Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung tragender Elemente nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine Form zur Durchführung des Verfahrens, ein Verfahren zur Herstellung eines fluidisierten Faserrohstoffes als Ausgangsstoff für das Verfahren nach Anspruch 1, ein tragendes Element und eine Palette.
Ein fluidisierter Faserrohstoff ist ein zur Herstellung der gewählten Gegenstände geeignetes Ausgangsmaterial. Dieses kann in nasser Form vorliegen und faserigen Charakter haben, z.B. ein Faserpulpematerial zur Herstellung von Paletten und Kartons zur Verpackung zerbrechlicher und empfindlicher Gegenstände, z.B. Obst, Blumen, Eier und Gegenstände aus Glas. Das Pulpematerial besteht in der Regel aus einer aufgeschlämmten faserigen Zellulose.
Bekannt ist eine Herstellungstechnik, bei der das Ausgangsmaterial in Form einer Pulpe in einem Auftragungsprozess auf der konturgebenden Aussenseite einer Form angebracht wird. Die Form ist durchlässig, damit ein luftförmiges Arbeitsmedium mittels Saugwirkung auf das Material durch das Material der Form einwirken und damit das Material auf der Form auf Kontur saugen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Herstellungstechnik anzugeben, die auf der bekannten zweckmässigen Technik aufbauend nicht nur zur Herstellung verhältnismässig kleiner und leichter Gegenstände, sondern auch zur Herstellung grosser und verhältnismässig schwerer Elemente geeignet ist, die sich durch eine Tragfähigkeit auszeichnen, die in einem wesentlichen Grad auf einer entsprechenden Dicke der auf der formgebenden Unterlage aufgebrachten Materialschicht beruht. Vergleichsweise ist die Materialdicke bei den genannten kleinen und leichten Gegenständen gering. Die in der Praxis erforderliche Steifheit wird dabei in der Regel durch entsprechende Gestaltung der Wandpartien erzielt, die beispielsweise Stützen für die genannten Gegenstände bilden, da die Wände, da sie einander abstützen, ein insgesamt verhältnismässig steifes Produkt bilden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1, 6 und 16 gelöst.
Unter Ausnutzung der erfindungsgemässen Herstellungstechnik ist es möglich, auch tragfähige Elemente, wie Paletten und Bauelemente, herzustellen, die im Gegensatz zu den genannten Verpackungsbeispielen an ihren Aussenflächen verhältnismässig eben und glatt sein können und eine hohe Formbeständigkeit aufweisen. Das Auftragen einer Faserrohstoffschicht mit der definierten Dicke bedeutet, dass mit dem beim Saugen aufgebrachten Unterdruck in der Faserrohstoffschicht eine Materialdichte erzeugt werden kann, die an der der Formfläche zugewandten Aussenseite der Materialschicht am grössten ist und verstärkend wirkt, da sie von der durchgehenden Mittelebene des aufgetragenen Gegenstandes entfernt liegt.
Unter Ausnutzung der Schichtdicke des so hergestellten Elements lässt sich dessen Tragfähigkeit durch eine bevorzugte Ausführungsform nach Anspruch 2 erhöhen. Auf diese Weise lässt sich in ein und demselben Arbeitsgang, d.h. beim Auftragen des Faserrohstoffes auf die formgebende Unterlage, sowohl die für das Element gewählte endgültige Aussenseite, als auch, unter Ausnutzung der Dicke der Materialschicht, eine die Tragfähigkeit erhöhende geformte Struktur in dem das das eigentliche Element bildende Materialprodukt ausformen. Eine solche Struktur lässt sich erfindungsgemäss beispielsweise als ein zusammengehöriges Strukturmuster mit einer im Verhältnis zu den übrigen Bereichen des Elementes grösseren Schichtdicke ausformen.
Eine zweckmässige Art der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass zum Ansaugen einer leicht zu entwässernden Faserrohstoffpulpe in der gewünschten Dicke eine für ein luftförmiges, bei Unterdruck aktives Arbeitsmedium durchlässige Form zur Anwendung kommt, die eine für das Arbeitsmedium durchlässige Formfläche hat, deren Durchlässigkeit der Dicke der Faserrohstoffschicht angepasst ist, die durch Ansaugen der Pulpe auf dieser Fläche abgelagert werden soll.
Hierdurch lässt sich ein solches Zusammenwirken zwischen der Entwässerungsfähigkeit der Pulpe und der Saugfähigkeit der Formfläche erzielen, dass sogar Elemente mit einer aufgrund der gewünschten Tragfähigkeit grossen Faserschichtdicke rationell hergestellt werden können.
Zur Erzielung der örtlichen Abweichungen in der Schichtdicke der Faserrohstoffschicht des Elements lässt sich erfindungsgemäss eine Form verwenden, deren Formfläche eine Durchlässigkeit aufweist, die in Übereinstimmung mit der Schichtdicke der beziehungsweise den örtlichen Abweichung(en) oder des zusammengehörigen Strukturmusters der durch Saugen auf die Formfläche aufgetragenen leicht zu entwässernden Faserpulpeschicht variiert.
Das bedeutet, dass das Auftragen des Faserrohstoffes auf die Formfläche verschieden ist, je nach Durchlässigkeit eben dieser Fläche, wodurch der Saugeffekt örtlich variiert, so dass in Bereichen, in denen die Durchlässigkeit der Formfläche gering ist, der Faserrohstoff in geringerem Grad auf die Formfläche aufgetragen wird, während der Auftragungsgrad in den Bereichen hoch ist, in denen die Durchlässigkeit der Formfläche gross ist.
Eine Ausführungsform dieses Verfahrens kann erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet sein, dass zum Ansaugen einer leicht zu entwässernden Faserrohstoffpulpe in der gewünschten Dicke eine für ein luftförmiges, bei Unterdruck aktives Arbeitsmedium durchlässige Form verwendet wird, die zumindest in dem konturgebenden Teil der Form aus einem partikularen Verbundmaterial besteht, dessen Partikel aneinander festgehalten sind, um eine formbeständige Formfläche zu bilden, wobei sie gleichzeitig zusammen offene Durchlässe für das Arbeitsmedium begrenzen, die sich durch das Verbundmaterial hin zur Formaussenfläche erstrecken, und dass die Dicke auf jeden Fall der die Formfläche bildenden Verbundmaterialschicht der Dicke der Faserrohstoffschicht angepasst ist, die durch Ansaugen der Pulpe auf diese Fläche abgelagert werden soll.
Eine solche Form lässt sich sowohl auf der Basis eines preiswerten, anorganischen Rohmaterials wie Sand, als auch mit Hilfe einer einfachen, nicht viel Zeit in Anspruch nehmenden und damit gleichfalls preiswerten Verfahrenstechnik herstellen. Die Gesamtherstellungskosten für die Form können auf einem geringen Niveau gehalten werden, weshalb diese Ausführungsform sich gut zur Herstellung einer geringeren Anzahl von Produkten eignet.
Zur Erzielung der örtlichen Schwankungen in der Schichtdicke der Faserrohstoffschicht des Elementes lässt sich erfindungsgemäss bei der zuletzt genannten Ausführungsform eine Form anwenden, bei der die die Formfläche bildende Schicht des Verbundmaterials eine Dicke aufweist, die in Übereinstimmung mit der Schichtdicke der örtlichen Abweichung beziehungsweise der örtlichen Abweichungen, oder des gewünschten zusammengehörigen Strukturmusters der durch Saugen auf die Formfläche aufgetragenen leicht zu entwässernden Faserpulpeschicht variiert.
Erfindungsgemäss lässt sich eine Form anwenden, deren durchlässige Formfläche sich aus Partikeln mit unterschied licher Partikelgrösse zusammensetzt, indem die Partikelgrösse in dem die Formfläche bildenden Teil der Gussform klein und in einer darunter liegenden Stützschicht für diesen Teil grösser ist. Hierdurch wird ein guter Luftdurchgang erzeugt, und gleichzeitig trifft das herzustellende Element auf eine verhältnismässig glatte Formaussenseite, was wiederum zur Folge hat, dass dem Element eine ebene Oberfläche verliehen wird.
Die zur Durchführung eines Produktionsprozesses erforderliche Formstärke kann auf einfache Weise dadurch erzeugt werden, dass die Partikel der Form mit geeigneten Bindemitteln gemischt werden, die das Haftvermögen verbessernde Mittel enthalten können, und dass eine aus einer solchen Mischung hergestellte Form z.B. mit Wärmebehandlung gehärtet wird. Auch eine Verkeilung unter den Partikeln kann zur Anwendung kommen, um der Form Festigkeit zu verleihen.
