CN102438796A - 用于将纤维和粘结剂连续混合的方法和装置 - Google Patents

用于将纤维和粘结剂连续混合的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于在连续工作的混合装置中为了制造纤维板将纤维和粘结剂连续混合的方法，该混合装置具有至少一个混合腔以及一个或多个固定在旋转的混合器轴上的混合工具，混合工具将纤维与粘结剂混合并在输送方向上输送通过混合腔。该方法的特征在于，所述混合器轴的转速(n)和混合腔的直径(d)如此彼此适配，使得纤维的(额定)离心加速度在混合腔外壳(6)区域中达到10000～30000m/s2。

Description

用于将纤维和粘结剂连续混合的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于在连续工作的混合装置中将纤维和粘结剂连续混合用以制造纤维板的方法，该混合装置具有至少一个混合腔以及一个或多个固定在旋转的混合器轴上的混合工具，这些混合工具将纤维与粘结剂混合并且在输送方向上输送通过混合器或者说混合腔。本发明还涉及一种用于将纤维和粘结剂混合的混合装置。这种混合装置也称为施胶混合器。混合腔通常构造为圆柱形的筒状容器，但该筒状容器并不旋转，而是固定的。
背景技术
纤维的施胶和由此纤维和粘结剂或者说胶料的混合在制造纤维板的过程中构成重要的过程步骤。制造的纤维板例如木材板的质量也在很大程度上取决于纤维的质量和尤其是纤维施胶的均匀性。
原则上已知的是，木纤维在所谓的通风管(Blowline)中与粘结剂或者说胶料混合并由此被施胶。但在这种施胶技术中生产率是有限的。此外，在实践中还可能出现所谓的胶斑问题。在通风管技术中尤其是异氰酸酯粘结剂的操作会引起问题。
出于该原因，已建议纤维施胶在施胶混合器中进行。但过去在实践中借助已知的施胶混合器达到的效果往往不令人满意。
例如DE 24 38 818公开一种用于对纤维连续施胶的装置，该装置构造为水平定向的筒状容器结构方式的施胶混合器。在该结构方式中，混合器轴构造为空心的并且用于胶料供给。为此，混合器轴具有混合工具，这些混合工具在其空心构造的区域中设有突出的胶旋管。这种混合容器的直径约为600mm，混合器轴的转速建议为1500转/分。因此生产率应达到每小时3至4吨纤维。
迄今在实践中在借助这类装置进行纤维施胶时，重视被混合工具产生“旋转”运动的要被施胶的纤维具有预定的速度或者说圆周速度。因此，直径不同的混合器在实践中以极其不同的转速运行，以产生类似的速度。这种方式所达到的结果常常令人不满意。
发明内容
因此本发明的任务在于，实现一种开头所述类型的为了制造纤维板将纤维与粘结剂连续混合的方法，该方法在高生产率的同时确保无问题的施胶效果。
为了解决该任务，本发明在同类的为了制造纤维板将纤维和粘结剂连续混合的方法中提出：混合器轴的转速n和混合腔的直径d彼此配合，使得纤维的(额定)离心加速度在混合器内壁区域中达到10000～30000m/s2。优选(额定)离心加速度为15000至30000m/s2。纤维被旋转的具有混合器工具的混合器轴朝向混合器外壳方向加速并基本上以纤维环的形式运动通过混合器。(额定)离心加速度并不(一定)是运动的纤维的实际离心加速度，而更多情况下是由转速n和直径d以下述方式计算出的用于离心加速度a的确定值：
a＝2π2n2d
直径是指混合腔的内直径。在此本发明出于这样的认识：对于优化地施胶而言纤维的离心加速度比纤维的速度或者说圆周速度更加重要。在本发明的范畴中实现了高离心加速度，因此例如优选以直径相对小的混合器腔和转速相对高的混合器轴来工作。本发明优选建议，混合腔的直径d约为200mm～800mm、优选300mm～700mm。混合器轴的转速n可以优选为1000～4000转/分、特别优选2000～4000转/分。
