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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
einer Faserplatte, bei dem eine Faser/Luft-Suspension durch
eine Düse in eine Formierungskammer geblasen wird, die durch
zwei einander gegenüberliegende Bandteile zweier endloser,
luftdurchlässiger und angetriebener Bänder definiert ist,
wobei die genannten Bandteile miteinander in der gleichen
Richtung bewegt werden, und außerdem durch zwei einander
zugekehrte und im wesentlichen undurchlässige Seitenwände
definiert ist, wobei die voneinander abgekehrten Oberflächen
der genannten zwei Bandteile mit einer Saugquelle
zusammenwirken. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung
zum Durchführen des Verfahrens.
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Platten oder Matten, Blöcke, die gemäß den zuvor beschriebenen
Techniken hergestellt sind, haben, wie gefunden wurde, sehr
zufriedenstellende Eigenschaften hinsichtlich Wärme- und
Schallisolation, weisen jedoch nicht die erforderliche
Gebrauchsfestigkeit auf, beispielsweise als Gebäudeplatten,
weshalb es dann erforderlich ist, die Dichte der Platte auf
einen Wert, der höher liegt, als er für Zwecke der
Schallabsorption und Wärmeisolation erforderlich ist, zu vergrößern,
um zu verhindern, daß das Fasermaterial zusammenfällt und
damit die offene Struktur des lose verbundenen Faserkörpers
verlorengeht, der gebildet wird, wenn die Fasern in die
genannte Formierungskammer eingeblasen werden.
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Demgemäß ist es ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, mit
Hilfe sogenannter Trockenformierungsverfahren auf der Basis
bekannter Technik, eine Faserplatte oder einen Faserblock zur
Verfügung zu stellen, wobei die Fasern eine offene Struktur
oder Matrix bilden, in der die Fasern in einem wesentlichen
Ausmaße miteinander gebunden sind und eine stabile, jedoch
nicht verdichtete Struktur bilden.
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Dieses Ziel wird durch das neuartige Verfahren hauptsächlich
erreicht durch Bilden eines Nebels aus hochflüssigem oder
niedrig viskosem Klebstoff in dem Bereich zwischen der
Austrittsöffnung der Düse und der Formierungskammer und durch
Vermitteln kinetischer Energie an die Fasern in einem so
starken Ausmaß, daß die Fasern im wesentlichen geradlinig
durch den Nebel hindurch und in die Formierungskammer hinein
passieren und sich in der genannten Kammer auf einer
Plattenendfläche sammeln, die zuvor in der Formierungskammer gebildet
wurde und die der genannten Düse zugekehrt ist.
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Der Hauptzweck der vorgenannten Saugquelle ist es, die
eingeblasene Luft zu entfernen und die Fasern nicht merklich zu
beeinflussen, die somit sich in Richtung auf die genannte
Plattenendfläche hin bewegen und sich daran sammeln können.
Die fortgesetzte Bildung der Platte oder des Blocks kann
gesteuert werden, indem man die kinetische Energie steuert,
die den Fasern vermittelt wird, und auch durch Steuerung der
Geschwindigkeit der Bänder, so daß die Platte sich
fortschreitend von der genannten Endfläche her aufbaut und daß sich eine
offene, lufteinschließende Matrix oder Struktur bildet. Die
einzelnen Fasern in dieser Matrix oder Struktur sind
punktweise miteinander verklebt, und da der Klebstoff oder das
verwendete Bindemittel hochflüssig ist, wird der Klebstoff zu den
Verbindungsstellen zwischen den einzelnen Fasern hin durch
Kapillarkräfte gesaugt und bindet damit die Fasern in einer
stabilen Fasermatrix, in der diejenigen Teile der Fasern, die
zwischen den Berührungsstellen gelegen sind, im wesentlichen
von überschüssigem Klebstoff frei sind. Im Gegensatz zu dem
Fall, daß Fasern mit Klebstoff imprägniert sind, sind die
freien Teile der Fasern daher allenfalls mit einer äußerst
feinen Klebstoffschicht überzogen, und die Flexibilität der
Fasern wird demzufolge nicht in einem merklichen Ausmaße
verringert, während die Fähigkeit der Fasern, akustische
Energie zu dämpfen, im wesentlichen unverändert beibehalten
bleibt.