Des weiteren kann erfindungsgemäss eine Form zur Anwendung kommen, die unten mit einem Grundflächenteil versehen ist, in dem die Verbundpartikel durch eine eigentliche Verschmelzungsverbindung miteinander verbunden sind, während die Partikel in dem restlichen Teil der Form durch eine härtende Verklebungsverbindung miteinander verbunden sind. Eine solche Form zeichnet sich durch eine gute Festigkeit aus, so dass sie auch erhebliche Arbeitsdrücke aushalten kann.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, eine Form anzuwenden, deren Formfläche mit einer solchen Stärke ausgebildet ist, dass die Form zum Nachpressen eines geformten Elements verwendet werden kann. Das Nachpressen lässt sich nicht allein dazu nutzen, Wasser aus der auf der Formfläche abgesetzten Pulpeschicht hurtig zu entfernen, sondern auch dazu, eine besonders gute Materialdichte in der abgesetzten, verhältnismässig dicken Fasermaterialschicht und somit eine besonders grosse Formbeständigkeit des fertigen Elements zu erzeugen.
Die angestrebte Porosität der Form lässt sich durch eine passende Wahl der Grösse und die Verteilung der Par tikel, aus denen die durchlässige Formfläche zusammengesetzt sein kann, erzeugen, um sowohl günstige Bedingungen für die Festhalteverbindung unter den Partikeln und um eine passende Dimensionierung der Porosität zu erzielen, um einen unerwünschten Druckabfall über einem unnötig dichten Baumaterial zu vermeiden.
Das vorstehend beschriebene Verfahren und die vorstehend beschriebene Form können, wie bereits erwähnt, in der Praxis zur Herstellung von Elementen aus verschiedenen faserhaltigen Aufschlemmungen Anwendung finden, jeweils in Anwesenheit von Hilfsstoffen, die erforderlich sein könnten, um in der durch Ansaugen auf die Form erzeugten Materialschicht Zusammenhang zu schaffen.
Das Entfernen eines Produkts, das durch Auftragen eines fluidisierten Faserrohstoffes auf die konturgebende Aussenseite der Formfläche mit Hilfe eines luftförmigen Arbeitsmediums gebildet ist, kann in der Praxis dadurch erfolgen, dass das Produkt mit Druckluft durch die Luftdurchgänge der Form bearbeitet und damit frei aus der Form gehoben wird. In der Praxis wird das Produkt meist noch recht weich sein, weshalb es zum Zwecke der Herausnahme des Produktes aus der Gussform zweckmässig sein kann, eine Übergangsform zu verwenden, die so eingerichtet ist, dass sie mit der von der genannten konturgebenden Aussenseite weg wendenden Seite des Produkts zusammenwirkt, um das Produkt von dieser Aussenseite zu entfernen, und daran anschliessend das Produkt beispielsweise auf ein Transportband ablegt, das das Produkt in eine Trockenkammer führt.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, auch eine solche Übergangsform aus einem partikularen Verbundmaterial wie vorstehend angegeben zu bilden, indem die Partikel des Materials zusammengebunden werden zur Bildung einer offenen, stabilen Struktur mit zur Formaussenseite durchgehenden Luftdurchgängen, und die so gebildete Form wird mit einer Quelle für ein das Saugen bewirkendes Vakuum verbunden.
Die Übergangsform kann direkt mit einem auf der Guss form hergestellten Produkt als Ausgangsbasis hergestellt werden, indem beispielsweise aus Gips auf diesem Produkt eine erste Hilfsform (Negativ) erzeugt wird, die der von der Gussform weg wendenden Seite des Produkts entspricht, auf dieser ersten Hilfsform (Negativ) wird eine zweite Hilfsform (Positiv), beispielsweise ebenfalls aus Gips, erzeugt, und die Übergangsform (Negativ) wird danach direkt auf dieser zweiten Hilfsform gebildet.
Die durchlässige Formfläche kann dadurch rein gehalten werden, dass die Formfläche vor Beginn des Auftrage- oder Überführungsprozesses zum Zwecke der Reinigung einem Luftstrom ausgesetzt wird, der durch die Durchgänge in der Form für das luftförmige Medium strömt.
Eine in Übereinstimmung mit der Erfindung angewendete Form, die aus partikularem Verbundmaterial aufgebaut ist, kann auf eine solche Weise hergestellt werden, dass sie nach Gebrauch oder im Falle von Verschleiss regeneriert wird, indem das partikelförmige Baumaterial der Form wiederverwertet wird.
Zur Herstellung einer Pulpe, die leicht zu entwässern sein soll, kann erfindungsgemäss als Faserrohstoff zumindest teilweise ein Ausgangsmaterial verwendet werden, das lange Fasern enthält und das zu einer Pulpe verarbeitet wird, unter Anwendung zum Teil einer Ausschlagung im Pulper, zum Teil einer vorhergehenden, getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung, wobei das Ausgangsmaterial in dosierbare Mengen aufgeteilt und in seine Fasern zermahlen wird, wonach der Gegenstand aus der so gebildeten Pulpe hergestellt wird.
Die Anwendung eines Pulpers als einer wesentlichen Bearbeitungsstufe der Faserrohstoffe zur Bildung einer Pulpe, aus der die gewünschten Gegenstände hergestellt werden sollen, erfolgt u.a. in den Fällen, bei denen die Faserrohstoffe als Trockenmasse in Ballen, beispielsweise Papierabfällen, eingehen.
Im Pulper wird eine kräftige Wirbelbildung bewirkt, wodurch sich die Einzelteile des Materials aneinander reiben und dadurch zermahlen werden, wodurch die Rohstoffe in Fasern aufgeteilt werden.
Insbesondere bei einem heterogenen Material wie Alt- oder Recyclingspapier ist damit zu rechnen, dass diese Aufteilung sukzessiv erfolgt, so dass die zuerst freigesetzten Fasern vor den später freigesetzten Fasern einer weiteren wesentlichen Bearbeitung ausgesetzt werden. Mit anderen Worten ist die Bearbeitung im Pulper in ihrem Verlauf somit unkontrolliert und dadurch ungleichartig. Die genannte weitere Bearbeitung hat zur Folge, dass sowohl der Vermahlungsgrad ( DEG SR-Schopper-Riegler) und somit die Verschleimung im Pulper zunimmt, was einen negativen Einfluss auf die spätere Entwässerung des aus der Pulpe hergestellten Gegenstandes hat, sowie das Schrumpfen des Gegenstandes während des Entwässerns und Trocknens seines Materials erhöht.
Mit dem erfindungsgemässen Verfahren wird erzielt, dass dem Pulper zumindest teilweise ein Faserrohstoffmaterial zugeführt wird, dessen Fasern bereits in einem wesentlichen Grad in Einzelfasern aufgeteilt sind, weshalb sie unmittelbarer und gleichzeitig empfänglich sind für die im Pulper zustande gebrachte Selbstvermahlungseinwirkung und den Vermischungseffekt. Da der Pulper ein gleichartigeres Rohstoffmaterial verarbeitet, kann auch der im Pulper durch Selbstvermahlung bewirkte Vermahlungsgrad auf eine grössere Gleichartigkeit hin gesteuert werden, und die bereits erwähnte Bindung des Wassers in der aus dem Pulper austretenden Pulpe lässt sich somit besser steuern.
Eben dieses Verfahren hat jedoch noch andere Vorteile zur Folge, die bei der Wiederverwendung von Papierabfällen besonders wertvoll sind.
Recyclingspapierabfälle liegen in vielen verschiedenen Qualitäten und Sortierungen vor. Wird dieses Material vor dem Ausschlagen im Pulper einer getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung unterzogen, lässt sich häufig eine schlechtere und somit billigere Materialqualität verwenden als wenn der Aufteilungsprozess ausschliesslich als Ausschlagen im Pulper vorgenommen werden würde.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, die genannte vorhergehende getrennte Trockenvermahlung als einen Mehrstufenprozess durchzuführen, wodurch sich das Ausgangsmaterial besonders effektiv in dosierbare Mengen aufteilen lässt.