按本发明的方法首先适合用于木纤维施胶、例如MDF生产。在本发明的范畴中也特别优选用于一年生植物纤维例如杆茎纤维如稻秆纤维的施胶。尤其是在这类一年生植物纤维中使用异氰酸酯或含有异氰酸酯的粘结剂作为粘结剂。对于这类一年生植物来说这种粘结剂是特别适合的，因为一些一年生植物通常带有蜡层。尽管如此，含有异氰酸酯的粘结剂的高胶合作用仍保证无问题的加工。通过按本发明的具有高离心加速度的方法实现无问题的施胶结果，而迄今在实践中在筒状容器式混合器中观察到的问题并未出现。
意想不到的是，按本发明的方法也特别良好地适合用于将纤维尤其是木纤维和热塑性塑料纤维例如双组分纤维混合。原则上已知在木材板中不仅使用热固性塑料粘结剂如异氰酸酯作为粘结剂，也已经建议使用热塑性塑料纤维如双组分塑料纤维作为粘结剂，它们与木纤维混合并例如借助机械的喷洒头喷洒成垫子。这种多组分纤维的特点是，它们至少具有第一和第二塑料组分，各塑料组分具有不同的熔点。在加热纤维垫时，一种组分例如塑料纤维的第二组分被软化并且紧接着纤维垫被冷却以制造纤维板例如隔音板。意想不到的是，这种双组分纤维可借助本发明方法特别良好地与木纤维均匀混合并且生产率高。
本发明的主题还包括一种为了制造纤维板将纤维和粘结剂连续混合的装置，尤其是根据所述类型的方法混合。这种装置在其基本结构中具有至少一个基本上水平设置的圆柱形的混合腔和至少一个在混合腔中旋转设置的混合器轴，在混合器轴上固定多个混合工具。混合腔具有至少一个用于供给纤维的加料口和至少一个用于输出纤维-粘结剂混合物的卸料口以及多个用于供给粘结剂的粘结剂供给口。本发明建议，作为混合工具，设置多个分布在混合器轴的圆周上的、分别具有多个径向向外定向的刺的刺梳，各刺梳基本上平行于混合器轴线延伸并且每两个相邻的刺梳在轴向方向上以预定的尺寸彼此错开地设置。刺梳或者说刺一方面承担混合功能，另一方面承担输送功能，因为在具有混合工具的混合器轴旋转时纤维不仅与粘结剂混合，而且混合物同时在输送方向上从加料口向卸料口无问题地且以高生产率地输送。由于各个刺梳轴向错开，从而仿佛实现刺的螺旋形的布置，这种布置改善了输送效果。各个刺也可称为钉或销。优选所述刺或者说钉或销不带粘结剂供给，也就是说并非通过刺本身、而是通过单独的(非旋转的)粘结剂供给管来供给粘结剂，粘结剂供给管例如在径向或切向方向上以预定的尺寸穿过混合腔外壳伸入到混合腔内部。在此，伸入到混合腔中的供给管在纵向方向上与刺或者说刺梳错开地设置是适宜的。这种构造允许刺梳能简单地以高速进行旋转，而不与供给管碰撞，尽管供给管可伸入直至刺的区域中。
作为替换方案，刺梳在设置供给管的区域中具有多个缩短地构造的刺。这些在供给管所设在的区域中缩短地构造的刺的长度因此小于设置在供给管区域之外的其余刺的长度。在该构造中供给管无需在纵向方向上与刺错开地设置。缩短的刺的长度与供给管伸入腔内部中的尺寸适配。
特别优选将粘结剂供给管设置在混合腔的前半部中(参考输送方向)，特别优选设置在混合腔的前三分之一部分中。在此例如可设置2～10个、优选3～7个胶料供给管，它们在混合器纵向方向上依次设置。原则上也可设置多列这样的供给管，这些列可以例如在圆周上分布设置或也可在腔的长度上分布设置。
在一种替换的方案中，本发明也包括这样的实施方式，其中，通过混合器轴和混合工具例如刺来供给粘结剂。在这种具有“内部施胶结构”的混合器中，混合器轴构造成空心轴并且刺同时构造为连接到混合器轴上的粘结剂供给管。
按本发明的另一建议，混合器轴的配置给加料口的区域构造成无刺的，在该输入区域中设置输送工具、例如输送桨。因此，通过加料口进入混合腔的纤维被仿佛作为推进工具的输送工具快速而可靠地从加料口区域输送到混合区域中，在混合区域中纤维由刺继续输送。
根据另一建议，混合器轴的配置给卸料口的区域可选地或补充地构造为无刺的，在该输出区域中设置抛出工具、例如抛出桨。
加料口优选设置在混合腔上侧并且例如构造为加料漏斗。卸料口或抛出口优选设置在下部区域、例如混合腔的下半部中，由此加料和卸料都基本上通过重力实现。