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Die Erfindung ermöglicht es auch, eine flammfeste oder
zumindest flammhemmende Platte zu erzeugen, selbst wenn die
verwendeten Fasern Zellulosefasern sind. In diesem Falle handelt es
sich bei dem verwendeten Bindemittel um einen in diesem
Zusammenhang bekannten Klebstoff, beispielsweise einen
Alkalisilikatkleber.
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Einer gemäß dem neuartigen Verfahren hergestellten Platte kann
eine verhältnismäßig niedrige Dichte gegeben werden,
beispielsweise eine Dichte von 30-50kg/m³, ohne daß die
schallabsorbierenden Eigenschaften der Platte beeinträchtigt würden.
Die Platte kann, gleichzeitig, flammfest ausgebildet werden.
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Die wesentlichen kennzeichnenden Merkmale der
erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den nachstehenden
Veorrichtungsansprüchen angegeben.
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Die Erfindung wird nunmehr in näheren Einzelheiten unter
Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in
denen
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Fig. 1 eine beispielhaft ausgewählte Maschinenanlage
zeigt;
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Fig. 2 in größerem Abbildungsmaßstab die
Formierungskammer und den mit der Kammer zusammenwirkenden
Einblastell der Anlage zeigt und
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Fig. 3 die Kapillarwirkung verdeutlicht, die zur Bildung
der stabilen, offenen Struktur oder Fasermatrix
ausgenutzt wird.
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Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung einer Maschinenanlage
gemäß der Erfindung. Bei der folgenden Beschreibung wird
angenommen, daß die erfindungsgemäßen Platten aus einem
Ausgangsmaterial aus Zellulosefaser, Flocken, gebildet werden,
wobei dieses Material fakultativ zu zusammenhängenden Längen
geformt wird, die anschließend zu Platten gewünschter
Längenabmessungen
zertrennt, beispielsweise zersägt werden. Jedoch
versteht es sich auch, daß die Zellulosefaser vermischt sein
kann, beispielsweise mit Steinwollefaser, synthetischen
Kunststoffasern, beispielsweise Polypropylenfasern, oder gänzlich
durch solche Fasern ersetzt sein kann. Bezüglich Fig. 1 werden
bei der Herstellung zusammenhängender Bänder oder Blöcke
Zellulosefasern (Flocken) in einen Zyklon 1 durch eine
Zuführöffnung 2 eingebracht und in einen Mischer 3 eingeführt, wo
die Fasern mit Luft vermischt werden. Die Faser/Luft-Mischung
oder -Suspension wird vom Mischer 3 zu einer Portionier- oder
Dosiereinheit 4 geführt, die die besagte Suspension in
vorgegebenen Mengen pro Zeiteinheit mit Hilfe einer Förderschnecke
ausgibt, die nicht gezeigt ist. Die zugemessenen Mengen an
Fasermasse werden durch Saugwirkung in eine Leitung 6 gezogen,
die mit der Einlaßseite eines Gebläses 5 in Verbindung ist,
und werden in Form einer Suspension durch eine weitere Leitung
7 zu einer Langgestreckten, sich verjüngenden
Beschleunigungsdüse 8 transportiert. Während des Durchlaufes entlang der Düse
8 wird den einzelnen Fasern der Suspension kinetische Energie
in so großer Stärke vermittelt, daß, wenn sie aus der Düse
austreten, die Fasern sich im wesentlichen geradlinig in eine
Formierungskammer 9 bewegen. Die Ober- und Unterseiten der
Formierungskammer 9 sind durch zwei im wesentlichen zueinander
parallele, luftdurchlässige Endlosbänder 10 und 11 definiert.