Auf diese Weise lässt sich beispielsweise auch Altpapiermaterial, das Plast, nassfestes Papier, plastlaminierten Karton und Papier enthält, in gewünschtem Umfang in Fasern und andere Partikel aufteilen. Aufgeteilte Bestandteile, die nicht Papier sind, können dann vor der Zufuhr zum Pulper abgetrennt werden, oder aber diese Bestandteile können, da sie in vermahlenem Zustand vorliegen, in den anschliessenden Produktionsprozess eingehen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens kann ein langfaseriges Ausgangsmaterial, das einer getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung unterzogen wird, einer bereits im Pulper gebildeten Pulpe zugesetzt und gemeinsam mit dieser einem zeitlich begrenzten Ausschlagen unterzogen werden.
Auf diese Weise kann ein Element produziert werden, dessen Fasermaterial zum Teil hauptsächlich durch hydrogene Faserbindungen gebunden ist und zum Teil mit in Luft suspendiertem Fasermaterial durchsetzt ist, zu dessen Bindung in der Regel Leim verwendet wird. Es hat sich gezeigt, dass man auf diese Weise auf eine traditionelle und vollständig hydrogene Bindung der gesamten Pulpe verzichten kann, was bedeutet, dass die Entwässerung und somit die Produktionszeit für das Element wesentlich verkürzt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die Methode eine genaue Kontrolle mit den für das Element gewünschten Festigkeitseigenschaften, da sich diese mit dem Zusatz von Leim genau steuern lassen.
Diese Vorteile haben eine wesentliche Bedeutung für eine rationelle und damit wirtschaftliche industrielle Herstellung auch von grossen tragfähigen Elementen bei Anwendung der beschriebenen Saugtechnik.
Eine in mehrere Stufen aufgeteilte Trockenvermahlung lässt sich beispielsweise durchführen, wenn ein sogenannter Shredder zur Anwendung kommt, wonach eine Behandlung in einer Schlagmühle erfolgt, der somit Material aus dem Shredder in dosierbaren Mengen zugehen kann und die das Material einer weiteren Vermahlungseinwirkung aussetzt, bevor dieses, wenn gewünscht gleichfalls in speziell dosierbaren Mengen, dem Pulper zur eigentlichen Ausschlagsbearbeitung zugeführt wird.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagene getrennte und gesteuerte Trockenvermahlung der Faserrohstoffe vor ihrer Ausschlagung im Pulper eröffnet gleichfalls die Möglichkeit der Mitverwendung von Recyclingsaltpapier in den Fällen, bei denen die herzustellenden Gegenstände schrumpffrei und massbeständig sein sollen. Ein Ausgangsmaterial mit einem hohen Gehalt an holzhaltigen Fasern hat ein geringeres Schrumpfen zur Folge als wenn die Fasern Zellulosefasern wären.
Es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens einem holzhaltigen Papierrohmaterial sogar eine wesentliche Menge preiswertes Recyclingsaltpapier, hierunter Pappabfälle, zugesetzt werden kann, das nicht unbedingt holzhaltig ist, da aufgrund der vorhergehenden, getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung des Rohmaterials im Pulper eine Pulpe hergestellt werden kann, die kein unerwünschtes Schrumpfen der hergestellten Gegenstände zur Folge hat.
Es ist im Prinzip bekannt, zur Herstellung von Gegenständen aus einem fluidisierten Faserrohstoff Hilfsstoffe in Form von Füllstoffen und Chemikalien sowie Bindemittel zu verwenden. Die Hilfsstoffe bestimmen, inwieweit die hergestellten Elemente mehr oder minder fest, hart und transparent oder schwach, weich und saugfähig sein sollen. Die vorliegende Erfindung hat auch Vorteile in Verbindung mit der Anwendung solcher Hilfsstoffe zur Folge.
Die Aufteilung des Herstellungsprozesses in mehrere Herstellungsstufen ermöglicht es nämlich in stärkerem Masse, die Hilfsstoffe auf verschiedenen Stadien des Gesamtherstellungsprozesses zuzusetzen. Die als Folge der die Erfindung kennzeichnenden Bearbeitung erzielte offene Struktur der abschliessenden Pulpe macht diese sogar noch in höherem Grade für Hilfsstoffe zugänglich, so dass beispielsweise ein Bindemittel mehr oder minder integrierend auf die Oberfläche der hergestellten Gegenstände aufgetragen werden kann, um eine erhöhte Wandstärke zu erzielen. Der Zusatz der Hilfsstoffe während einer vorhergehenden, getrennten und gesteuerten Trockenvermahlung fördert eine überaus gleichartige Verteilung der Hilfsstoffe in der hergestellten Fasermasse auf eine besonders gute Weise. Natürlich können die Hilfsstoffe auch weiterhin im Pulper zugesetzt werden.
Es liegt ferner im Rahmen der Erfindung, dass das Ausschlagen im Pulper als ein in Abhängigkeit von der vorhergehenden getrennten Vermahlung gesteuerter Verarbeitungsprozess durchgeführt wird. Mit anderen Worten kann der im Pulper erzeugte Grad der Selbstvermahlung dem Grad der Vermahlung angepasst werden, der je nach Verhältnissen mit der oder den vorhergehenden Vermahlungsstufe(n) bewerkstelligt worden ist. Beispielsweise kann einer Papierpulpe, die im Pulper zu einem normalen, durch Selbstvermahlung bewerkstelligten Vermahlungsgrad von 60 DEG SR (Schopper-Riegler) aufgeteilt worden ist, trockenvermahltes Fasermaterial zugesetzt werden, wonach die Mischung weitere 5 Minuten im Pulper bearbeitet wird. Den aus einer solchen Mischpulpe hergestellten Gegenständen kann eine besonders grosse Dicke, Porosität und Permeabilität verliehen werden.
Das bedeutet, dass die Produkte gute Entwässerungseigenschaften haben und daher auch mit grossen Materialdicken hergestellt werden können.
Eine mit dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte leicht zu entwässernde Pulpe ermöglicht problemlos eine gleichmässige Zufuhr der Fasersuspension über die Form, auch im Falle der Herstellung von Elementen mit grosser Wanddicke.
Altpapier, das auch als Rückgabepapier bezeichnet wird, kann sehr uneinheitlich sein und Fasern mit sehr un terschiedlichen Längen enthalten. Dennoch hat sich gezeigt, dass die durchschnittliche Faserlänge so gross ist, dass die vorstehend aufgeführten insbesondere entwässerungsmässigen und strukturellen Vorteile erzielt werden können, wenn dieses Papiermaterial in den Herstellungsprozess eingeht.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich bei der Verarbeitung auch sogenannten Virginmaterials anwenden.
Die Erfindung wird in folgendem näher erklärt, unter Hinweis auf die Zeichnung, auf der:
Fig. 1 im Diagramm eine Prozessverlaufsübersicht zeigt, in der die Verlaufsphasen zusammengefasst sind, die im Verlauf eines Prozesses zur Herstellung von beispielsweise Paletten auftreten können,
Fig. 2 Beispiele zur Kombination verschiedener Prozessverlaufsphasen,
Fig. 3 eine Schrägdarstellung einer ersten Ausführungsform eines tragenden Elements in Form einer Palette, hergestellt unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens, indem einer der Eckteile der Palette gezeigt wird, von dem der eigentliche Eckteil abgeteilt ist,
Fig. 4 schematisch von der Seite eine andere Ausführungsform einer Palette,
Fig. 5 von der Seite (Fig. 5b) gesehen und im Schnitt gemäss der Linie V-V (Fig. 5a) eine dritte Ausführungsform einer Palette,
Fig.
6 schematisch einen Querschnitt durch eine vierte Ausführungsform einer Palette,
Fig. 7 eine Schrägdarstellung einer fünften Ausführungsform einer Palette,
Fig. 8 schematisch einen Querschnitt durch eine sechste Ausführungsform einer Palette,
Fig. 9 schematisch eine Palette mit einem Spanngurt,
Fig. 10 schematisch eine Palette mit einer Standschiene aus Holz,
Fig. 11 schematisch eine Palette mit einer Stand schiene aus Faserrohstoff,
Fig. 12 schematisch einen Querschnitt durch eine Palette, die aus Elementen mit variierender Schichtdicke aufgebaut ist,
Fig. 13 eine weitere Ausführungsform einer solchen Palette,
Fig. 14 eine dritte Ausführungsform einer Palette, die ein einziges Element mit variierender Schichtdicke enthält,
Fig. 15 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines Stützbeins einer Palette und
Fig.
16 schematisch eine Form mit einem darauf aufgetragenen Faserrohstoffelement, indem sowohl die Formfläche der Form und damit auch das aufgetragene Element variierende Schichtdicke aufweisen.
