen zwischen der Komprimierungseinrichtung und der Bindestation nicht ausbrechen oder nicht auffalten können, sind zweckmässigerweise geeignete Niederhalteeinrichtungen und/oder Förderer vorgesehen, welche die Vliesbahnen an den grossen Oberflächen halten.
Zur Bildung einer stark verdichteten Oberschicht kann wenigsten eine der abgespaltenen Teilbahnen dickenkomprimiert werden. Dadurch kann eine höhere Durchstichfestigkeit erreicht werden. Vorteilhaft wird die eine dickenkomprimierte Teilbahn jedoch auch noch längskomprimiert. Durch das Plattwalzen der umorientierten Fasern mittels Dickenkomprimierung kann eine Kompensation der dadurch verursachten Längung notwendig werden.
Zur Verbesserung des Verbunds zwischen den Teilbahnen können die Berührungsflächen der Teilbahnen vor dem Zusammenführen noch zusätzlich mit Bindemittel versehen werden. In vielen Fällen reicht jedoch bereits die anfänglich auf die Fasern aufgebrachte Bindemittelmenge aus, damit ein guter Verbund zwischen den Teilbahnen beim Aushärten des Bindemittels zustande kommt. Eine andere Möglichkeit zur Verbesserung des Verbunds zwischen den Teilbahnen sieht vor, die zusammengeführten Bahnen vor dem Härten in der Länge zu komprimieren. Durch eine Stauchung der Bahnen, beispielsweise im Verhältnis von 1,1:1 bis maximal 2:1, kann eine Vergrösserung der Kontaktflächen und damit ein besserer Verbund zwischen den Schichten erzielt werden.
Ein Problem bei der kontinuierlichen Herstellung von zwei- oder mehrschichtigen Produkten kann die Verschmutzung des verwendeten Bandmessers mit dem den Fasern anhaftenden Bindemittel sein. Eine vorteilhafte Verfahrensvariante sieht deshalb vor, die Trenneinrichtung kontinuierlich zu reinigen. Dies kann beispielsweise mittels eines Lösungsmittelstrahls, z.B. Wasser, geschehen, welcher auf die Schneide des Bandmessers gerichtet wird.
Zweckmässigerweise kommt die Längskomprimierung dadurch zustande, dass das Vlies eine Komprimierungseinrichtung mit einer Mehrzahl von in Förderrichtung hintereinander angeordneten Fördererpaaren passiert, wobei die Geschwindigkeit wenigstens eines Fördererpaares kleiner ist als die des vorhergehenden Fördererpaares. Vorteilhaft wird das vorkomprimierte Vlies wenigstens einstufig längskomprimiert. Durch eine Längskomprimierung kann eine Umorientierung der Fasern erreicht werden, wodurch insbesondere die Drucksteifigkeit und die Zugfestigkeit senkrecht zu den grossen Oberflächen verbessert wird. Als Folge der Faserstrukturoptimierung kann der Ressourceneinsatz vermindert werden.
Vorteilhaft wird zur Herstellung von Produkten mit gefalteter Faserstruktur der Abstand der einander gegenüberliegenden Förderer eines Fördererpaares auf ungefähr den 0,5- bis 0,1fachen Abstand der nachfolgenden Förderer eingestellt wird, wobei der durch die beiden Fördererpaare definierte Förderweg im Wesentlichen fluchtend angeordnet ist und die Umfangsgeschwindigkeit wenigstens des unmittelbar nachfolgenden Fördererpaares kleiner ist als die Umfangsgeschwindigkeit des vorhergehenden Fördererpaares. Auf diese Weise kann eine Vliesbahn mit gefalteter Faserstruktur hergestellt werden (Fig. 2).
Vorteilhaft wird das Vlies bereits vor dem Eintritt in die Komprimierungseinrichtung auf ungefähr die 0,8- bis 1,5fache, vorzugsweise 0,9- bis 1,3fache Nominalstärke und ganz besonders bevorzugt auf die ungefähre Nominalstärke des Fertigprodukts vorkomprimiert, sodass durch die Förderer der Komprimierungseinrichtung im Wesentlichen nur noch eine Längskomprimierung erfolgt. Die Längenkomprimierung kann dabei in einer kontinuierlichen Komprimierungszone erfolgen, in welcher die nominelle Dicke des Produktes erhalten bleibt. Überraschenderweise kann eine sehr homogene Mikrorohdichte erzielt werden, wenn das Vlies bereits vor der Komprimierungseinrichtung auf ungefähr die Nominalstärke des Fertigprodukts vorkomprimiert und anschliessend nur noch längskomprimiert wird.
Das Mineralfaservlies wird vorteilhaft um einen Faktor 2 bis 10, vorzugsweise um einen Faktor 2,5 bis 5, und ganz besonders bevorzugt um einen Faktor von ca. 2,5 bis 3,5, in der Länge komprimiert. In gewissen Fällen, beispielsweise, wenn die Dichte der unteren Teilbahn des Fertigprodukts weniger als ungefähr 100 kg/m<3> betragen soll, kann eine gleichzeitig ablaufende Längs- und Dickenkomprimierung angezeigt sein. Der Dickenkompressionsgrad ist vorteilhaft kleiner als 2 und vorzugsweise kleiner als 1,5.
Obwohl die Förderer der Komprimierungseinrichtung Transportbänder sein können, sind die Förderer in einer besonders bevorzugten Ausführungsform als Rollenförderer ausgebildet. Rollen haben im Unterschied zu Förderbändern den Vorteil, dass das Vlies durch die Rollen beim Komprimieren mehrfach expandiert und zusammengepresst wird. Dadurch erhalten die Produkte überraschenderweise eine sehr homogene Mikrorohdichte (Dichteverteilung in einer kleinen Volumeneinheit) und sehr gute mechanische Eigenschaften, wie Druck-, Durchstich- und Zugfestigkeit bei einem im Vergleich mit herkömmlichen Produkten bedeutend geringerem Gewicht. Die Fasern sind gleichmässig verfilzt und eine bevorzugte Faserorientierung ist nicht auszumachen (Fig. 11.) In vergrössertem Massstab zeigt sich, dass die zufällig orientierten Fasern teilweise wellenförmig angeordnet sind.
Diese Art der Faserstruktur wird von den Erfindern als "Wellfaserstruktur" bezeichnet. Ein weiterer erwünschter Effekt ist die durch Rollen erzielbare Verfestigung der Vliesbahnoberflächen.
Obwohl die einzelnen Rollen jeweils einzeln ansteuerbar sein können, besitzt in einer vorteilhaften Ausführungsform jeder Rollenförderer jeweils zwei einander gegenüberliegende Gruppen von jeweils wenigstens zwei Rollen, wobei die Rollen eines Förderers jeweils mit derselben Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden. Dadurch, dass die Rollen in Gruppen von wenigstens zwei Rollen zusammengefasst sind, vereinfacht sich die Komprimierungseinrichtung und deren Steuerung wesentlich.
Vorteilhaft wird das Vlies vor der Trenneinrichtung in Förderrichtung gestreckt. Durch eine Entspannung des Vlieses kann ein ungewolltes Falten oder Ausbrechen der Vliesbahn z.B. beim Übergang von der Komprimierungseinrichtung zur Trenneinrichtung verhindert werden.
Das Vlies kann aus Glaswolle-, Steinwollefasern oder anderen Kunstfasern bestehen. Vorzugsweise besteht das Vlies im Wesentlichen jedoch aus Steinwollefasern und enthält nichtgehärtetes Bindemittel. Der gewichtsmässige Bindemittelgehalt kann zwischen ungefähr 0,7 und 4 Prozent sein. Das Bindemittel ist vorzugsweise in einem Härteofen härtbar. Das Binden des Vlieses kann jedoch auch durch Nadeln oder Verfilzen erfolgen.
Zweckmässigerweise werden Mineralfasern einer durchschnittlichen Länge zwischen ungefähr 0,3 und 50 mm, vorzugsweise zwischen ungefähr 0,5 und 15 mm und einer Dicke zwischen ungefähr 1 bis 12 mu m, vorzugsweise zwischen ungefähr 3 und 8 mu m eingesetzt. Es können jedoch auch Mineralfasern einer durchschnittlichen Länge zwischen ungefähr 1 und 10 mm, vorzugsweise zwischen ungefähr 2 und 6 mm und einer durchschnittlichen Dicke zwischen ungefähr 2 bis 10 mu m, vorzugsweise zwischen ungefähr 3 bis 7 mu m eingesetzt werden. Die durchschnittliche Länge von Steinwollefasern, die üblicherweise kürzer als Glasfasern sind, beträgt in der Regel 2 bis 4 mm, und der durchschnittliche Durchmesser beträgt 3 bis 4 mu m.
Vorteilhaft wird beim Ablegen des Vlieses auf dem Förderer die vorherrschende Orientierung der Fasern geändert resp. teilweise ausgeglichen. Dies kann beispielsweise mittels eines in einem Winkel zur Transportrichtung schwenkbaren Spinnkörpers oder durch einen Luftschleier geschehen. Dadurch kann die Dichteverteilung des Vlieses verbessert und die Faserorientierung verändert werden, was sich günstig auf die mechanischen Eigenschaften der hergestellten Produkte auswirkt. Zweckmässigerweise wird das Primärvlies mittels eines in einem Winkel zur Transportrichtung schwenkbaren Pendelbandes in Lagen auf dem Aufsammelband abgelegt. Auf diese Weise werden die Fasern teilweise umorientiert und die Homogenität (Querverteilung) des auf dem Aufsammelband abgelegten Vlieses kann verbessert werden.