Die Bänder 10 und 11 laufen über Rollen 12, 13, 14, 15, 16 und
17, von denen zumindest die Rollen 13 und 16 angetrieben sind,
beispielsweise mittels eines Motors 18, der das Band 10
antreibt. Die Bänder 10 und 11 sind mit zueinander gleicher
Geschwindigkeit in Richtung der gezeigten Pfeile angetrieben.
Die Formierungskammer 9, deren obere und untere Fläche durch
die vorerwähnten beiden Bänder 10 und 11 begrenzt ist, ist in
ihrer vertikalen Erstreckung durch luftundurchlässige Wände
begrenzt, von denen die hintere Wand in Fig. 2 mit 19
bezeichnet ist. Die Formierungskammer 9 hat daher eine Breite, die
der Breite der luftdurchlässigen Bänder 10 und 11 entspricht,
und eine vertikale Erstreckung oder Höhe, die dem vertikalen
Abstand der einander gegenüberliegenden Teile der Bänder 10
und 11 entpricht. Der Auslaß 21 der Formierungskammer 9 (siehe
Fig. 2) ist zur Austrittsmündung der Düse 8 völlig offen, und
diese Austrittsmündung besitzt vorzugsweise eine Breite, die
der Breite der Formierungskammer 9 entspricht oder etwas
kleiner ist als diese, während der Auslaß 21, andererseits,
mittels einer Verschlußrolle 35 verschließbar ist, die
vorzugsweise aus einem leichtgewichtigen Material, beispielsweise
geschäumtem Kunststoff, gefertigt ist. Die Rolle 35 kann
angehoben werden, so daß sie die Öffnung des Auslasses 21
freigibt, wie es unten beschrieben wird. Zwecks Führung der
Fasersuspension, die aus der Mündung 8' der Düse austritt, ist
eine Blaskammer 28 stromaufwärts und in Verbindung mit dem
Einlaß 20 der Formierungskammer vorgesehen. Die Blaskammer 28
kann so geformt sein, daß sie zusammen mit der Blasdüse 8
einen Injektor bildet, so daß Umgebungsluft durch Saugwirkung
in den Spalt zwischen den undurchlässigen äußeren Wänden der
Mündung der trichterförmigen Düse und den zwei Rollen 12 und
17 eingesogen wird, um dadurch fakultativ einen Überdruck in
dem Blasbehälter hervorzurufen. Saugkästen 22 und 23 sind
längs der gesamten Länge der Formierungskammer 9 so
angeordnet, daß ein Untedruck in der genannten Formierungskammer
erzeugt wird. Die zwei Saugkästen 22, 23 sind mit einem
Sauggebläse 27 oder einer anderen geeigneten Saugquelle über die
Öffnung 24, 25 und eine Leitung 26 verbunden. Die in Fig. 1
gezeigte Maschinenanlage beinhaltet einen Klebstoffbehälter
29, der mit einer Pumpe (nicht gezeigt) versehen ist, um ein
hochflüssiges, polymeres Silikat-Bindemittel durch ein Rohr 30
zu einer Sprühdüse 31 zuzuführen, die dazu bestimmt ist, in
dem Blasbehälter einen Klebstoffnebel zu bilden, der sich auf
den sich hindurch bewegenden Fasern absetzt. Die gebildete
Bahn oder Platte 32 wird mittels der Bänder 10 und 11 aus der
Formierungskammer 9 heraus bewegt und auf einen Förderer
übergeben, beispielsweise einen Rollenförderer. Ein derartiger
Rollenförderer ist durch eine Rolle 34 angedeutet. Abhängig
davon, ob die Platte 32 einer Wärmebehandlung, Pressen,
Schneiden oder einem anderen Bearbeitungsverfahren unterzogen