Das in Fig. 1 und 2 gezeigte Verlaufsdiagramm umfasst insgesamt 14 Prozessphasen. Je nach den Verhältnissen kann der Herstellungsprozess unter Anwendung aller dieser Phasen oder nur einiger der Phasen abgewickelt werden, möglich ist aber auch, einige der Phasen anzuwenden und danach das hierbei entstandene Produkt parallel als Zusatz zu einem zusammenhängenden Herstellungsprozess einzuführen.
Beispiel 1
Alle 14 Prozessphasen kommen zur Anwendung.
Beispiel 2
Gearbeitet wird von Phase 1 bis einschliesslich Phase 5. Danach folgen die Phasen 8 und 9, und zum Schluss wird mit den Phasen 11 bis 14 fortgesetzt.
Beispiel 3
In einer Fertigungslinie wird von Phase 1 bis Phase 5 gearbeitet und in einer zweiten Fertigungslinie mit der Phase 4 und gegebenenfalls mit den Phasen 5, 6 und 7. Die in der zweiten Fertigungslinie gebildete nasse Faserpulpe wird dem aus der ersten Fertigungslinie kommenden Produkt zugesetzt. Hiernach wird in der Regel mit mehreren der nachfolgenden Phasen fortgesetzt.
Hierdurch wird ein Produkt geschaffen, in dem das in der zweiten Fertigunslinie hergestellte Fasermaterial hauptsächlich durch hydrogene Faserbindungen gebunden ist, während die erste Fertigungslinie ein in Luft suspendiertes Fasermaterial hervorbringt, zu dessen Bindung in der Regel Leim angewendet wird. Auf diese Weise lassen sich ein insgesamt optimaler Vermahlungsgrad und gleichzeitig ein optimaler Leimzusatz bewerkstelligen. Dies bedeutet, dass diese Ausführungsform des Verfahrens es zulässt, der Qualität des zur Verfügung gestellten Rohmaterials umfassend Rechnung zu tragen.
In folgendem werden einige Ausführungsformen der unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellten Paletten beschrieben.
Wie aus dem in Fig. 1 und 2 gezeigten Verlaufsdiagramm hervorgeht, werden die Paletten aus einer Suspension aus einem fluidisierten Faserrohstoff hergestellt, indem die Suspension in einer wässrigen Phase durch Ansaugen auf einer formgebenden Unterlage abgesetzt wird. Aus dem fluidisierten Faserrohstoff wird wie vorstehend beschrieben eine leicht zu entwässernde Pulpe gebildet. Diese Pulpe wird der formgebenden Unterlage in einer solchen Menge zugeführt und der zum Absetzen der Pulpe auf der Unterlage angewendete Saugunterdruck wird auf eine solche Weise gesteuert, dass auf der Unterlage eine Faserrohstoffschicht mit einer Dicke in einer solchen Grösse, dass diese im wesentlichen die für das Element, im vorliegenden Fall also Paletten, gewünschte Tragfähigkeit hervorbringt.
Der Wassergehalt der auf die Unterlage aufgetragenen Pulpe kann sich auf bis zu 75% belaufen und dieser Wassergehalt kann dann durch Pressen und/oder Trocknen entfernt werden. Da die Tragfähigkeit des Endproduktes, d.h. der Paletten, in hohem Grade von der Dicke der auf der formgebenden Unterlage abgesetzten Faserrohstoffschicht herrühren soll, ist es für eine wirtschaftliche Produktion eine wesentliche Voraussetzung, dass die zur Anwendung kommende Pulpe leicht zu entwässern ist. Die Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer Pulpe, die diese Eigenschaft aufweist.
Hiernach kann das Endprodukt so angewendet werden wie es ist, oder aber es kann mit entsprechenden Produkten zusammen in ein anderes Endprodukt eingehen, beispielsweise in Form einer Laminat-Konstruktion.
Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise Paletten hergestellt werden können, die ein geringes Eigengewicht von 5-8 kg bei einer Palettengrösse von 800 x 1200 mm und eine Ladefähigkeit von ca. 500 kg haben. Die Ladefähigkeit hängt im übrigen von der Qualität der angewendeten Fasersuspension sowie der strukturellen Gestaltung der Palette selbst ab, wofür in folgendem einige Beispiele gegeben werden.
Fig. 3 zeigt schematisch einen Teil einer Palette 10, die mit integrierenden Beinen und stärkenden Rippen ausgeformt ist.
Beispiel a):
Abmessungen 800 x 1200 x 120, dreidimensional in einem einzigen Arbeitsgang geformt, mit einem "Nass"-gewicht von 18 kg und nach dem Trocknen einem Gewicht von 6 kg.
Beispiel b):
Abmessungen 800 x 1200 x 120, dreidimensional geformt mit einem "Nass"-gewicht von 18 kg, nach dem Warmpressen einem Gewicht von 12 kg und nach dem Trocknen einem Gewicht von 6 kg.
Fig. 4 zeigt schematisch eine Palette in Form eines Laminats, indem die Palette einen unteren Teil 16 hat, der im wesentlichen Teil 10 in Fig. 3 entspricht, und eine obere ebene Deckplatte 18, die ebenfalls in Übereinstimmung mit dem erfindungsgemässen Verfahren gestaltet ist.
Beispiel c):
Abmessungen 800 x 1200 x 123, der Teil 16 der Palette ist dreidimensional geformt, mit einem "Nass"-gewicht von 12 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 4 kg. Die Deckplatte 18 ist auf einer ebenen Formplatte hergestellt: "Nass"-gewicht 6 kg, Gewicht nach dem Warmpressen 4 kg, Gewicht nach dem Trocknen 2 kg. Die Deckplatte 18 ist an die Oberseite des unteren Teils 16 angeleimt.
Die Deckplatte 18 kann Löcher zur Aufnahme von Beinen einer im Stapel obenliegenden Palette aufweisen.
Fig. 5 zeigt eine Palette vom gleichen Typ wie in Fig. 4, doch mit dem Unterschied, dass der obere Teil 20 der Palette dreidimensional mit Verstärkungsrippen 22 ausgeformt ist, die mit den im Unterteil 16 ausgeformten Rippenpartien 24 korrespondieren. Abmessungen 600 x 800 x 140.
Beispiel d):
Die Unterseite 16 der Palette ist mit einem "Nass"-gewicht von 7,5 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 2,5 kg ausgeformt, und der obere Teil der Palette ist mit einem "Nass"-gewicht von 4,5 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 1,5 kg ausgeformt.
Fig. 6 zeigt eine Palette mit den Abmessungen 800 x 1200 x 150.
Beispiel e):
Die Palette hat einen dreidimensionalen Mittelteil 26 mit einem "Nass"-gewicht von 6 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 2 kg sowie zwei Deckplatten 28, die jeweils auf einer ebenen Formplatte geformt sind, und mit einem "Nass"-gewicht von 6 kg, einem Gewicht nach dem Warmpressen von 4 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 2 kg. Darüber hinaus hat die Platte neun dreidimensionale Beine 30, die jeweils ein "Nass"-gewicht von 0,3 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 0,1 kg haben. Leim zur Montage der Deckplatten und Beine à 0,05 kg. Gewicht des fertigen Produkts: 6,95 kg.
Fig. 7 zeigt eine Palette mit den Abmessungen 800 x 1200 x 150.
Beispiel f):
Die Palette ist zusammengesetzt aus zwei gleichen dreidimensionalen Plattenelementen 32, die jeweils mit quer zum Plattenteil herausragenden hohlen Vorsprüngen 34 versehen sind. Die Plattenelemente sind so montiert, dass ihre Vorsprünge 34 einander zuwenden und aneinander anliegen.
Jedes Plattenelement 32 hat ein "Nass"-gewicht von 9 kg, ein Gewicht nach dem Trocknen von 3 kg und 100 mm hohe Beine, jeweils mit einem "Nass"-gewicht von 0,3 kg und einem Gewicht nach dem Trocknen von 0,1 kg. Leim zur Montage à 0,05 kg. Gewicht des fertigen Produkts: 6,95 kg.
Fig. 8 zeigt eine Palette, die zwei trapezprofilierte Mittelplatten 36 enthält, deren Rippen 38 einander kreuzen, sowie zwei äussere ebene Deckplatten 40. An die eine dieser Platten werden nicht gezeigte Beine geleimt.