Zweckmässigerweise werden zwei bis ungefähr 60 Lagen, vorzugsweise zwischen 2 und 40 bis 50 Lagen, übereinander abgelegt. Dabei kommt es zu einer gewissen Umorientierung der Fasern.
Das Vlies kann beispielsweise transversal zur Transportrichtung umgelenkt werden, wobei gleichzeitig eine Komprimierung, insbesondere Längskomprimierung, stattfinden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch eine Vorrichtung gemäss Kennzeichen von Anspruch 27. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Vorkomprimierungsstufe und der Trenneinrichtung eine zusätzliche Komprimierungseinrichtung vorgesehen ist, um das Vlies weiter in Dicken- und/oder Längsrichtung, insbesondere Längsrichtung, zu komprimieren und die Fasern umzuorientieren. Transportbänder dienen dazu, die einmal erreichte Faserstruktur zu erhalten und ein Auffedern oder Ausbrechen des unter Spannung stehenden Vlieses zu verhindern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Gemäss eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sind wenigstens die Trenneinrichtung und die nachfolgende Niederhalteeinrichtung im Bereich der Mehrschichtenanlage unabhängig voneinander senkrecht zur Bandoberfläche verstellbar, sodass die Vorrichtung wahlweise für die Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Produkten eingesetzt werden kann.
Zweckmässigerweise umfassen die Mittel zum Komprimieren der wenigstens einen Teilbahn wenigstens zwei unabhängig voneinander angetriebene Fördererpaare. Dadurch kann die abgespaltene Teilbahn auch in der Länge komprimiert werden. Die Fördererpaare sind vorteilhaft Rollenförderer, deren Rollenabstand einstellbar ist. Damit können die Teilbahnen sowohl in der Dicke als auch in der Länge komprimiert werden.
Vorteilhaft ist die Bindestation ein Härteofen, wobei vor dem Härteofen kühlbare Einlaufrollen vorgesehen sind. Dadurch kann ein Haften des Bindemittels an den Rollen verhindert und einer Verstopfung vorgebeugt werden. In einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Umlaufgeschwindigkeiten der Transportmittel zwischen der Trenneinrichtung und der Bindestation und die Umlaufgeschwindigkeit der Transportbänder im Ofen individuell einstellbar, sodass beispielsweise auch vor dem Härteofen eine Komprimierung oder Dekomprimierung vorgenommen werden kann. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 ein durch Dickenkomprimierung hergestelltes Mineralwolle-Produkt mit einer zur Oberfläche im Wesentlichen parallelen Faserorientierung;
Fig. 2 ein gefaltetes Produkt mit mehrheitlich senkrecht zu den Oberflächen angeordneten Fasern;
Fig. 3 ein zweischichtiges Produkt, dessen obere Schicht ein erhöhtes Raumgewicht besitzt;
Fig. 4 ein Produkt mit weitgehend homogenem Raumgewicht und zufällig orientierten Fasern;
Fig. 5 ein Produkt, bei welchem eine Schicht mit zufällig orientierten Fasern mit einer Schicht mit erhöhtem Raumgewicht kombiniert ist;
Fig. 6 ein Prinzipschema einer Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer mehrschichtigen Mineralfaserplatte mit unterschiedlicher Dichte
a) in einem kontinuierlichen Prozess resp. in einer kontinuierlichen Kompressionszone und
b) in einem einstufigen Prozess;
Fig. 7 eine Vorderansicht einer Komprimierungseinrichtung im Detail;
Fig. 8 eine Seitenansicht der Komprimierungseinrichtung von Fig. 7;
Fig. 9 eine Draufsicht auf die Komprimierungseinrichtung von Fig. 7;
Fig. 10 die Bruchstelle einer
a) Platte mit im Wesentlichen paralleler Faserorientierung und
b) und c) nach dem neuen Verfahren hergestellte Steinwolleplatten, welche senkrecht zur Plattenebene auseinandergerissen wurden;
Fig. 11 perspektivisch einen Schnitt durch eine zweischichtige Platte, wobei die Faserstruktur vergrössert dargestellt ist; und
Fig. 12 schematisch verschiedene mögliche Anordnungen von vier in Förderrichtung hintereinander angeordneten Fördererpaaren.
Die Fig. 1 bis 5 geben einen Überblick über die in Dämmplatten häufig anzutreffenden Faserorientierungen. Platten mit parallel zur Oberfläche angeordneten Fasern (Fig. 1) haben vergleichsweise schlechte mechanische Eigenschaften. Um die Nachteile zu kompensieren, werden die Fasern häufig mit Bindemittel angereichert und das Raumgewicht erhöht.
Produkte mit senkrecht zur Oberfläche angeordneten Fasern können erhalten werden, wenn eine Platte gemäss Fig. 1 in Streifen geschnitten, die Streifen um 90 Grad gedreht und dann gebündelt werden. Diese Herstellungsart ist aufwändig und entsprechend unwirtschaftlich. Gemäss einer anderen Herstellungsart wird das Vlies gefaltet (pleating process, Fig. 2). Diese Produkte besitzen eine wesentlich bessere Druck- und Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene als Platten gemäss Fig. 1. Platten mit gefalteten Fasern lassen sich biegen und können daher zur Isolation von Rohren oder zur Auskleidung von Rundungen eingesetzt werden. Nachteilig hingegen ist, dass diese Produkte entlang der Falten gerne brechen und die Durchstichfestigkeit ungenügend ist.
Ein weiterer Nachteil der bekannten Produkte dieser Art ist, dass innerhalb der Platte relativ grosse Unterschiede im Raumgewicht vorhanden sein können.
Fig. 3 zeigt ein zweischichtiges Produkt, dessen obere Schicht ein erhöhtes Raumgewicht aufweist. Diese Produkte sind für Anwendungen geeignet, für die eine erhöhte Trittfestigkeit oder ein verstärkter Oberflächenschutz gefordert wird. Dank dem erhöhten Raumgewicht der oberen Schicht kann das durchschnittliche Raumgewicht reduziert werden.
Fig. 4 zeigt ein Produkt mit weitgehend isotroper Faserorientierung, bei der die Fasern zufällig orientiert sind. Diese Produkte besitzen ausgezeichnete mechanische Eigenschaften wie eine hohe Druck-, Tritt- und Durchstichfestigkeit sowie eine hohe Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene. Sie brechen nicht und ihre Wärmeleitfähigkeit entspricht weitgehend derjenigen von Produkten gemäss Fig. 1. Insgesamt sind diese Produkte leichter als vergleichbare mit im Wesentlichen parallel angeordneten Fasern bei vergleichbaren oder verbesserten mechanischen Eigenschaften.
Fig. 5 zeigt ein Produkt, bei welchem die Vorteile von einem erhöhten Raumgewicht der oberen Schicht und der Faserstruktur gemäss Fig. 4 kombiniert sind. Ziel der Erfindung ist es, insbesondere die Eigenschaften von Produkten gemäss Fig. 4 und 5 weiter zu verbessern.
Die in Fig. 6 gezeigte Vorrichtung 11 zur Herstellung von Mineralfaserplatten besitzt im Wesentlichen in Förderrichtung F hintereinander angeordnet ein Pendelband 13 und ein Aufsammelband 15 zur Ablage respektive Aufnahme der von einer nicht näher gezeigten Fasererzeugungsanlage erzeugten Fasern, sowie eine Vorkomprimierungsstufe 17 und eine Optimierungs- oder Komprimierungseinrichtung 19 zur Bildung eines Filzes oder Vlieses 20 mit optimierter Faserorientierung und Homogenität. An die Komprimierungseinrichtung 19 zur Optimierung der Kompression schliesst sich eine Mehrschichtenanlage 21 für die Herstellung von mehrschichtigen Mineralfaserplatten an. Nach der Mehrschichtenanlage 21 sind Transportmittel 23 vorgesehen, welche das komprimierte Vlies an den gegenüberliegenden grossen Flächen eingespannt halten und einer Bindestation, z.B. einem Härteofen 25, zuführen.
Die bereits erwähnte Fasererzeugungsanlage dient der kontinuierlichen Herstellung von Fasern nach einem der bekannten Verfahren, wie z.B. dem Kaskadenspinnverfahren. Die erzeugten Fasern, auch Primärvlies genannt, werden mit einem Bindemittel besprüht (nicht gezeigt) und gelangen über einen ebenfalls nicht gezeigten Förderer in das Pendelband 13. Das Pendelband 13 befindet sich oberhalb des Aufsammelbandes 15 und pendelt quer zur Transportrichtung des Aufsammelbands 15. Eine andere Ausrichtung der Pendelbewegung, z.B. in Transportrichtung, ist jedoch ebenfalls denkbar. Durch die Pendelbewegung wird das Primärvlies 26 auf dem vorwärts bewegten Aufsammelband 15 - je nach Geschwindigkeit desselben und Frequenz der Pendelbewegung - in Lagen, wie dies aus der Fig. 6 ersichtlich ist, abgelegt. Es sind jedoch auch andere Mittel, z.B.
Gasdüsen, zur Erzeugung einer möglichst zufälligen Faserorientierung auf dem Aufsammelband einsetzbar. Durch die Vorschubbewegung des Aufsammelbands 15 ist die Orientierung der Fasern überwiegend in einem Winkel zur Transportrichtung. Von oben gesehen verlaufen die Fasern zweier übereinander angeordneten Vlieslagen im Wesentlichen übers Kreuz.