werden soll, wird die Platte zu einer Trockenkammer, einer
Preß- oder Schneideinrichtung zugeführt. Wenn die aus der
Formierungskammer ausgegebene Platte bereits die beabsichtigte
Länge hat, was durch absatzweises Zuführen von Fasern zum
Mischer 3 erreicht werden kann, kann jede so erzeugte Platte
unmittelbar in Benutzung genommen werden, vorausgesetzt, daß
ein schnell trocknender Klebstoff verwendet wird und
vorausgesetzt, daß es nicht notwendig ist, die Endflächen der Platte
zu beschneiden. Im Falle des beispielhaft dargestellten
Ausführungsbeispiels sind die hergestellten Platten an der
äußeren Oberfläche mit einer Schicht versehen, beispielsweise
einem Gewebe mit einem Flächengewicht oder Grammgewicht von
18g/m³ oder weniger, oder einem ungewebten Stoff, wobei dieses
Material in Längen von zwei Vorratsspulen 33 und 33' abgezogen
und an die einander zugekehrten Oberflächen der
luftdurchlässigen Bänder 10 und 11 angelegt wird. Es ist jedoch nicht
unbedingt notwendig, solche Schichten vorzusehen, und wenn man
einen schnelltrocknenden Klebstoff verwendet, beispielsweise
einen Silikatkleber, kann man die Fasern in direkte Berührung
mit den zwei Bändern 10 und 11 kommen lassen, weil jedweder
Klebstoff, der sich auf den Bändern 10, 11 abgesetzt haben
mag, trocknet und von den Bandoberflächen entfernt wird,
während die Bänder über die Rollen 12, 13, 14 und 15, 16, 17
laufen.
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Der modus operandi der dargestellten Maschinenanlage wird nun
unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben. Die benutzten
Fasern sind Zellulosefasern, und es ist angenommen, daß die
hergestellte Platte nach Herstellung benutzungsbereit und daß
die Platte flammfest ist, zusätzlich dazu, daß sie wirksam
schalldämmend ist. Damit eine verwendungsfertige Platte
hergestellt werden kann, beispielsweise eine Platte, die keiner
Wärmebehandlung bedarf, ist es erforderlich, einen Klebstoff
zu benutzen, der bei Raumtemperatur schnellstens trocknet,
während die gewünschten schalldämmenden Eigenschaften der
Platte es erfordern, daß die Zellulosefasern praktisch
imprägnierungsfrei sind und ihre Beweglichkeit beibehalten haben.
Eine flammfeste Platte kann erhalten werden, indem man
beispielsweise ein vorpolymerisiertes Alkalisilikat derjenigen
Art benutzt, wie es im Handel unter der Handelsbezeichnung
Bindzil FK10 vertrieben wird. Dieses Bindemittel wird mit bis
zu 100 Gew% Wasser verdünnt. Ein Bindemittel, das bei
Raumtemperatur schnell trocknet und das völlig trocken ist, wenn die
Platte die Formierungskammer 9 verläßt, ist ein Erfordernis
zur Erzielung einer Schalldämmfähigkeit, die die
Schalldämmfähigkeit einer üblichen Glasfaserplatte oder Steinwolleplatte
der gleichen Dichte übersteigt, was bedeutet, daß man dem
Klebstoff nicht erlauben darf, in die Hohlräume der
Zellulosefasern einzudringen und die Fasern nach dem Trocknen steif zu
machen.