Sowohl die trapezförmigen als auch die ebenen Platten 36 bzw. 40 können entweder stückweise mit diskontinuierlichem Formen oder kontinuierlich auf einem fortlaufenden Band hergestellt werden, an das sich ebene oder trapezprofilierte männliche und weibliche Prägewalzen anschliessen. Hierdurch wird eine grosse Flexibilität bei der Herstellung der Paletten erzielt, da eine grössere oder kleinere Anzahl Plattenschichten gewählt werden kann, was darüber hinaus aufgrund des Pressprozesses wiederum geringe Austrocknungskosten zur Folge hat.
Beispiel g):
Zwei trapezprofilierte Zwischenlagen 36 haben nach dem Formen ein "Nass"-gewicht von 3,0 kg und nach dem Trocknen ein Gewicht von 1,5 kg. Zwei ebene Deckplatten 40 haben nach dem Formen ein "Nass"-gewicht von 4,5 kg, nach dem Pressen ein "Nass"-gewicht von 3,0 kg und nach dem Trocknen ein Gewicht von 1,5 kg. Neun (nicht gezeigte) Beine haben jeweils ein "Nass"-gewicht nach dem Formen von 0,3 kg und nach dem Trocknen ein Gewicht von 0,1 kg. Leim zur Montage 0,05 kg.
In den beschriebenen Ausführungsformen lassen sich die Plattenteile und Beine der Paletten entweder zusammen während eines gemeinsamen Saugvorgangs ausformen, sie können aber auch in getrennten Saugvorgängen ausgeformt werden. Wenn gewünscht, können die Beine auch aus einem anderen Material als aus Faserrohstoff hergestellt werden, aber es hat sich gezeigt, dass bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens Beine hergestellt werden können, die ausreichend tragfähig und robust sind und gleichzeitig ein wie in den Beispielen angegeben niedriges Gewicht haben.
Des weiteren macht es das erfindungsgemässe Verfahren möglich, dass der Faserpulpe problemlos besondere Armierungsfasern zugesetzt werden können, wenn besonders grosse Festigkeiten gewünscht werden.
Bei der Formgebung der Elemente kann gleichfalls der Anbringung weiterer äusserer Verstärkungsmittel Rechnung getragen werden. Die Fig. 9 bis 11 geben einige Beispiele für tragende Elemente in Form von Paletten an, indem beispielsweise wie in Fig. 10 angegeben eine gemeinsame Standschiene 44, beispielsweise aus Holz, unter dem Bein der Palette angebracht ist, oder wie in Fig. 11 angegeben ein besonderes Paletten-Unterteil 50 zur Anwendung kommt, das aus Beinen 46 und einer gemeinsamen Stangenschiene 48 zusammengesetzt und aus dem gleichen Material wie der Plattenteil 52 der Palette hergestellt ist.
Wie bereits zuvor erwähnt hat das die Erfindung kennzeichnende Absetzen einer Faserrohstoffschicht in einer solch grossen Dicke, dass diese im wesentlichen die für das Element gewünschte Tragfähigkeit erbringt, die Möglichkeit zur Folge, dass die Schichtdicke zu einer weiteren Erhöhung der Tragfähigkeit ausgenutzt werden kann, indem in der Faserrohstoffschicht Schwankungen in der Schichtdicke bewerkstelligt werden, beispielsweise als ein zusammengehöriges Strukturmuster. Hiermit ist gemeint, dass durch Schwankungen in der Schichtdicke z.B. rippenähnliche Formationen gebildet werden, an denen die Schichtdicke der Elemente grösser ist als in den übrigen Bereichen des Elements. Durch eine passende Gestaltung und Anordnung solcher oder entsprechender anderer Formationen lässt sich eine erhöhte Steifheit in dem Element erzielen, wodurch dessen Tragfähigkeit erhöht wird.
Die Fig. 12 bis 15 geben Beispiele für solche Schwankungen an. Wie ebenfalls bereits erwähnt, können solche Schwankungen bewerkstelligt werden durch Anwendung einer für ein luftförmiges bei Unterdruck aktives Arbeitsmedium durchlässigen Form, die eine für das Arbeitsmedium durch lässige Formfläche mit einer Permeabilität hat, die in Übereinstimmung mit den angestrebten Schwankungen in der Schichtdicke des Elements schwankt.
Fig. 12 zeigt einen Querschnitt durch eine Palette, die aufgebaut ist aus zwei rippenprofilierten Innenelementen 54, die auf der Aussenseite von zwei ebenen Deckplatten 56 überdeckt sind. Jedes Innenelement 54 ist in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt aus einem Faserrohstoff, der auf den Formflächen der Saugform mit einer Wanddicke abgesetzt ist, die vom Rippenscheitel bis zur Rippensohle schwankt, indem sie am Rippenscheitel 54a am grössten und an der Rippensohle 54b am kleinsten ist. Das Querschnittsprofil der Rippenformationen ist eckig und die Innenelemente 54 liegen an deren Scheiteln 54a aneinander an.
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch eine Palette gleichen Typs, doch mit dem Unterschied, dass die Innenelemente 54 an deren Sohlen 54b aneinander anliegen, so dass die Rippenscheitel 54a die Deckplatten 56 tragen.
Fig. 14 zeigt einen Querschnitt durch eine Palette mit nur einem einzigen Innenelement 58, das mit seinen Scheiteln 58a und Sohlen 58b an äusseren ebenen Deckplatten 60 anliegt. Auch dieses Innenelement 58 ist wie beschrieben in einem einzigen Arbeitsgang mit solchen Schwankungen in der Schichtdicke hergestellt, dass diese am Rippenscheitel 58a am grössten und an der Rippensohle 58b am kleinsten ist.
Fig. 15 zeigt ein Beispiel eines Stützbeins 62 einer Palette. Das Bein 62 ist topfförmig und wie beschrieben in einem einzigen Arbeitsgang durch Ansaugen eines Faserrohstoffes hergestellt. Auch dieses Element hat unterschiedliche Schichtdicke, indem es am Boden 62b dicker ist.
Fig. 16 veranschaulicht, wie solche Schwankungen in der Schichtdicke erfindungsgemäss bewerkstelligt werden können. Wie schematisch dargestellt wird zum Ansaugen einer aus einem fluidisierten Faserrohstoff gebildeten leicht zu entwässernden Pulpe auf die Formfläche der Form eine Form 64 angewendet, die für ein luftförmiges, bei Unterdruck aktives Arbeitsmedium durchlässig ist, die eine für das Arbeitsmedium durchlässige Formfläche 66 hat. In Übereinstimmung damit, dass ein rippenprofiliertes Palettenelement 68 gebildet werden soll, bei dem die Materialschicht am Rippenscheitel 68a dick und in der Rippensohle 68b dünn ist, kommt eine Form mit einer rippenprofilierten Formfläche 66 mit schwankender Permeabilität zur Anwendung, indem die Formfläche 66 an den Formflächenscheiteln 64b dick und an den Formflächesohlen 64a dünn ist.
Das hat zur Folge, dass der Ansaugeffekt an den von den Formflächenscheiteln 64b gebildeten Teil der Formfläche geringer als in dem aus den Formflächeböden 64a gebildeten Teil der Formfläche ist. Das wiederum hat zur Folge, dass beim Ansaugen der zugeführten Faserpulpe weniger Fasermaterial an den Formflächenscheiteln 64b abgesetzt wird, die die Rippenscheitel 68a bilden, wodurch diesen und somit der von ihnen gebildeten Rippenformation eine verhältnismässig grosse Schichtdicke und somit eine hohe Festigkeit verliehen wird. Diese Herstellungstechnik lässt sich im Prinzip mit vielen verschiedenen Schwankungen in der Schichtdicke anwenden und das Vorstehende ist nur ein typisches Beispiel hierfür.
Die Anwendbarkeit der Erfindung ist in Vorstehendem mit Beispielen für Paletten veranschaulicht. Sie lässt sich mit vergleichbaren Vorteilen auch bei der Herstellung vieler anderer Arten tragender Elemente anwenden, hierunter Wandelemente für verschiedene Zwecke, Bauelemente und Isolationselemente. Aus Vorstehendem geht weiter hervor, dass mit dem erfindungsgemässen Verfahren ein Weg gebahnt ist für eine zweckmässige Anwendung vieler Arten von Ausgangsmaterialien und Zusatzstoffen. Die Erfindung eröffnet gleichfalls die Möglichkeit eines problemlosen Inkorporierens von Folien oder netzartigen Produkten in die Aussenseite des geformten Gegenstandes.
The invention relates to a method for producing load-bearing elements according to the preamble of claim 1, a form for carrying out the method, a method for producing a fluidized fiber raw material as a starting material for the method according to claim 1, a load-bearing element and a pallet.