Die Vorkomprimierungsstufe 17 besteht aus einem unteren Transportband 27 und einem Pressband 29. Das Pressband 29 ist höhenverstellbar, sodass das PrimärvIies 26 unterschiedlich stark vorkomprimiert werden kann. Die Vorkomprimierungsstufe 17 sorgt für eine Vorkomprimierung und eine gewisse Homogenisierung des relativ lockeren Vlieses 20, bevor dieses in die Komprimierungseinrichtung 19 eingebracht wird. Beide Bänder 27, 29 besitzen vorzugsweise einen eigenen unabhängigen Antrieb, sodass diese mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten angetrieben werden können.
Die Komprimierungseinrichtung 19 besteht gemäss dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus mehreren Förderern oder Fördererpaaren 31, 33, 35, 37, welche vorteilhaft unabhängig voneinander höhenverstellbar sind. Jedes Fördererpaar 31, 33, 35, 37 besitzt eine untere und eine obere Rollengruppe 31 min min , 33 min min , 35 min min , 37 min min resp. 31 min , 33 min , 35 min , 37 min mit je vier Rollen 39. Der lichte Abstand zwischen den einzelnen Rollengruppen 31 min , 31 min min ; 33 min , 33 min min ; 35 min , 35 min min ; 37 min , 37 min min ist einstellbar. Ausserdem sind die Rollengruppen vorzugsweise in Transportrichtung relativ zueinander neigbar. Die letztere Eigenschaft ermöglicht es, das Vlies 20 beim Passieren eines Fördererpaares 31, 33, 35, 37 kontinuierlich in der Dicke zu komprimieren oder zu dekomprimieren.
Durch die Möglichkeit, den Abstand der einander gegenüberliegenden Rollengruppen einzustellen und deren Geschwindigkeiten zu variieren, lässt sich eine Vielzahl unterschiedlicher Rezepturen für die Vliesoptimierung realisieren. Dadurch können die Produkteigenschaften recht unterschiedlich sein. Auch kann dank dieser Einstellmöglichkeiten die Faserstruktur gezielt optimiert und beispielsweise eine nicht erwünschte Faltenbildung an der Vliesoberfläche verhindert werden.
Wenigstens die untere und obere Rollengruppe 31 min min resp. 31 min des ersten Fördererpaares 31 sind unabhängig voneinander in der Höhe verstellbar. Dadurch kann das Vlies einer Knickung unterworfen werden, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist, um beispielsweise die Vliesoberfläche zu glätten und zu verdichten. Eine besonders interessante Verfahrensvariante kann realisiert werden, wenn z.B. der Abstand der Rollengruppen 31 min , 31 min min des ersten Fördererpaares 31 auf ungefähr den 0,6- bis 0,1fachen Abstand der nachfolgenden Rollengruppen 33 min , 33 min min eingestellt ist und der durch die Fördererpaare 31, 33 definierte Förderweg fluchtend angeordnet ist (Fig. 12: Mittenlinie 69).
Ist die Geschwindigkeit des nachfolgenden Fördererpaares 33 kleiner als die des Fördererpaares 31, so können Produkte mit gefalteter Faserstruktur hergestellt werden, wobei die Faltung zwischen den Förderern 31 und 33 erfolgt.
Die oberen und unteren Rollengruppen 31 min , 31 min min ; 33 min , 33 min min ; 35 min , 35 min min ; 37 min , 37 min min der Fördererpaare 31, 33, 35, 37 besitzen jeweils einen separaten, in der Fig. 6 nicht näher dargestellten Antrieb. Die eingesetzten Antriebe sind vorzugsweise in einem bestimmten Bereich stufenlos regelbar, sodass z.B. die oberen und unteren Rollengruppen unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten aufweisen können. Eine leicht höhere Umfangsgeschwindigkeit der oberen Rollengruppe ist beispielsweise nötig, wenn diese nicht horizontal, sondern in einem Winkel zur unteren Rollengruppe angeordnet ist.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Komprimierungseinrichtung 19, bei welcher die Förderer mit den Rollen 39 aufweisenden Rollengruppen 31 min , 31 min min ; 33 min , 33 min min ; 35 min , 35 min min ; 37 min , 37 min min an einer Tragkonstruktion 71 angeordnet sind. An einem Ende der Rollen 39 sind jeweils Kettenräder 115 (Fig. 9) vorgesehen. Je vier bzw. fünf Rollen 39 stehen über Antriebsketten (nicht eingezeichnet) miteinander in Verbindung und bilden eine Rollengruppe. Für jede Rollengruppe ist ein Antrieb 117 min , 117 min min , 117 min min min , 117 min min min min , 118 min , 118 min min , 118 min min min , 118 min min min min vorgesehen.
Die obere und die untere Rollengruppe 31 min , 31 min min des in Förderrichtung (Fig. 8, Pfeil F) gesehen ersten Fördererpaares 31 sind vertikal verstellbar. Der Höhenverstellung der oberen Rollengruppe 31 min dient ein Antriebsorgan 81, welches über die Kardanwellen 77, 77 min die Spindeln 73, 73 min antreibt.
Der Höhenverstellung der unteren Rollengruppe 31 min min dient ein Antriebsorgan 83, welches über die Kardanwellen 79, 79 min die Spindeln 75 antreibt.
Im Unterschied zu den ersten Rollengruppen 31 min , 31 min min ist die Lage der verbleibenden Rollengruppen nicht (unten) oder nur gemeinsam verstellbar (oben). Wie insbesondere aus den Fig. 7 und 8 hervorgeht, sind die in Förderrichtung gesehen hinteren drei unteren Rollengruppen 33 min min , 35 min min , 37 min min an einem stationären Rahmen 85, die oberen drei Rollengruppen 33 min , 35 min , 37 min an einem höhenverstellbaren Rahmen 87 angeordnet. Der höhenverstellbare Rahmen 87 ist am oberen Teil der Tragkonstruktion 71 vertikal verstellbar. Linearführungen 93 an den Säulen 95, 95 min , 97, 97 min sorgen für eine vertikale Führung des Rahmens 87.
Der Höhenverstellung des Rahmens 87 dient ein Antriebsorgan 103, welches über die Kardanwellen 99, 99 min , 101, 101 min die an der Tragkonstruktion 71 paarweise angeordneten Spindeln 89, 89 min , 91, 91 min antreibt.
Die oberen Rollengruppen 33 min , 35 min , 37 min , von denen die letzte übrigens 5 Rollen 39 besitzt, sind an Tragschienen 105 angeordnet, welche mittels der Schwenkachse 107 mit dem Rahmen 87 gelenkig verbunden sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das in Förderrichtung gesehen vordere Ende der Tragschienen 105 durch ein weiteres Paar Spindeln 109, 109 min mit dem höhenverstellbaren Rahmen 87 verbunden. Durch Verstellen der Spindeln 109, 109 min können die Tragschienen 105 nach oben oder nach unten aus der Horizontalen herausgeschwenkt werden, sodass beispielsweise eine in Förderrichtung F sich verjüngende Bahn gebildet werden kann. Die Spindeln 109, 109 min stehen ebenfalls über Kardanwellen 111, 111 min miteinander in Verbindung, sodass auch hier ein Antrieb 113 genügt, um diese zu verstellen.
In Fig. 12 sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie vier Fördererpaare grundsätzlich angeordnet sein können. Mit der Komprimierungseinrichtung gemäss den Fig. 7 bis 9 können die Einstellungen gemäss den Fig. 12b und 12c jedoch nicht vorgenommen werden. Eine Anordnung der Rollengruppen 31 min , 31 min min , 33 min , 33 min min , 35 min , 35 min min , 37 min , 37 min min gemäss Fig. 12d empfiehlt sich beispielsweise, wenn leichte Produkte hergestellt werden sollen. Mit einer Anordnung der Rollengruppen 31 min , 31 min min , 33 min , 33 min min , 35 min , 35 min min , 37 min , 37 min min wie in Fig. 12f gezeigt, kann beispielsweise eine gefaltete Faserstruktur oder Vliesbahn erzeugt werden.
Nach der aus mehreren Fördererpaaren bestehenden Komprimierungseinrichtung 19 folgt die eigentliche Mehrschichtenanlage 21, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als Zweischichtenanlage (Dual-Density-Device) ausgebildet ist. Diese besitzt eine in der Fig. 6 nur skizzenhaft dargestellte Trenneinrichtung 41, beispielsweise eine Bandsäge oder ein Bandmesser, zur Trennung des komprimierten Vlieses 20 in zwei Teilbahnen 43 und 45. Ausserdem besitzt die Mehrschichtenanlage 21 Förderer 47, 49, 50 und 51, z.B. Transportbänder, welche die komprimierten Teilbahnen 43, 45 in der Dicke fixieren. Allfällige aus geometrischen Gründen sich ergebende Zwischenräume zwischen der Trenneinrichtung und beispielsweise dem Transportband 49 oder 50 können soweit möglich durch Leit- oder Führungsbleche überbrückt sein.
Diese verhindern ein Ausbrechen der mehr oder weniger stark komprimierten Vliesbahn 43.
Vorzugsweise ist die Trenneinrichtung 41 und der nachfolgende Förderer 49 höhenverstellbar, sodass das aus der Komprimierungseinrichtung 19 austretende Vlies in praktisch beliebig dicke untere und obere Bahnen 43, 45 geschnitten werden kann. Darüber hinaus können die Trenneinrichtung 41 und das Transportband 49 unabhängig voneinander auch so weit nach oben verschoben werden, dass diese ausserhalb des Transportbereichs des Vlieses angeordnet sind. Das Transportband 49 dient dann als Niederhalteband. Dank der Höhenverstellbarkeit kann die Vorrichtung 11 wahlweise für die Herstellung von ein- oder mehrschichtigen Platten eingesetzt werden. Grundsätzlich können mehrere Trenneinrichtungen und entsprechende Niederhaltebänder vorgesehen sein, um Platten mit drei oder noch mehr Schichten herstellen zu können.