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Wie oben beschrieben, verlassen die Fasern die Auslaßmündungen
8' der Beschleunigerdüse, und die Geschwindigkeit des
austretenden Luftstromes und die kinetische Energie jeder einzelnen
Faser ist so, daß sich die Fasern geradlinig oder zumindest im
wesentlichen geradlinig in die Blaskammer 28 hinein und aus
dieser heraus bewegen. Ein Nebel aus gut blasfähigem und
schnelltrocknendem Silikatkleber wird in der Blaskammer
mittels der Düsen 31 erzeugt, die quer zur oder in Richtung der
Faserströmung gerichtet sein können. Eine dünne
Klebstoffschicht wird zumindest auf dem Großteil der Fasern in dem
Faserstrom aufgebracht, und die Fasern strömen schnell in die
Formierungskammer, bis zur Stelle der Verschlußrolle 35, an
der sich eine Wand 36 der Faserplatte aufbaut. Diese Wand 36
der Faserplatte bewegt sich schnell gegen den Faserstrom, und
die Bänder 10 und 11 werden in Bewegung gesetzt, wenn sich die
Wand 36 der Faserplatte beispielsweise in der in Fig. 2
gezeigten Position befindet, wobei die Geschwindigkeit der
genannten Bänder 10 und 11 einstellbar ist. Wenn die Platte,
die zwischen der Faserplattenwand 36 und der Verschlußrolle
gebildet wird, sich in Fig. 2 nach rechts bewegt, wenn die
Bänder 10, 11 in Bewegung gesetzt sind, wird die Rolle 35
schräg nach vorn und aufwärts in die mit ausgezogener Linie
gezeigte Stellung bewegt, wodurch der Auslaß 21 der
Formierungskammer 9 freigegeben wird. Die Geschwindigkeit der Bänder
10 und 11 wird so eingestellt, daß sie passend zur Menge des
zugeführten Fasermaterials und zur erhöhten Dichte der Platte
ist, was bedeutet, daß die Faserplattenwand 36 im wesentlichen
stationär bleibt. Die mit Klebstoff befeuchteten Fasern
bewegen sich in Richtung der Längsachse der Formierungskammer 9
und werden durch die Düse 8 im wesentlichen gleichmäßig über
die aufrecht stehende Wand oder Endfläche der Platte 32
verteilt, die sich senkrecht zur Bewegungsrichtung der Fasern
erstreckt. Die zwei Saugkästen 23 und 24 dienen im
wesentlichen dem Zweck, aus dem rückwärtigen Teil der
Formierungskammer 9, gesehen in Bewegungsrichtung, Luft abzuführen, die in
die Kammer und gegen die Wand 36 hin eingeleitet wird, um
dadurch das Auftreten eines Turbulenzzustandes zu verhindern,
der ansonsten verhindern würde, daß die Fasern im wesentlichen
im rechten Winkel zu der Endfläche oder Wand 36 gelangen,
sondern auf die Bänder 10 und 11 oder, in dem vorliegenden
Fall, auf die luftdurchlässigen Gewebebahnen gelangen würden.
Im Falle des dargestellten Ausführungsbeispiels findet eine
Saugwirkung auch hinter der Endwand 36 statt, was dazu
beiträgt, durch Absaugen eine große Menge der niedrig viskosen
Silikatschicht von den beschichteten Fasern abzuziehen. Dieses
Entfernen des Klebstoffes durch Saugen führt zu einer
Imprägnierung der Gewebebänder derart, daß eine praktisch flammfeste
Platte zur Verfügung gestellt wird, wenn ein Silikatkleber der
vorstehend erwähnten Art verwendet wird, während die Fasern,
die einwärts von den silikatgetränkten Gewebebahnen gelegen
sind, die gewünschten schalldämmenden Eigenschaften erhalten
und flammfest oder im wesentlichen flammfest bleiben.