A fluidized fiber raw material is a suitable starting material for the manufacture of the selected items. This may be wet and fibrous, e.g. a fiber pulp material for the manufacture of pallets and cartons for packaging fragile and delicate items, e.g. Fruit, flowers, eggs and glass objects. The pulp material usually consists of a slurry fibrous cellulose.
A manufacturing technique is known in which the starting material in the form of a pulp is applied to the contour-giving outside of a mold in a coating process. The shape is permeable so that an air-shaped working medium can act on the material through the material of the shape by means of suction and so that the material on the shape can suck on the contour.
The object of the invention is to provide a production technique which, based on the known expedient technology, is suitable not only for the production of relatively small and light objects, but also for the production of large and relatively heavy elements which are distinguished by a load-bearing capacity which is essentially Degree is based on a corresponding thickness of the material layer applied to the shaping base. In comparison, the material thickness of the small and light objects mentioned is small. The stiffness required in practice is generally achieved by appropriate design of the wall sections, which form supports for the objects mentioned, for example, since the walls, since they support one another, form a relatively stiff product overall.
The object is achieved according to the invention by the characterizing features of claims 1, 6 and 16.
Using the manufacturing technology according to the invention, it is also possible to produce load-bearing elements, such as pallets and components, which, in contrast to the packaging examples mentioned, can be relatively flat and smooth on their outer surfaces and have high dimensional stability. The application of a fiber raw material layer with the defined thickness means that with the vacuum applied during vacuuming, a material density can be generated in the fiber raw material layer that is greatest on the outside of the material layer facing the molding surface and has a reinforcing effect, since it extends from the continuous central plane of the applied one Object is removed.
Taking advantage of the layer thickness of the element thus produced, its load-bearing capacity can be increased by a preferred embodiment according to claim 2. In this way, in one and the same operation, i.e. when the fiber raw material is applied to the shaping base, both the final outside selected for the element and, using the thickness of the material layer, a shaped structure which increases the load-bearing capacity and in which the material product forming the actual element is formed. According to the invention, such a structure can be formed, for example, as an associated structural pattern with a layer thickness that is greater in relation to the other regions of the element.
An expedient way of carrying out the method according to the invention is characterized in that for the suction of an easily dewatered fiber raw material pulp in the desired thickness, a shape that is permeable to an air-shaped working medium that is active under negative pressure and that has a shaping surface that is permeable to the working medium, the permeability of which is used is adapted to the thickness of the fiber raw material layer that is to be deposited on this surface by suction of the pulp.
This enables such interaction between the drainage capacity of the pulp and the absorbency of the molding surface that even elements with a large fiber layer thickness due to the desired load-bearing capacity can be produced efficiently.
In order to achieve the local deviations in the layer thickness of the fiber raw material layer of the element, a mold can be used according to the invention, the mold surface of which has a permeability which is in accordance with the layer thickness of the local deviation (s) or the associated structural pattern of the structure applied by suction to the mold surface easy-to-drain fiber pulp layer varies.
This means that the application of the fiber raw material to the molding surface differs depending on the permeability of this surface, whereby the suction effect varies locally, so that in areas in which the permeability of the molding surface is low, the fiber raw material is applied to the molding surface to a lesser degree becomes, while the degree of application is high in the areas where the permeability of the molding surface is large.
An embodiment of this method can be characterized according to the invention in that a shape that is permeable to an air-shaped working medium that is active under negative pressure is used to suck in an easily dewatered fiber raw material pulp, which shape consists of a particulate composite material at least in the contour-giving part of the shape, the particles of which are held together to form a dimensionally stable mold surface, while at the same time together limiting open passages for the working medium which extend through the composite material to the mold outer surface, and that the thickness of the composite material layer forming the mold surface is in any case the thickness of the fiber raw material layer adapted, which is to be deposited on this surface by suction of the pulp.
Such a form can be produced both on the basis of an inexpensive, inorganic raw material such as sand and with the aid of a simple, not very time-consuming and therefore also inexpensive process technology. The overall manufacturing costs for the mold can be kept at a low level, which is why this embodiment is well suited for producing a smaller number of products.
In order to achieve the local fluctuations in the layer thickness of the fiber raw material layer of the element, according to the invention, in the last-mentioned embodiment, a shape can be used in which the layer of the composite material forming the molding surface has a thickness which corresponds to the layer thickness of the local deviation or the local deviations , or the desired related structural pattern of the easy-to-drain fiber pulp layer applied to the molding surface by suction.
According to the invention, a mold can be used whose permeable mold surface is composed of particles with different particle sizes, in that the particle size is small in the part of the casting mold that forms the mold surface and larger in an underlying support layer for this part. This creates a good passage of air, and at the same time the element to be produced meets a relatively smooth outside of the mold, which in turn means that the element is given a flat surface.
The mold thickness required to carry out a production process can easily be produced by mixing the particles of the mold with suitable binders, which may contain adhesives, and by making a mold made from such a mixture e.g. is hardened with heat treatment. Wedging under the particles can also be used to give the shape strength.
Furthermore, according to the invention, a mold can be used which is provided at the bottom with a base part in which the composite particles are connected to one another by an actual fusion connection, while the particles in the remaining part of the mold are connected to one another by a hardening adhesive connection. Such a shape is characterized by good strength, so that it can also withstand considerable working pressures.
It is also within the scope of the invention to use a mold, the molding surface of which is formed with such a thickness that the mold can be used to repress a molded element. The repressing can not only be used to quickly remove water from the pulp layer deposited on the molding surface, but also to produce a particularly good material density in the offset, comparatively thick fiber material layer and thus a particularly high dimensional stability of the finished element.
The desired porosity of the shape can be created by a suitable choice of size and the distribution of the particles from which the permeable molding surface can be composed, in order to achieve both favorable conditions for the retention connection under the particles and to achieve a suitable dimensioning of the porosity to avoid an undesirable pressure drop across an unnecessarily dense building material.
As already mentioned, the method and the mold described above can, as already mentioned, be used in practice for the production of elements from various fiber-containing slurries, each in the presence of auxiliaries which may be required in the material layer produced by suction onto the mold Create context.
In practice, the removal of a product that is formed by applying a fluidized fiber raw material to the contouring outside of the mold surface with the help of an air-like working medium can be done by processing the product with compressed air through the air passages of the mold and thus lifting it freely out of the mold becomes. In practice, the product will usually still be quite soft, which is why, for the purpose of removing the product from the casting mold, it may be advisable to use a transition form that is set up in such a way that it faces away from the contouring outside of the aforementioned contour Product interacts to remove the product from this outside, and then places the product on a conveyor belt, for example, which leads the product into a drying chamber.
It is within the scope of the invention to also form such a transition form from a particulate composite material as indicated above, by binding the particles of the material together to form an open, stable structure with air passages through to the outside of the mold, and the mold thus formed is supplied with a source connected for a vacuum causing suction.
The transition form can be produced directly with a product manufactured on the mold as a starting basis, for example by producing a first auxiliary mold (negative) from plaster on this product, which corresponds to the side of the product facing away from the mold, on this first auxiliary mold ( Negative), a second auxiliary form (positive), for example also made of plaster, is produced, and the transition form (negative) is then formed directly on this second auxiliary form.
The permeable mold surface can be kept clean by exposing the mold surface to a stream of air for cleaning prior to the start of the application or transfer process, which flows through the passages in the mold for the air medium.
A mold used in accordance with the invention, which is constructed from particulate composite material, can be manufactured in such a way that it is regenerated after use or in the event of wear, by recycling the particulate building material of the mold.
To produce a pulp that should be easy to dewater, according to the invention a starting material can be used at least partially as fiber raw material, which contains long fibers and which is processed into a pulp, using part of a rash in the pulper, part of a previous, separate one and controlled dry grinding, wherein the starting material is divided into dosable quantities and ground into its fibers, after which the article is produced from the pulp thus formed.
The use of a pulper as an essential processing step of the fiber raw materials to form a pulp from which the desired objects are to be produced is carried out, among other things. in cases in which the fiber raw materials enter as dry matter in bales, for example paper waste.
A strong vortex is created in the pulper, which causes the individual parts of the material to rub against one another and thereby be ground, thereby dividing the raw materials into fibers.
In the case of a heterogeneous material such as waste paper or recycling paper, it is to be expected that this division will take place successively, so that the fibers released first will be subjected to a further substantial processing before the fibers released later. In other words, the processing in the pulper is thus uncontrolled and therefore uneven. The further processing mentioned has the consequence that both the degree of grinding (DEG SR-Schopper-Riegler) and thus the mucilage in the pulper increase, which has a negative influence on the subsequent dewatering of the article made from the pulp, and the shrinking of the article during dewatering and drying of its material increases.