Ausserdem ist der Abstand zwischen den oberen und unteren Rollen einstellbar, sodass unterschiedlich starke Deckschichten hergestellt werden können.
Zwei nach den Förderern 50, 51 vorgesehene Fördererpaare 53, 54 dienen der Dicken- und Längskomprimierung der oberen Bahn 45. Die Fördererpaare 53, 54 besitzen vorzugsweise Rollen 55, welche jeweils zu oberen und unteren Rollengruppen mit jeweils drei Rollen zusammengefasst sind. Die Fördererpaare 53, 54 sind jeweils mit unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten antreibbar, sodass die durch eine Dickenkompression unter Umständen auftretenden Längungen durch eine anschliessende Längskomprimierung kompensiert werden können. Ausserdem ist der Abstand zwischen den oberen und unteren Rollen einstellbar, sodass unterschiedlich starke Deckschichten hergestellt werden können.
Nicht näher dargestellte Transportbänder, Rutschen und/oder Leitbleche führen die komprimierte Bahn 45 min wieder mit der unteren Bahn 43 zusammen. Auf ein Niederhalteband für die stark komprimierte Bahn 45 min kann in den meisten Fällen verzichtet werden. Im Bereich, wo die Bahnen 43, 45 wieder zusammenkommen, ist eine Zudosiereinrichtung 57 für ein Bindemittel vorgesehen. Durch diese Einrichtung kann Bindemittel auf die Berührungsflächen der oberen und/oder unteren Bahnen 43, 45 min gebracht werden, sodass nach dem Aushärten des Bindemittels ein besserer Verbund zu Stande kommt. In den meisten Fällen, insbesondere wenn auftretende Längungen vorher kompensiert wurden, kann auf eine Zudosiereinrichtung 57 auch verzichtet werden.
Einlaufbänder 59, 61 und Einlaufrollen 63, 65 pressen die vereinigten Bahnen 43, 45 min zusammen und transportieren diese in den Härteofen 25. Die Umlaufgeschwindigkeiten der Einlaufbänder 59, 61 und Einlaufrollen 63, 65 sind zweckmässigerweise individuell einstellbar, sodass je nach Bedarf eine Komprimierung oder Dekomprimierung der zusammengepressten Bahnen 43, 45 min vorgenommen werden kann. Wenigstens die Einlaufrollen 63, 65 sind vorzugsweise kühlbar.
Im Härteofen 25 sind vorzugsweise luftdurchlässige Transportbänder 67, 67 min vorgesehen. Die Bänder 67, 67 min halten die Bahnen 43, 45 min während des Härtungsprozesses zusammen und bestimmen damit im Wesentlichen die Nominalstärke der fertigen Platten. Die Bänder 67, 67 min sind ebenso wie die Förderer 59, 61, 63, 65 höhenverstellbar und somit den aus der Mehrschichtenanlage 21 oder der Komprimierungseinrichtung 19 kommenden Vliesstärken anpassbar.
Die Herstellung der mehrschichtigen Platte kann folgendermassen erfolgen: Das aus einer nicht gezeigten Sammelkammer ausgetragene und mit Bindemittel versehene Primärvlies, welcher im Falle von Steinwollefasern üblicherweise ein Gewicht von ungefähr 200-800 g/m<2>, vorzugsweise 200-400 g/m<2>, bei einer ungefähren durchschnittlichen Dicke von 15 bis 20 oder häufig bis zu 75 mm besitzt, wird dem Pendelband 13 zugeführt. Das Pendelband 13 legt das Primärvlies auf dem kontinuierlich vorwärts laufenden Aufsammelband 15 ab. Je nach Geschwindigkeit des Aufsammelbands 15 und Frequenz des Pendelbands 13 werden auf dem Band 15 in senkrechter Richtung eine grössere oder kleinere Anzahl von Vlieslagen gebildet.
Die Lagenzahl wird entsprechend den gewünschten Platteneigenschaften, z.B. Gewicht, Druckfestigkeit etc., des Endprodukts gewählt. Die Lagenzahl hängt im Übrigen auch noch von der Faserrezeptur, d.h. den einzelnen Faserverarbeitungsschritten zwischen Fasererzeugungsanlage und Härteofen 25, ab. Üblicherweise werden 2 bis 40 bis 50 Lagen auf dem Aufsammelband 15 abgelegt.
Das Auflegen des Primärvlieses 26 mit dem Pendelband 13 ergibt nicht nur eine gute Querverteilung des Fasermaterials auf dem Aufsammelband 15, sondern führt auch zu einer Verstetigung der Faserorientierung und einer gewissen Homogenisierung. Die Faserorientierung kann weiter gezielt durch eine Änderung der Richtung der Pendelbewegung beeinflusst werden.
In der Vorkomprimierungsstufe 17 wird das abgelegte Vlies einer Vorkomprimierung unterworfen. Dabei wird das Vlies soweit vorkomprimiert, dass dieses von den Rollen des ersten Fördererpaars noch erfasst werden kann (gewünschte Nominalstärke plus maximal ungefähr 40% des Rollendurchmessers). Eine gewisse Auffederung des Vlieses nach der Vorkomprimierung ist durchaus erwünscht, damit beim Eintritt in die Komprimierungseinrichtung eine zur Erzielung der gewünschten Umorientierung der Fasern ausreichend grosse Adhäsion zwischen dem Vlies und den Rollen zustande kommt.
Da bei Produkten mit einer Dichte von weniger als ungefähr 80 bis 90 kg /m<3> die im Vlies bei der Längskomprimierung herrschenden Expansionskräfte viel geringer sind, ist bei der Herstellung dieser Produkte neben der Längs- meist auch eine mässige Dickenkomprimierung nötig, um die nötige Spannung einzustellen und eine unerwünschte Faltenbildung an der Vliesoberfläche zu vermeiden.
Im Falle des Dublierens, d.h. wenn das Primärvlies in Lagen abgelegt ist, weisen die Vliesoberflächen mehr oder weniger stark ausgeprägte Stufen auf. Diese Stufen können in der Vorkomprimierungsstufe 17 wenigstens teilweise ausgeglichen werden, indem das Pressband 29 mit einer etwas höheren Geschwindigkeit als für den Weitertransport nötig wäre, angetrieben wird.
Das teilweise geglättete Vlies kann in der Komprimierungseinrichtung 19 einer weiteren Glättung unterzogen werden. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass das erste und zweite Fördererpaar nichtfluchtend angeordnet sind. Denkbar ist auch, dass beliebige andere Fördererpaare nicht fluchtend angeordnet sind. Durch die nicht fluchtende Anordnung wird das geförderte Vlies 20 einer Knickung unterworfen resp. transversal umgelenkt, was ein Glätten der Vliesoberflächen bewirken kann. Der Glättungseffekt kann noch verstärkt werden, wenn das zweite Fördererpaar etwas langsamer läuft als das erste.
Vorzugsweise erfolgt in der Optimierungs- resp. Komprimierungseinrichtung 19 eine Längskomprimierung von 2:1 bis 6:1 (entsprechend den Umfangsgeschwindigkeiten des ersten und des letzten Fördererpaares 31 und 37) im Wesentlichen bei einem Rollenabstand, der der Nominalstärke der herzustellenden Platte entspricht (d.h. Verdichtung durch Längskomprimierung ohne Dickenkomprimierung). Bei leichteren Produkten kann allerdings eine Längskomprimierung bei gleichzeitig ablaufender mässiger Dickenkomprimierung vorteilhaft sein. Bei einer einfachen Geschwindigkeitsabstufung können jeweils zwei Fördererpaare 31, 33 und 35, 37 je von einem Antrieb gemeinsam angetrieben sein.
Überraschenderweise haben sich Rollen 39 als Fördermittel als besonders vorteilhaft erwiesen. Mit Rollen 39 kann das Vlies stark längskomprimiert werden, ohne dass es zu einer nennenswerten Faltenbildung an der Vliesoberfläche kommt.
Eine mögliche Erklärung dafür ist, dass zwischen den Rollen und dem Vlies eine nur geringe Adhäsion besteht. Die Rollen fördern ausserdem die Umorientierung der Fasern, da das Vlies zwischen den Rollen jeweils etwas expandieren kann, ohne sich jedoch zu falten. Daraus resultiert eine gute Verdichtung des Faserfilzes im Innern und an der Oberfläche.
Das komprimierte Vlies kann in der Mehrschichtenanlage 21 in zwei oder mehrere Bahnen 43, 45 getrennt werden. Es ist auch möglich, die Mehrschichtenanlage wegzulassen oder ausserhalb der Transportbahn zu positionieren und das Vlies mit optimierter Faserstruktur direkt dem Härteofen zuzuführen.
Die Trennung des Vlieses 20 geschieht durch eine Bandsäge oder ein Bandmesser in einer an und für sich bekannten Art. Die obere Bahn 45 mit optimierter Faserstruktur wird anschliessend einer Dicken- und Längskomprimierung unterworfen. Dabei werden die Fasern der oberen Bahn 45 durch die Dicken- und anschliessende Längskomprimierung weiter verdichtet. Danach wird die dickenkomprimierte Bahn 45 min auf die durchlaufende untere Bahn 43 zurückgelegt.