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Fig. 3 ist eine vereinfachte Ansicht zweier Fasern 37, 38, die
gegen die Endwand 36 "verfrachtet" wurden. Die Faser 38 wurde
über ihre Gesamtoberfläche mit einer Schicht 39 hochflüssigen
Silikatklebers beschichtet, während Klebstoff 40 auf einen
kleineren Oberflächenbereich der Faser 37 aufgebracht ist. Es
ist gut bekannt, daß zwei sich gegenseitig überkreuzende
Fasern durch Kapillarkräfte miteinander verbunden werden, dank
der Absorption des Klebstoffes an der Kreuzungsstelle, wie es
in Fig. 3 rechts dargestellt ist, wobei klebende Tröpfchen 41,
42, 43 gebildet werden, während die übrigen Teile der Faser
allenfalls mit einer sehr dünnen Klebstoffschicht beschichtet
sind. Daher sind die in der fertiggestellten Platte
enthaltenen Fasern miteinander so verbunden, daß eine Matrix gebildet
wird, in der die Fasern nicht verschoben werden können, und
was wiederum bedeutet, daß, wenn die Platte beispielsweise
vertikal angebracht wird, sich die Dichte der Platte nicht in
solcher Weise ändert wie bei einer üblichen Steinwolle- oder
Glaswolleplatte, d.h. die Fasern in der Platte bilden keine
"Lawinen" in einer Weise, die zu einem Bereich hoher Dichte
innerhalb des unteren Teils der Platte und zu einem Bereich
geringer Dichte innerhalb des oberen Teils der genannten
Platte führen würden. Eine in der oben beschriebenen Weise
hergestellte Platte, d.h. mit gegenseitig verbundenen
Faserkreuzungspunkten und lediglich einer äußerst dünnen
Beschichtung an den Faseroberflächen, die außerhalb der
Kreuzungspunkte gelegen sind, weist, zusätzlich zur Flammwidrigkeit, eine
Schalldämpfungseigenschaft auf, die besser ist als die
Schalldämpfungseigenschaft beispielsweise einer Steinwolleplatte
gleicher Dichte und Dicke. Diese verbesserte Schallabsorption
beruht auf dem Umstand, daß die Zellulosefaserhohlräume den
schnelltrocknenden Klebstoff nicht absorbieren und dadurch
ihre Elastizität behalten; und da die Klebstoffschicht, die
die Fasern zumindest im wesentlichen bedeckt, die
Beweglichkeit jeder einzelnen Faser zwischen ihren festgelegten
Kreuzungspunkten nicht in einem bemerkenswerten Ausmaße ändert,
werden die Schallenergie ohne weiteres in kinetische Energie
umgesetzt und dadurch Schwingungen in den Fasern in der
dreidimensionalen Matrix hervorgerufen, die aus Fasern besteht,
die gegenseitig in punktweiser Anordnung verbunden sind. Die
Dichte einer gemäß der Erfindung hergestellten Platte kann auf
unterschiedliche Weise variiert werden, beispielsweise, indem
die Menge an Fasern, die in der Fasersuspension enthalten
sind, verändert wird, und durch Modifizieren der kinetischen
Energie jeder gesonderten Faser.
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Wenn die hergestellte Platte nachfolgend gepreßt werden soll,
ist es erforderlich, einen Klebstoff zu verwenden, der
verhältnismäßig langsam trocknet, so daß die Platte zur
gewünschten Dicke oder Dichte gepreßt werden kann, während der
Klebstoff noch weich ist, obzwar es auch in diesem Falle
erforderlich ist, einen hochflüssigen Klebstoff zu verwenden, um die
Kapillarkräfte ausnutzen zu können und klebende Tröpfchen an
den Faserkreuzungspunkten zu bilden sowie sicher zu stellen,
daß die Fasern punktweise verbunden werden, um eine stabile
Fasermatrix zu bilden, die zum größten bewirkt, daß die
Fasermasse kollabiert. Wenn der Bedarf an einer flammwidrigen
Platte nicht länger vorhanden ist und dementsprechend andere
Arten von Bindemitteln als vorpolymerisierte Alkalisilikate
benutzt werden können, kommen als geeignete Bindemittel
beispielsweise Polypropylenkleber in Frage. Wie erwähnt, kann das
Fasermatirial auch aus Kunstfasern oder einer Mischung aus
Zellulosefasern und Kunstfasern bestehen. Die Menge an
Klebstoff, die erforderlich ist, um den Klebstoffnebel zu bilden,
wird durch Änderung des Pumpendrucks gesteuert.