With the method according to the invention it is achieved that the pulper is at least partially supplied with a fiber raw material, the fibers of which are already divided to a substantial degree into individual fibers, which is why they are more immediate and at the same time receptive to the self-grinding action and the mixing effect brought about in the pulper. Since the pulper processes a more similar raw material, the degree of grinding caused by self-grinding in the pulper can also be controlled to a greater degree of uniformity, and the aforementioned binding of the water in the pulp emerging from the pulper can thus be better controlled.
However, this process also has other advantages that are particularly valuable when reusing paper waste.
Recycling paper waste is available in many different qualities and grades. If this material is subjected to a separate and controlled dry grinding before being knocked out in the pulper, it is often possible to use a poorer and therefore cheaper material quality than if the distribution process were carried out exclusively as knocking out in the pulper.
It is within the scope of the invention to carry out the aforementioned separate dry grinding as a multi-stage process, as a result of which the starting material can be divided particularly effectively into meterable amounts.
In this way, waste paper material containing plastic, wet-strength paper, plastic-laminated cardboard and paper, for example, can be divided into fibers and other particles to the desired extent. Divided components which are not paper can then be separated off before being fed to the pulper, or these components, since they are in the ground state, can be incorporated into the subsequent production process.
In one embodiment of the method, a long-fiber starting material which is subjected to a separate and controlled dry grinding can be added to a pulp which has already been formed in the pulper and, together with it, can be subjected to a time-limited knocking out.
In this way, an element can be produced, the fiber material of which is partly bound mainly by hydrogen fiber bonds and partly interspersed with fiber material suspended in air, for the binding of which glue is generally used. It has been shown that a traditional and completely hydrogen binding of the entire pulp can be dispensed with in this way, which means that the dewatering and thus the production time for the element can be shortened considerably. In addition, the method enables precise control with the strength properties desired for the element, since these can be precisely controlled with the addition of glue.
These advantages are essential for a rational and therefore economical industrial production of large, load-bearing elements when using the suction technology described.
Dry grinding, divided into several stages, can be carried out, for example, if a so-called shredder is used, after which treatment takes place in an impact mill, which can thus deliver material from the shredder in metered quantities and which exposes the material to further grinding action before it if desired, also in specially metered quantities, the pulper is fed to the actual rash processing.
The separate and controlled dry grinding of the fiber raw materials proposed according to the invention before they are knocked out in the pulper also opens up the possibility of using recycled waste paper in cases in which the objects to be produced are to be shrink-free and dimensionally stable. A raw material with a high content of wood-containing fibers results in less shrinkage than if the fibers were cellulose fibers.
It has been shown that when using the method according to the invention, a substantial amount of inexpensive recycled waste paper, including cardboard waste, can even be added to a wood-containing paper raw material, which is not necessarily wood-containing, since a pulp is produced in the pulper due to the previous, separate and controlled dry grinding of the raw material can be, which does not result in unwanted shrinkage of the manufactured items.
It is known in principle to use auxiliaries in the form of fillers and chemicals as well as binders to produce articles from a fluidized fiber raw material. The auxiliaries determine to what extent the manufactured elements should be more or less firm, hard and transparent or weak, soft and absorbent. The present invention also has advantages associated with the use of such adjuvants.
The division of the manufacturing process into several manufacturing stages makes it possible to add the auxiliary substances at different stages of the overall manufacturing process to a greater extent. The open structure of the final pulp achieved as a result of the processing characterizing the invention makes it even more accessible to auxiliary substances, so that, for example, a binder can be applied more or less integrally to the surface of the objects produced in order to achieve an increased wall thickness . The addition of the auxiliary substances during a preceding, separate and controlled dry grinding promotes an extremely uniform distribution of the auxiliary substances in the fiber mass produced in a particularly good way. Of course, the auxiliaries can still be added in the pulper.
It is also within the scope of the invention that the knocking out in the pulper is carried out as a processing process which is controlled as a function of the previous separate grinding. In other words, the degree of self-grinding generated in the pulper can be adapted to the degree of grinding which, depending on the circumstances, has been accomplished with the previous grinding stage (s). For example, dry-milled fiber material can be added to a paper pulp which has been pulpered in the pulper to a normal degree of self-grinding of 60 ° SR (Schopper-Riegler), after which the mixture is processed in the pulper for a further 5 minutes. The objects produced from such a mixed pulp can be given a particularly large thickness, porosity and permeability.
This means that the products have good drainage properties and can therefore also be manufactured with large material thicknesses.
An easily dewatered pulp produced with the method according to the invention enables the fiber suspension to be fed uniformly over the mold without any problems, even in the case of the production of elements with a large wall thickness.
Waste paper, which is also known as return paper, can be very inconsistent and contain fibers with very different lengths. Nevertheless, it has been shown that the average fiber length is so great that the above-mentioned drainage and structural advantages can be achieved if this paper material is used in the manufacturing process.
The method according to the invention can also be used in processing so-called virgin material.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing, in which:
1 shows in the diagram a process history overview, in which the history phases are summarized, which can occur in the course of a process for the production of pallets, for example,
2 examples of the combination of different process phases,
3 shows an oblique representation of a first embodiment of a load-bearing element in the form of a pallet, produced using the method according to the invention, by showing one of the corner parts of the pallet from which the actual corner part is divided,
4 schematically shows another embodiment of a pallet from the side,
5 seen from the side (FIG. 5b) and in section along the line V-V (FIG. 5a) a third embodiment of a pallet,
Fig.
6 schematically shows a cross section through a fourth embodiment of a pallet,
7 is an oblique view of a fifth embodiment of a pallet,
8 schematically shows a cross section through a sixth embodiment of a pallet,
9 schematically shows a pallet with a tension belt,
10 schematically shows a pallet with a standing rail made of wood,
11 schematically shows a pallet with a standing rail made of fiber raw material,
12 schematically shows a cross section through a pallet which is made up of elements with a varying layer thickness,
13 shows a further embodiment of such a pallet,
14 shows a third embodiment of a pallet which contains a single element with varying layer thickness,
15 shows a cross section through an embodiment of a support leg of a pallet and
Fig.
16 schematically shows a mold with a fiber raw material element applied thereon, in that both the molding surface of the mold and thus also the applied element have varying layer thicknesses.
The flow chart shown in FIGS. 1 and 2 comprises a total of 14 process phases. Depending on the circumstances, the production process can be carried out using all of these phases or only some of the phases, but it is also possible to use some of the phases and then to introduce the resulting product in parallel as an addition to a coherent production process.
example 1
All 14 process phases are used.
Example 2
Work is carried out from phase 1 up to and including phase 5. Then phases 8 and 9 follow, and finally phases 11 to 14 continue.
Example 3
Work is carried out in one production line from phase 1 to phase 5 and in a second production line with phase 4 and optionally with phases 5, 6 and 7. The wet fiber pulp formed in the second production line is added to the product coming from the first production line. After that, it is usually continued with several of the following phases.
This creates a product in which the fiber material produced in the second production line is mainly bound by hydrogen fiber bonds, while the first production line produces a fiber material suspended in air, for the bonding of which glue is generally used. In this way, an optimal overall degree of grinding and at the same time an optimal addition of glue can be achieved. This means that this embodiment of the method allows the quality of the raw material provided to be taken fully into account.
Some embodiments of the pallets produced using the method according to the invention are described below.
As can be seen from the flow diagram shown in FIGS. 1 and 2, the pallets are produced from a suspension of a fluidized fiber raw material by depositing the suspension in an aqueous phase by suction on a shaping base. As described above, an easily dewatered pulp is formed from the fluidized fiber raw material. This pulp is fed to the shaping base in such an amount and the suction pressure used to deposit the pulp on the base is controlled in such a way that a layer of fibrous raw material on the base is of such a size that it is essentially the one for the Element, in this case pallets, produces the desired load-bearing capacity.
The water content of the pulp applied to the base can be up to 75% and this water content can then be removed by pressing and / or drying. Since the load capacity of the end product, i.e. of the pallets, which is to a large extent due to the thickness of the fiber raw material layer deposited on the shaping base, it is an essential prerequisite for economical production that the pulp used is easy to dewater. The invention comprises a method for producing a pulp which has this property.
According to this, the end product can be used as it is, or it can go into another end product together with corresponding products, for example in the form of a laminate construction.