Das komprimierte Vlies der Bahnen 43, 45 min , insbesondere die unter Spannung stehende Bahn 43, werden zwischen der Komprimierungsstufe 19 und dem Härteofen 25 durch die Förderer 47, 49, 59, 61, 63, 65, beispielsweise Bänder, Ketten oder Rollenanordnungen, vorzugsweise Transportbänder, geführt, um ein Ausbrechen oder Ausbauchen zu verhindern.
Im Härteofen 25 wird das Bindemittel im Vlies ausgehärtet. Die Härtung des Bindemittels erfolgt bei Temperaturen zwischen 180 und 300 DEG C, vorzugsweise bei ca. 200 bis 250 DEG C. Das Bindemittel sorgt gleichzeitig für eine feste Verbindung der beiden Bahnen 43, 45 min mit geringer und grosser Rohdichte.
Um die Haftung der Bahnen 43, 45 min zu verbessern, können diese vor dem Zusammenführen auf der Mehrschichtanlage an den Kontaktstellen mit einem festen oder flüssigen Kleber versehen werden (Zudosiereinrichtung 57).
Alternativ oder zusätzlich kann die Verbindung zwischen den beiden Bahnen 43 und 45 min verbessert werden, wenn die Bahnen vor dem Härteöfen 25 etwas gestaucht werden. Je nach Grad der Stauchung kann diese in einer gewissen Faltung der Bahnen resultieren. Durch die Stauchung vergrössern sich die Berührungsflächen, und die Verklebung/Verfilzung der Bahnen kann dadurch verbessert werden.
Die oben beschriebene Komprimierungseinrichtung kann für die ein- oder mehrstufige Längenkomprimierung eingesetzt werden. Alternativ kann die Einrichtung auch so betrieben werden, dass sich beim Komprimieren eine kontinuierliche Kompressionszone bildet. Mit der Vorrichtung können Produkte vorzugsweise mit einer Dichte zwischen ungefähr 40 und 200 kg/m<3> hergestellt werden.
Beispiel 1:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>Plattentyp<SEP>2-schichtig
<tb><SEP>Fasermaterial<SEP>Steinwolle
<tb><SEP>Plattenstärke<CEL AL=L>100 mm
<tb><SEP>Stärke der Deckschicht<SEP>ca. 20 mm
<tb><SEP>Stärke der Grundschicht<SEP>ca. 80 mm
<tb><SEP>durchschn.
Rohdichte<SEP>ca. 90 kg/m<3>
<tb><SEP>Rohdichte der Deckschicht<SEP>155 kg/m<3>
<tb><SEP>Rohdichte der Grundschicht<SEP>75 kg/m<3>
<tb><SEP>Bindemittel<SEP>modifiziertes Phenolharz
<tb><SEP>durchschnittliche Faserlänge<SEP>von ca. 0,5 bis 10 mm
<tb><SEP>durchschnittlicher
Faserdurchmesser
<SEP>von 3 bis 6 mu mu
<tb><SEP>Vorkomprimierung<SEP>ungefähr 1,5 Nominalstärke
<tb><SEP>Dickenkomprimierung<SEP>1,8:1 bis 1,1:1
<tb><SEP>Längskomprimierung<SEP>3:1
<tb><SEP>Druckfestigkeit bei 10%
Einfederung (nach DIN ...)
<SEP>0,025-0,030 N/mm<2>
<tb><SEP>Abrissfestigkeit
(Delaminierung)
<SEP>0,013-0,018 N/mm<2>
<tb></TABLE>
Beispiel 2:
<tb><TABLE> Columns=2
<tb><SEP>Plattentyp<SEP>2-schichtig
<tb><SEP>Fasermaterial<SEP>Steinwolle
<tb><SEP>Plattenstärke<CEL AL=L>100 mm
<tb><SEP>Stärke der Deckschicht<SEP>ca. 20 mm
<tb><SEP>Stärke der Grundschicht<SEP>ca. 80 mm
<tb><SEP>durchschn. Rohdichte<SEP>ca. 90 kg /m<3>
<tb><SEP>Rohdichte der Deckschicht<SEP>155 kg /m<3>
<tb><CEL AL=L>Rohdichte der Grundschicht<SEP>75 kg/m<3>
<tb><SEP>Bindemittel<SEP>modifiziertes Phenolharz
<tb><CEL AL=L>durchschnittliche Faserlänge<SEP>ca. 3-4 mm
<tb><SEP>durchschnittlicher
Faserdurchmesser
<SEP>von 3 bis 4 mu m
<tb><SEP>Vorkomprimierung<SEP>ungefähr 1,8- bis 1,5-fache Nominalstärke
<tb><CEL AL=L>Dickenkomprimierung<SEP>1,5 bis 1,1:1
<tb><SEP>Längskomprimierung<SEP>3:
1
<tb><SEP>Druckfestigkeit bei 10%
Einfederung
<SEP>0,025-0,030 N/mm<2>
<tb><SEP>Abrissfestigkeit
(Delaminierung)
<SEP>0,013-0,018 N/mm<2>
<tb><SEP>Rollendurchmesser
der eingesetzten Rollen
<SEP>80 mm
<tb></TABLE>
Im Vergleich zu Platten mit nicht optimierter Faserstruktur und -dichte kann bei den nach dem neuen Verfahren hergestellten Platten das Gewicht um bis zu 25 bis 40% vermindert werden bei sonst weitgehend gleichen mechanischen Eigenschaften. Die Zugfestigkeit senkrecht zur Plattenebene ist stark verbessert, wobei dies in einer stark strukturierten Bruchstelle zum Ausdruck kommt (Fig. 10b und 10c). Die Fig. 10b und 10c zeigen die untere, weniger stark komprimierte Schicht einer zweischichtigen Platte.
Produkte gemäss der Erfindung können für irgendeinen der herkömmlichen Zwecke von künstlichen Fasern eingesetzt werden, z.B. für Platten, Bahnen, welche der thermischen Isolation, Brand- und Feuerschutz oder Schalldämmung und Schallregulierung, oder in geeigneter Form im Gartenbau als Wachstumsmedium dienen.
The present invention relates to a method according to the preamble of patent claims 1 and 25 and a device according to the preamble of patent claim 27 for producing a two- or multi-layer, bound mineral fiber plate from a mineral fiber fleece, and a mineral fiber plate according to patent claim 47.
The subject matter of Canadian Patent No. 1,057,183 relates to a process for the continuous manufacture of a fiber product from at least two layers, each layer having a predetermined density. In the aforementioned method, a loose mass of uncured fibers is moved in the longitudinal direction and then separated into two tracks transversely to the conveying direction. At least one of the webs is compacted after separation, then combined with the other web and hardened in an oven. This process creates a mat with a compacted surface with better mechanical properties and an undensified lower layer with good insulation properties.
WO 88/00 265 describes a method in which a mineral fiber fabric is split into two or more webs, at least one of the webs is compressed in thickness, and the webs are then combined and hardened again. According to the plant shown in FIG. 5 of WO 88/00 265, a mineral fiber fabric laid down in layers on a belt is pre-compressed in thickness and then guided by roller conveyors to form a more uniform structure and thickness and a more specific weight. The tissue is then separated horizontally into two webs, the upper web then being strongly compressed in thickness and then being put back on the lower web.
The disadvantage of this method is that the fiber structure in the lower layer is not changed significantly in the manufacturing process and that the lower web is only pre-compressed.
EP-A-0 277 500 describes a method in which the primary nonwoven is lifted off in front of the curing oven in two or more webs, strongly compressed while aligning the fibers, and then fed back to the other partial webs and cured together with them in the curing oven. The advantage of the method is that a fiber insulation web is obtained in a continuous method, the layers of which have different properties due to the different orientation and compression of the fibers. It is also suggested to form the primary nonwoven by unfolding a thin continuous nonwoven layer.
Reinforcing agents, for example binders reinforced with fibers or glass nonwovens or the like, can then be applied to the nonwoven layers before the unfolding, so that a certain structural effect is already achieved in the primary nonwoven. It is further proposed to add to the structural effect achieved by unfolding. to be reinforced by using different feed speeds between the parts of the transport system between the splitting point and the hardening furnace. EP-A-0 277 500 further suggests compressing at least one of the partial webs in the conveying or transverse direction.
A disadvantage of the method is that the lower web is only pre-compressed so that the fiber insulation webs produced have a relatively low compressive strength. Although the compressive stiffness perpendicular to the large surfaces can be improved by folding the primary fleece, the flexural strength of the products then decreases.
The process described at the outset has the overall disadvantage that the lower layer is only slightly compressed in each case and that the fiber orientation of the deposited fibers is not changed or is only changed by unfolding.
The object of the present invention is to further develop the known methods for producing two- or multi-layer mineral fiber boards in such a way that products with improved physical properties can be produced with the same or reduced use of resources.
According to the invention, this is achieved by a method according to claim 1 or 25. The methods according to the invention essentially differ from known methods in that the pre-compressed nonwoven web is compressed further in the thickness and / or longitudinal direction, in particular the longitudinal direction, by a compression device, so that the partial webs produced can have relatively high densities and different fiber structures even before splitting . This has the advantage that, for example, in the case of two-layer plates, the layer with a lower density compared to conventional plates also has better compressive rigidity and tensile strength perpendicular to the large surfaces.
A certain tensile and compressive stiffness can therefore be achieved with a lower use of resources, in particular a smaller amount of fibers, than with known methods.
So that the tensioned nonwoven webs between the compression device and the binding station cannot break out or cannot unfold, suitable hold-down devices and / or conveyors are expediently provided which hold the nonwoven webs on the large surfaces.
At least one of the split-off partial webs can be thickly compressed to form a highly compressed top layer. This allows a higher puncture resistance to be achieved. However, the one partial web, which is compressed in thickness, is also advantageously longitudinally compressed. By flat rolling the reoriented fibers by means of thickness compression, a compensation of the elongation caused thereby may be necessary.
In order to improve the bond between the partial webs, the contact surfaces of the partial webs can additionally be provided with binders before they are brought together. In many cases, however, the amount of binder initially applied to the fibers is sufficient to ensure a good bond between the partial webs when the binder cures. Another possibility for improving the bond between the partial webs is to compress the length of the joined webs before hardening. By compressing the webs, for example in a ratio of 1.1: 1 to a maximum of 2: 1, an enlargement of the contact areas and thus a better bond between the layers can be achieved.
A problem with the continuous production of two- or multi-layer products can be the contamination of the band knife used with the binder adhering to the fibers. An advantageous process variant therefore provides for the separation device to be continuously cleaned. This can be done for example by means of a solvent jet, e.g. Water, which is directed at the cutting edge of the band knife.
The longitudinal compression expediently results from the fact that the fleece passes a compression device with a plurality of conveyor pairs arranged one behind 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 longitudinally compressed at least in one stage. Longitudinal compression enables the fibers to be reoriented, which in particular improves the compressive rigidity and the tensile strength perpendicular to the large surfaces. Resource use can be reduced as a result of fiber structure optimization.
For the production of products with a folded fiber structure, the distance between the opposing conveyors of a pair of conveyors is advantageously set to approximately 0.5 to 0.1 times the distance between the following conveyors, the conveying path defined by the two pairs of conveyors being arranged essentially in alignment and the The peripheral speed of at least the immediately following pair of conveyors is less than the peripheral speed of the previous pair of conveyors. In this way, a nonwoven web with a folded fiber structure can be produced (FIG. 2).
Advantageously, the nonwoven is pre-compressed to approximately 0.8 to 1.5 times, preferably 0.9 to 1.3 times the nominal thickness and very particularly preferably to the approximate nominal thickness of the finished product before it enters the compression device, so that the conveyors convey the Compression device essentially only longitudinal compression. The length compression can take place in a continuous compression zone in which the nominal thickness of the product is retained. Surprisingly, a very homogeneous micro-bulk density can be achieved if the nonwoven is pre-compressed to approximately the nominal thickness of the finished product in front of the compression device and then only longitudinally compressed.
The mineral fiber fleece is advantageously compressed in length by a factor of 2 to 10, preferably by a factor of 2.5 to 5, and very particularly preferably by a factor of approximately 2.5 to 3.5. In certain cases, for example, if the density of the lower part web of the finished product is less than about 100 kg / m <3>, a simultaneous longitudinal and thickness compression can be indicated. The degree of thickness compression is advantageously less than 2 and preferably less than 1.5.
Although the conveyors of the compression device can be conveyor belts, the conveyors are designed as roller conveyors in a particularly preferred embodiment. In contrast to conveyor belts, rolls have the advantage that the fleece is expanded and compressed several times by the rolls during compression. This surprisingly gives the products a very homogeneous micro-bulk density (density distribution in a small volume unit) and very good mechanical properties, such as pressure, puncture and tensile strength with a significantly lower weight compared to conventional products. The fibers are evenly matted and a preferred fiber orientation cannot be discerned (Fig. 11). On an enlarged scale, it can be seen that the randomly oriented fibers are partially arranged in waves.
This type of fiber structure is called "corrugated fiber structure" by the inventors. Another desired effect is the hardening of the nonwoven web surfaces that can be achieved by rolling.
Although the individual rollers can each be controlled individually, in an advantageous embodiment each roller conveyor has two mutually opposite groups of at least two rollers, the rollers of a conveyor each being driven at the same peripheral speed. The fact that the roles are combined in groups of at least two roles simplifies the compression device and its control considerably.
The fleece is advantageously stretched in front of the separating device in the conveying direction. By relaxing the fleece, an unwanted folding or breaking out of the fleece web, e.g. be prevented during the transition from the compression device to the separation device.
The fleece can consist of glass wool, rock wool or other synthetic fibers. However, the nonwoven preferably consists essentially of rock wool fibers and contains uncured binder. The binder content by weight can be between about 0.7 and 4 percent. The binder is preferably curable in a hardening furnace. However, the fleece can also be bound by needling or felting.
Mineral fibers with an average length between approximately 0.3 and 50 mm, preferably between approximately 0.5 and 15 mm and a thickness between approximately 1 to 12 μm, preferably between approximately 3 and 8 μm, are expediently used. However, mineral fibers with an average length between approximately 1 and 10 mm, preferably between approximately 2 and 6 mm and an average thickness between approximately 2 to 10 μm, preferably between approximately 3 to 7 μm can also be used. The average length of 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.
When the fleece is deposited on the conveyor, the predominant orientation of the fibers is advantageously changed or. partially balanced. This can be done for example by means of a spinning body which can be pivoted at an angle to the transport direction or by means of an air curtain. This can improve the density distribution of the nonwoven and change the fiber orientation, which has a favorable effect on the mechanical properties of the products produced. The primary fleece is expediently deposited in layers on the collecting belt by means of a pendulum belt which can be pivoted at an angle to the transport direction. In this way, the fibers are partially reoriented and the homogeneity (transverse distribution) of the fleece deposited on the collecting belt can be improved.
Advantageously, two to about 60 layers, preferably between 2 and 40 to 50 layers, are laid one on top of the other. This leads to a certain reorientation of the fibers.
The fleece can be deflected transversely to the direction of transport, for example, whereby compression, in particular longitudinal compression, can take place at the same time.
The present invention also relates to a device according to the characterizing part of claim 27. The device according to the invention is characterized in that an additional compression device is provided between the pre-compression stage and the separating device in order to further adhere the fleece in the thickness and / or longitudinal direction, in particular the longitudinal direction compress and reorient the fibers. Conveyor belts serve to maintain the fiber structure once reached and to prevent the tensioned fleece from springing open or breaking out.
Further advantageous embodiments are specified in the dependent claims. According to a preferred exemplary embodiment, at least the separating device and the subsequent hold-down device in the area of the multi-layer system can be adjusted independently of one another perpendicularly to the strip surface, so that the device can optionally be used for the production of single- or multi-layer products.
The means for compressing the at least one partial web expediently comprise at least two independently driven conveyor pairs. As a result, the length of the split web can also be compressed. The pairs of conveyors are advantageously roller conveyors whose roller spacing is adjustable. The partial webs can thus be compressed both in thickness and in length.
The binding station is advantageously a hardening furnace, with coolable inlet rollers being provided in front of the hardening furnace. This prevents the binder from sticking to the rollers and prevents clogging. In an advantageous embodiment, the circulating speeds of the transport means between the separating device and the binding station and the circulating speed of the conveyor belts in the furnace can be set individually, so that, for example, compression or decompression can also be carried out in front of the hardening furnace. Exemplary embodiments of the invention are described below with reference to the figures.
It shows:
1 shows a mineral wool product produced by thickness compression with a fiber orientation essentially parallel to the surface;
2 shows a folded product with fibers arranged predominantly perpendicular to the surfaces;
3 shows a two-layer product, the upper layer of which has an increased density;
4 shows a product with a largely homogeneous density and randomly oriented fibers;
5 shows a product in which a layer with randomly oriented fibers is combined with a layer with increased density;
Fig. 6 is a schematic diagram of a device for the continuous production of a multilayer mineral fiber board with different density
a) in a continuous process resp. in a continuous compression zone and
b) in a one-step process;
7 shows a front view of a compression device in detail;
Fig. 8 is a side view of the compression device of Fig. 7;
FIG. 9 is a top view of the compression device of FIG. 7;
Fig. 10 shows the breaking point of a
a) plate with essentially parallel fiber orientation and
b) and c) rock wool slabs produced by the new process, which were torn apart perpendicular to the slab plane;
11 shows a perspective section through a two-layer plate, the fiber structure being shown enlarged; and
Fig. 12 shows schematically different possible arrangements of four pairs of conveyors arranged one behind the other in the conveying direction.
1 to 5 provide an overview of the fiber orientations frequently encountered in insulation boards. Plates with fibers arranged parallel to the surface (FIG. 1) have comparatively poor mechanical properties. In order to compensate for the disadvantages, the fibers are often enriched with binders and the density is increased.
Products with fibers arranged perpendicular to the surface can be obtained if a plate according to FIG. 1 is cut into strips, the strips are rotated by 90 degrees and then bundled. This type of production is complex and therefore uneconomical. According to another type of production, the fleece is folded (pleating process, Fig. 2). These products have a much better compressive and tensile strength perpendicular to the plate level than plates according to Fig. 1. Plates with folded fibers can be bent and can therefore be used to insulate pipes or to line curves. On the other hand, it is disadvantageous that these products tend to break along the folds and the puncture resistance is insufficient.
Another disadvantage of the known products of this type is that there can be relatively large differences in density in the plate.
3 shows a two-layer product, the upper layer of which has an increased density. These products are suitable for applications that require increased tread resistance or increased surface protection. Thanks to the increased density of the upper layer, the average density can be reduced.
Fig. 4 shows a product with largely isotropic fiber orientation, in which the fibers are randomly oriented. These products have excellent mechanical properties such as high pressure, kick and puncture resistance as well as high tensile strength perpendicular to the plate level. They do not break and their thermal conductivity largely corresponds to that of products according to FIG. 1. Overall, these products are lighter than comparable fibers with essentially parallel fibers with comparable or improved mechanical properties.