It has been shown that pallets can be produced in this way that have a low weight of 5-8 kg with a pallet size of 800 x 1200 mm and a load capacity of approx. 500 kg. The loading capacity also depends on the quality of the fiber suspension used and the structural design of the pallet itself, some examples of which are given below.
Fig. 3 shows schematically part of a pallet 10 which is formed with integrating legs and strengthening ribs.
Example a):
Dimensions 800 x 1200 x 120, three-dimensionally formed in a single operation, with a "wet" weight of 18 kg and after drying a weight of 6 kg.
Example b):
Dimensions 800 x 1200 x 120, three-dimensionally shaped with a "wet" weight of 18 kg, after hot pressing a weight of 12 kg and after drying a weight of 6 kg.
Fig. 4 shows schematically a pallet in the form of a laminate, in which the pallet has a lower part 16, which corresponds essentially to part 10 in Fig. 3, and an upper flat cover plate 18, which is also designed in accordance with the inventive method.
Example c)
Dimensions 800 x 1200 x 123, part 16 of the pallet is three-dimensionally shaped, with a "wet" weight of 12 kg and a weight after drying of 4 kg. The cover plate 18 is made on a flat mold plate: "wet" weight 6 kg, weight after hot pressing 4 kg, weight after drying 2 kg. The cover plate 18 is glued to the top of the lower part 16.
The cover plate 18 can have holes for receiving legs of a pallet lying on top in the stack.
FIG. 5 shows a pallet of the same type as in FIG. 4, but with the difference that the upper part 20 of the pallet is shaped three-dimensionally with reinforcing ribs 22, which correspond to the rib parts 24 formed in the lower part 16. Dimensions 600 x 800 x 140.
Example d)
The bottom 16 of the pallet is molded with a "wet" weight of 7.5 kg and a weight after drying of 2.5 kg, and the upper part of the pallet is with a "wet" weight of 4.5 kg and a weight after drying of 1.5 kg.
6 shows a pallet with the dimensions 800 x 1200 x 150.
Example e):
The pallet has a three-dimensional central part 26 with a "wet" weight of 6 kg and a weight after drying of 2 kg, and two cover plates 28, which are each formed on a flat mold plate, and with a "wet" weight of 6 kg, a weight after hot pressing of 4 kg and a weight after drying of 2 kg. In addition, the plate has nine three-dimensional legs 30, each having a "wet" weight of 0.3 kg and a weight after drying of 0.1 kg. Glue for mounting the cover plates and legs à 0.05 kg. Weight of the finished product: 6.95 kg.
7 shows a pallet with the dimensions 800 x 1200 x 150.
Example f)
The pallet is composed of two identical three-dimensional plate elements 32, each of which is provided with hollow projections 34 which protrude transversely to the plate part. The plate elements are mounted in such a way that their projections 34 face one another and abut one another.
Each plate element 32 has a "wet" weight of 9 kg, a weight after drying of 3 kg and 100 mm high legs, each with a "wet" weight of 0.3 kg and a weight after drying of 0, 1 kg. Glue for assembling 0.05 kg. Weight of the finished product: 6.95 kg.
FIG. 8 shows a pallet which contains two trapezoidal profiled central plates 36, the ribs 38 of which cross each other, and two outer flat cover plates 40. Legs (not shown) are glued to one of these plates.
Both the trapezoidal and the flat plates 36 and 40 can be produced either piece by piece with discontinuous shaping or continuously on a continuous belt, which are followed by flat or trapezoidal profiled male and female embossing rollers. This provides great flexibility in the production of the pallets, since a larger or smaller number of plate layers can be selected, which in addition also results in low drying costs due to the pressing process.
Example g):
Two trapezoidal intermediate layers 36 have a "wet" weight of 3.0 kg after molding and a weight of 1.5 kg after drying. Two flat cover plates 40 have a "wet" weight of 4.5 kg after molding, a "wet" weight of 3.0 kg after pressing and a weight of 1.5 kg after drying. Nine legs (not shown) each have a "wet" weight after molding 0.3 kg and after drying 0.1 kg. Glue for assembly 0.05 kg.
In the described embodiments, the plate parts and legs of the pallets can either be molded together during a common suction process, but they can also be molded in separate suction processes. If desired, the legs can also be made from a material other than fiber raw material, but it has been found that using the method according to the invention, legs can be produced which are sufficiently load-bearing and robust and at the same time have a low weight as indicated in the examples to have.
Furthermore, the method according to the invention makes it possible for special reinforcing fibers to be added to the fiber pulp without problems if particularly high strengths are desired.
The shape of the elements can also take into account the attachment of additional external reinforcing means. 9 to 11 give some examples of load-bearing elements in the form of pallets, for example, as shown in FIG. 10, a common stand rail 44, for example made of wood, is attached under the leg of the pallet, or as shown in FIG. 11 a special pallet lower part 50 is used, which is composed of legs 46 and a common bar rail 48 and is made of the same material as the plate part 52 of the pallet.
As already mentioned above, the depositing of a fiber raw material layer which is characteristic of the invention in such a large thickness that it essentially provides the load-bearing capacity desired for the element, has the consequence that the layer thickness can be used to further increase the load-bearing capacity by in fluctuations in the layer thickness are brought about in the fiber raw material layer, for example as an associated structural pattern. This means that fluctuations in the layer thickness e.g. rib-like formations are formed, on which the layer thickness of the elements is greater than in the other areas of the element. With a suitable design and arrangement of such or corresponding other formations, increased rigidity can be achieved in the element, which increases its load-bearing capacity.
12 to 15 give examples of such fluctuations. As also already mentioned, such fluctuations can be brought about by using a form which is permeable to an air-shaped working medium which is active under negative pressure and which has a shaping surface which is permeable to the working medium and has a permeability which fluctuates in accordance with the desired fluctuations in the layer thickness of the element.
FIG. 12 shows a cross section through a pallet which is constructed from two rib-profiled inner elements 54 which are covered on the outside by two flat cover plates 56. Each inner element 54 is produced in a single operation from a fiber raw material which is deposited on the shaped surfaces of the suction mold with a wall thickness which varies from the rib apex to the rib sole, being the largest at the rib apex 54a and the smallest at the rib sole 54b. The cross-sectional profile of the rib formations is angular and the inner elements 54 abut one another at their apices 54a.
FIG. 13 shows a cross section through a pallet of the same type, but with the difference that the inner elements 54 abut against one another at their soles 54b, so that the rib apices 54a carry the cover plates 56.
FIG. 14 shows a cross section through a pallet with only a single inner element 58 which abuts with its apices 58a and soles 58b on outer flat cover plates 60. As described, this inner element 58 is also produced in a single operation with such fluctuations in the layer thickness that it is largest at the rib apex 58a and smallest at the rib sole 58b.
15 shows an example of a support leg 62 of a pallet. The leg 62 is cup-shaped and, as described, is produced in a single operation by sucking in a fiber raw material. This element also has different layer thicknesses in that it is thicker at the bottom 62b.
16 illustrates how such fluctuations in the layer thickness can be brought about in accordance with the invention. As shown schematically, a mold 64 is used to suck an easily dewatered pulp formed from a fluidized fiber raw material onto the mold surface of the mold, which mold is permeable to an air-shaped working medium that is active under negative pressure and has a mold surface 66 that is permeable to the working medium. In accordance with the fact that a rib-profiled pallet element 68 is to be formed, in which the material layer at the rib apex 68a is thick and thin in the rib sole 68b, a shape with a rib-profiled molding surface 66 with fluctuating permeability is used, in that the molding surface 66 at the molding surface apices 64b is thick and 64a thin on the molded surface soles.
The result of this is that the suction effect on the part of the mold surface formed by the mold surface apices 64b is less than in the part of the mold surface formed by the mold surface bottoms 64a. This in turn has the consequence that less fiber material is deposited on the mold surface apices 64b which form the rib apices 68a when the supplied fiber pulp is sucked in, as a result of which a relatively large layer thickness and thus a high strength is imparted to these and thus the rib formation formed by them. In principle, this manufacturing technique can be used with many different variations in layer thickness and the above is only a typical example of this.
The applicability of the invention is illustrated above with examples of pallets. With comparable advantages, it can also be used in the manufacture of many other types of load-bearing elements, including wall elements for various purposes, structural elements and insulation elements. The foregoing further shows that the method according to the invention has paved the way for the expedient use of many types of starting materials and additives. The invention also opens up the possibility of easily incorporating foils or net-like products into the outside of the molded article.