FIG. 5 shows a product in which the advantages of an increased density of the upper layer and the fiber structure according to FIG. 4 are combined. The aim of the invention is in particular to further improve the properties of products according to FIGS. 4 and 5.
The device 11 shown in FIG. 6 for the production of mineral fiber boards essentially has a pendulum belt 13 and a pick-up belt 15 arranged one behind the other in the conveying direction F for storing or receiving the fibers produced by a fiber production system (not shown in more detail), as well as a pre-compression stage 17 and an optimization or Compression device 19 for forming a felt or fleece 20 with optimized fiber orientation and homogeneity. A multi-layer system 21 for the production of multi-layer mineral fiber boards is connected to the compression device 19 for optimizing the compression. After the multilayer system 21, transport means 23 are provided, which hold the compressed fleece clamped on the opposite large surfaces and a binding station, e.g. a hardening furnace 25.
The already mentioned fiber production plant is used for the continuous production of fibers according to one of the known processes, e.g. the cascade spinning process. The fibers produced, also called primary fleece, are sprayed with a binder (not shown) and reach the pendulum belt 13 via a conveyor, also not shown. The pendulum belt 13 is located above the pick-up belt 15 and oscillates transversely to the transport direction of the pick-up belt 15. Another Alignment of the pendulum movement, e.g. in the direction of transport, but is also conceivable. As a result of the pendulum movement, the primary fleece 26 is deposited in layers on the forward-moving pick-up belt 15, depending on the speed thereof and the frequency of the pendulum movement, as can be seen in FIG. 6. However, other means, e.g.
Gas nozzles can be used to generate the most random possible fiber orientation on the pick-up belt. Due to the advancing movement of the collecting belt 15, the orientation of the fibers is predominantly at an angle to the direction of transport. Seen from above, the fibers of two layers of fleece arranged one above the other essentially run crosswise.
The pre-compression stage 17 consists of a lower conveyor belt 27 and a press belt 29. The press belt 29 is adjustable in height, so that the primary fleece 26 can be pre-compressed to different degrees. The pre-compression stage 17 ensures pre-compression and a certain homogenization of the relatively loose fleece 20 before it is introduced into the compression device 19. Both belts 27, 29 preferably have their own independent drive, so that they can be driven at different peripheral speeds.
According to the exemplary embodiment shown, the compression device 19 consists of a plurality of conveyors or pairs of conveyors 31, 33, 35, 37, which are advantageously height-adjustable independently of one another. Each conveyor pair 31, 33, 35, 37 has a lower and an upper roller group 31 min min, 33 min min, 35 min min, 37 min min and 31 min, 33 min, 35 min, 37 min with four rolls 39 each. The clear distance between the individual roll groups 31 min, 31 min min; 33 min, 33 min min; 35 min, 35 min min; 37 min, 37 min min is adjustable. In addition, the roller groups can preferably be inclined relative to one another in the transport direction. The latter property makes it possible to continuously compress or decompress the fleece 20 as it passes a pair of conveyors 31, 33, 35, 37.
The ability to set the distance between the opposing roll groups and to vary their speeds means that a large number of different formulations for fleece optimization can be implemented. As a result, the product properties can be quite different. Thanks to these setting options, the fiber structure can also be specifically optimized and, for example, undesired wrinkling on the nonwoven surface can be prevented.
At least the lower and upper role group 31 min min. 31 min of the first pair of conveyors 31 can be adjusted in height independently of one another. As a result, the fleece can be subjected to a buckling, as shown in FIG. 6, in order, for example, to smooth and compact the fleece surface. A particularly interesting process variant can be implemented if e.g. the distance between the roller groups 31 min, 31 min min of the first conveyor pair 31 is set to approximately 0.6 to 0.1 times the distance between the subsequent roller groups 33 min, 33 min min and the conveying path defined by the conveyor pairs 31, 33 is arranged in alignment (Fig. 12: center line 69).
If the speed of the subsequent pair of conveyors 33 is lower than that of the pair of conveyors 31, products with a folded fiber structure can be produced, the folding taking place between the conveyors 31 and 33.
The upper and lower role groups 31 min, 31 min min; 33 min, 33 min min; 35 min, 35 min min; 37 min, 37 min min of the conveyor pairs 31, 33, 35, 37 each have a separate drive, not shown in FIG. 6. The drives used are preferably continuously adjustable in a certain range, so that e.g. the upper and lower roller groups can have different peripheral speeds. A slightly higher peripheral 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.
7 to 9 show an embodiment of a compression device 19, in which the conveyors with the roller groups 39 having roller groups 31 min, 31 min min; 33 min, 33 min min; 35 min, 35 min min; 37 min, 37 min min are arranged on a support structure 71. Sprockets 115 (FIG. 9) are provided at each end of the rollers 39. Four or five rollers 39 are connected to one another via drive chains (not shown) and form a roller group. A drive 117 min, 117 min min, 117 min min min, 117 min min min min, 118 min, 118 min min, 118 min min min, 118 min min min min is provided for each roller group.
The upper and lower roller groups 31 min, 31 min min of the first pair of conveyors 31 seen in the conveying direction (FIG. 8, arrow F) are vertically adjustable. The height adjustment of the upper roller group 31 min serves a drive element 81 which drives the spindles 73, 73 min via the cardan shafts 77, 77 min.
The height adjustment of the lower roller group 31 min min serves a drive member 83 which drives the spindles 75 via the cardan shafts 79, 79 min.
In contrast to the first role groups 31 min, 31 min min, the position of the remaining role groups cannot be adjusted (below) or only together (above). As can be seen in particular from FIGS. 7 and 8, the rear three lower roller groups seen in the conveying direction are 33 minutes, 35 minutes, 37 minutes, on a stationary frame 85, the upper three roller groups 33 minutes, 35 minutes, 37 minutes a height-adjustable frame 87 is arranged. The height-adjustable frame 87 is vertically adjustable on the upper part of the support structure 71. Linear guides 93 on the columns 95, 95 min, 97, 97 min ensure vertical guidance of the frame 87.
The height adjustment of the frame 87 is served by a drive element 103, which drives the spindles 89, 89 min, 91, 91 min arranged in pairs on the support structure 71 via the cardan shafts 99, 99 min, 101, 101 min.
The upper roller groups 33 min, 35 min, 37 min, of which the last one has 5 rollers 39, are arranged on support rails 105 which are articulated to the frame 87 by means of the pivot axis 107. In the exemplary embodiment shown, the front end of the support rails 105, viewed in the conveying direction, is connected to the height-adjustable frame 87 by a further pair of spindles 109, 109 min. By adjusting the spindles 109, 109 min, the support rails 105 can be pivoted up or down out of the horizontal, so that, for example, a path tapering in the conveying direction F can be formed. The spindles 109, 109 min are also connected to one another via cardan shafts 111, 111 min, so that here too a drive 113 is sufficient to adjust them.
In Fig. 12 different possibilities are shown how four pairs of conveyors can be arranged in principle. However, the settings according to FIGS. 12b and 12c cannot be made with the compression device according to FIGS. 7 to 9. An arrangement of the roller groups 31 min, 31 min min, 33 min, 33 min min, 35 min, 35 min min, 37 min, 37 min min according to FIG. 12d is recommended, for example, if light products are to be produced. With an arrangement of the roller groups 31 min, 31 min min, 33 min, 33 min min, 35 min, 35 min min, 37 min, 37 min min as shown in FIG. 12f, a folded fiber structure or nonwoven web can be produced, for example.
After the compression device 19, which consists of several pairs of conveyors, is followed by the actual multi-layer system 21, which in the exemplary embodiment shown is designed as a two-layer system (dual density device). 6, for example a band saw or a band knife, for separating the compressed fleece 20 into two partial webs 43 and 45. In addition, the multilayer system 21 has conveyors 47, 49, 50 and 51, e.g. Conveyor belts that fix the compressed partial webs 43, 45 in thickness. Any gaps between the separating device and, for example, the conveyor belt 49 or 50, which result for geometric reasons, can be bridged as far as possible by guide or guide plates.
These prevent the more or less highly compressed nonwoven web 43 from breaking out.
The separating device 41 and the subsequent conveyor 49 are preferably adjustable in height, so that the fleece emerging from the compression device 19 can be cut into practically any desired lower and upper webs 43, 45. In addition, the separating device 41 and the conveyor belt 49 can also be moved upwards independently of one another to such an extent that they are arranged outside the transport area of the fleece. The conveyor belt 49 then serves as a hold-down belt. Thanks to the height adjustability, the device 11 can be used either for the production of single or multi-layer panels. In principle, several separating devices and corresponding hold-down belts can be provided in order to be able to produce plates with three or even more layers.
In addition, the distance between the upper and lower rollers can be adjusted so that cover layers of different thicknesses can be produced.
Two pairs of conveyors 53, 54 provided after the conveyors 50, 51 serve to compress the thickness and length of the upper web 45. The pairs of conveyors 53, 54 preferably have rollers 55, which are combined into upper and lower roller groups, each with three rollers. The pairs of conveyors 53, 54 can each be driven at different circumferential speeds, so that the elongations which may occur due to a thickness compression can be compensated for by a subsequent longitudinal compression. In addition, the distance between the upper and lower rollers can be adjusted so that cover layers of different thicknesses can be produced.
Conveyor belts, slides and / or baffles, not shown, bring the compressed web together again with the lower web 43 for 45 minutes. In most cases there is no need for a hold-down strap for the highly compressed web 45 minutes. In the area where the webs 43, 45 come together again, a metering device 57 is provided for a binder. By means of this device, binder can be brought onto the contact surfaces of the upper and / or lower webs 43, 45 minutes, so that a better bond is achieved after the binder has hardened. In most cases, in particular if elongations that occur have previously been compensated for, a metering device 57 can also be dispensed with.
Infeed belts 59, 61 and infeed rollers 63, 65 press the combined webs 43, 45 min together and transport them into the hardening furnace 25. The circulation speeds of the infeed belts 59, 61 and infeed rollers 63, 65 are expediently individually adjustable, so that compression or Decompression of the compressed webs 43, 45 min can be done. At least the inlet rollers 63, 65 can preferably be cooled.
Air-permeable conveyor belts 67, 67 min are preferably provided in the hardening furnace 25. The belts 67, 67 min hold the webs 43, 45 min together during the hardening process and essentially determine the nominal thickness of the finished panels. The belts 67, 67 min, like the conveyors 59, 61, 63, 65, are height-adjustable and thus adaptable to the fleece thicknesses coming from the multi-layer system 21 or the compression device 19.
The multilayer board can be produced as follows: the primary fleece, which is discharged from a collecting chamber and not shown and is provided with a binder, which in the case of stone wool fibers usually has a weight of approximately 200-800 g / m <2>, preferably 200-400 g / m <2>, with an approximate average thickness of 15 to 20 or frequently up to 75 mm, is fed to the pendulum belt 13. The pendulum belt 13 deposits the primary fleece on the continuously forward collecting belt 15. Depending on the speed of the collecting belt 15 and the frequency of the pendulum belt 13, a larger or smaller number of nonwoven layers are formed on the belt 15 in the vertical direction.
The number of layers is determined according to the desired board properties, e.g. Weight, compressive strength, etc., of the end product selected. The number of layers also depends on the fiber formulation, i.e. the individual fiber processing steps between fiber production plant and hardening furnace 25. Usually 2 to 40 to 50 layers are deposited on the pick-up belt 15.
Placing the primary fleece 26 with the pendulum belt 13 not only results in a good transverse distribution of the fiber material on the collecting belt 15, but also leads to a steady fiber orientation and a certain homogenization. The fiber orientation can also be influenced in a targeted manner by changing the direction of the pendulum movement.
In the pre-compression stage 17, the deposited fleece is subjected to pre-compression. The fleece is pre-compressed to such an extent that it can still be grasped by the rollers of the first pair of conveyors (desired nominal thickness plus a maximum of approximately 40% of the roller diameter). A certain springing-up of the fleece after the pre-compression is quite desirable so that an adhesion between the fleece and the rolls which is sufficiently large to achieve the desired reorientation of the fibers occurs when entering the compression device.
As for products with a density of less than approximately 80 to 90 kg / m <3> The expansion forces prevailing in the nonwoven fabric during longitudinal compression are usually necessary in addition to the longitudinal compression in the manufacture of these products, in order to adjust the necessary tension and to avoid undesirable wrinkling on the nonwoven surface.
In the case of duplication, i.e. if the primary fleece is laid in layers, the fleece surfaces have more or less pronounced steps. These stages can be at least partially compensated for in the pre-compression stage 17 in that the press belt 29 is driven at a somewhat higher speed than would be necessary for further transport.
The partially smoothed fleece can be subjected to a further smoothing in the compression device 19. This can be done, for example, by arranging the first and second pair of conveyors to be non-aligned. It is also conceivable that any other conveyor pairs are not arranged in alignment. Due to the non-aligned arrangement, the supported fleece 20 is subjected to a buckling or. deflected transversely, which can smooth the fleece surfaces. The smoothing effect can be enhanced if the second pair of conveyors runs somewhat slower than the first.
Preferably takes place in the optimization or Compression device 19 has a longitudinal compression of 2: 1 to 6: 1 (corresponding to the peripheral speeds of the first and the last pair of conveyors 31 and 37) essentially at a roller distance that corresponds to the nominal thickness of the plate to be produced (i.e. compression by longitudinal compression without thickness compression). With lighter products, however, longitudinal compression with simultaneous moderate thickness compression can be advantageous. With a simple speed gradation, two pairs of conveyors 31, 33 and 35, 37 can each be driven together by one drive.
Surprisingly, rollers 39 have proven to be particularly advantageous as funding. With rolls 39, the fleece can be strongly longitudinally compressed without any significant wrinkling on the fleece surface.
One possible explanation for this is that there is little adhesion between the rolls and the fleece. The rolls also promote the reorientation of the fibers, since the fleece between the rolls can expand somewhat without folding. This results in a good compression of the fiber felt inside and on the surface.
The compressed fleece can be separated into two or more webs 43, 45 in the multilayer system 21. It is also possible to omit the multi-layer system or to position it outside the transport path and to feed the fleece with an optimized fiber structure directly to the hardening furnace.
The fleece 20 is separated by a band saw or a band knife in a manner known per se. The upper web 45 with an optimized fiber structure is then subjected to a thickness and length compression. The fibers of the upper web 45 are further compressed by the thickness and subsequent longitudinal compression. Thereafter, the thickness-compressed web is covered for 45 minutes on the lower web 43 running through it.
The compressed fleece of the webs 43, 45 min, in particular the web 43 under tension, are preferably between the compression stage 19 and the hardening furnace 25 by the conveyors 47, 49, 59, 61, 63, 65, for example belts, chains or roller arrangements Conveyor belts, guided to prevent breaking out or bulging.
The binder in the fleece is hardened in the hardening furnace 25. The binder is cured at temperatures between 180 and 300 ° C., preferably at about 200 to 250 ° C. At the same time, the binder ensures a firm bond between the two webs 43, 45 min with a low and high bulk density.
In order to improve the adhesion of the webs 43, 45 min, they can be provided with a solid or liquid adhesive at the contact points prior to the merging on the multilayer system (metering device 57).
As an alternative or in addition, the connection between the two webs 43 and 45 min can be improved if the webs are slightly compressed in front of the hardening furnace 25. Depending on the degree of compression, this can result in a certain folding of the webs. The contact areas increase as a result of the compression, and the bonding / matting of the webs can thereby be improved.
The compression device described above can be used for single or multi-stage length compression. Alternatively, the device can also be operated in such a way that a continuous compression zone is formed during compression. The device can preferably be used to produce products with a density between approximately 40 and 200 kg / m <3> can be produced.
Example 1:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> plate type <SEP> 2 layers
<tb> <SEP> fiber material <SEP> rock wool
<tb> <SEP> plate thickness <CEL AL = L> 100 mm
<tb> <SEP> thickness of the top layer <SEP> approx 20 mm
<tb> <SEP> thickness of the base layer <SEP> approx 80 mm
<tb> Avg.
Bulk density <SEP> approx 90 kg / m <3>
<tb> <SEP> Gross density of the top layer <SEP> 155 kg / m <3>
<tb> <SEP> Gross density of the base layer <SEP> 75 kg / m <3>
<tb> <SEP> binder <SEP> modified phenolic resin
<tb> <SEP> average fiber length <SEP> from approx. 0.5 to 10 mm
<tb> <SEP> more average
Fiber diameter
<SEP> from 3 to 6 mu mu
<tb> <SEP> pre-compression <SEP> about 1.5 nominal strength
<tb> <SEP> thickness compression <SEP> 1.8: 1 to 1.1: 1
<tb> <SEP> longitudinal compression <SEP> 3: 1
<tb> <SEP> compressive strength at 10%
Deflection (according to DIN ...)
<SEP> 0.025-0.030 N / mm <2>
<tb> <SEP> tear resistance
(Delamination)
<SEP> 0.013-0.018 N / mm <2>
<tb> </TABLE>
Example 2:
<tb> <TABLE> Columns = 2
<tb> <SEP> plate type <SEP> 2 layers
<tb> <SEP> fiber material <SEP> rock wool
<tb> <SEP> plate thickness <CEL AL = L> 100 mm
<tb> <SEP> thickness of the top layer <SEP> approx 20 mm
<tb> <SEP> thickness of the base layer <SEP> approx 80 mm
<tb> Avg. Bulk density <SEP> approx 90 kg / m <3>
<tb> <SEP> Gross density of the top layer <SEP> 155 kg / m <3>
<tb> <CEL AL = L> Gross density of the base layer <SEP> 75 kg / m <3>
<tb> <SEP> binder <SEP> modified phenolic resin
<tb> <CEL AL = L> average fiber length <SEP> approx 3-4 mm
<tb> <SEP> more average
Fiber diameter
<SEP> from 3 to 4 µm
<tb> <SEP> pre-compression <SEP> approximately 1.8 to 1.5 times the nominal strength
<tb> <CEL AL = L> Thickness compression <SEP> 1.5 to 1.1: 1
<tb> <SEP> longitudinal compression <SEP> 3:
1
<tb> <SEP> compressive strength at 10%
Deflection
<SEP> 0.025-0.030 N / mm <2>
<tb> <SEP> tear resistance
(Delamination)
<SEP> 0.013-0.018 N / mm <2>
<tb> <SEP> roll diameter
of the roles used
<SEP> 80 mm
<tb> </TABLE>
Compared to boards with a non-optimized fiber structure and density, the weight of the boards manufactured according to the new process can be reduced by up to 25 to 40% while the mechanical properties are otherwise largely the same. The tensile strength perpendicular to the plate plane is greatly improved, which is expressed in a highly structured break point (FIGS. 10b and 10c). 10b and 10c show the lower, less compressed layer of a two-layer plate.
Products according to the invention can be used for any of the conventional purposes of artificial fibers, e.g. for panels, membranes, which serve as thermal growth, fire and fire protection or sound insulation and sound regulation, or in a suitable form in horticulture.