如果以在基本径向或切向方向上穿过混合器外壳伸入到混合器内部的胶料供给管进行工作，则在本发明的范畴中这些胶料管可构造为可调节高度的。这意味着，胶料管在径向或切向方向上进入混合腔内部中的插入深度可以是可调节的。可使用带有单种材料或双种材料喷嘴装置的施胶管。
此外，在混合器轴上连接至少一个驱动装置，作为可选项，在中间设置传动装置的情况下。优选驱动装置在抛出侧连接到混合器轴上。当以内部施胶结构进行工作并且胶料通过供给侧进入混合器轴时，这种构造是尤其适宜的。
此外本发明建议，刺或者说销构造为耐磨的刺或者销。混合腔或者说混合器外壳的内壁也可构造成耐磨的，例如设有堆焊构造。这种耐磨构造是特别有利的，因为在混合含有硅酸盐的纤维例如杆茎时可能会出现硅酸盐，它们对表面强烈加载。混合器的外壳例如可构造成受冷却的、优选水冷却的。
附图说明
下面借助附图中仅描述的实施例来进一步解释本发明。附图如下：
图1按本发明的混合装置的简化透视图；
图2a按图1的混合装置的纤维供给区域中的局部放大图；
图2b按图1的混合装置的纤维-粘结剂混合物的输出区域中的另一局部放大图；
图3按图2a的对象的另一视角的局部图；
图4混合装置的变型实施方式的另一视角的局部图。
具体实施方式
附图中示出用于将纤维和粘结剂连续混合来制造纤维板的的混合装置。混合装置具有基本上水平设置的、设有空心圆柱形外壳6的、圆柱形的混合腔1和至少一个旋转设置在混合腔1中的混合器轴2，在混合器轴上固定多个混合工具3。混合腔具有加料口4，其在该实施例中构造为加料漏斗。通过加料漏斗将纤维从上方输入到混合腔1的内部，这通过箭头B来表示。纤维通过固定在旋转的混合器轴2上的混合器工具3与粘结剂混合并且同时在输送方向F上通过混合器输送。粘结剂通过多个粘结剂供给管5来供给，这些粘结剂供给管固定在混合腔1上并且穿过混合腔外壳6伸入到混合腔1的内部。因此在所示的实施方式中，粘结剂的供给并非通过混合器轴或者说通过混合工具，而是通过固定在混合腔1或者说混合腔1的外壳6上的供给管5进行的，这些供给管构造为供给喷嘴。此外，混合装置具有卸料口7，其在输送方向F上设置在末端侧。通过该卸料口7输出或者说抛出一方面由纤维另一方面由粘结剂构成的混合物，这例如通过箭头E来表示。卸料口7在此设置在混合腔1的下部区域中。
在该实施例中，作为混合器工具3，设置多个分布在混合器轴2的圆周上的、分别带有多个径向向外定向的刺8、8′的刺梳3。刺梳3沿混合腔的纵向方向L延伸并且因此平行于混合器的纵轴线A。在此，在混合器轴2的圆周上例如可分布3～15个、优选5～10个刺梳3。现在本发明建议：每两个相邻的刺梳3在轴向方向或者说在纵向方向L上以预定的尺寸M彼此错开地设置。这种构造使得各个刺8、8′的端部在俯视图中仿佛螺旋形地设置。由此不仅确保通过刺8、8′无问题地混合纤维和粘结剂，还可同时确保混合物无问题地以高生产率来输送。在实施例中，多个供给管5沿混合器的纵向方向L设置成一列。
穿过混合器外壳6伸入到混合腔中的供给管5在按图1至3的实施例中在纵向方向L上与刺梳3的刺8错开设置，这例如可从图3中看出。可以看到在该实施方式中各供给管5仿佛插入到刺梳3的刺8之间，而在刺8和供给管5之间不发生碰撞。在该构造中，刺8和供给管5之间的距离至少为2mm、优选至少4mm。
在按图4的变型方案中，供给管5并未与刺梳3的刺8、8′错开设置，而是仿佛对齐地定位。为了避免刺8、8′和供给管5之间的碰撞，在供给管5的区域中设置缩短地构造的刺8′。供给管5的区域中的刺8′的长度因此小于在混合器的其余区域中的刺8的长度。
此外，附图示出混合器轴2的配置给加料口4的区域构造成无刺的，在该输入区域中，输送工具9固定在混合器轴2上。这些输送工具在该实施例中构造为桨状的推进工具或者说推进桨，它们用于使通过加料口4进入到混合腔1中的纤维迅速加速并输送到施胶区域中(见图2a)。
此外，可看出混合器轴2的配置给卸料口7的区域也构造成无刺的，在该输出区域中抛出工具10固定在混合器轴2上。抛出工具10也桨状地构造成抛出桨，它们确保由纤维和粘结剂构成的混合物快速输出并由此确保被施胶的纤维通过输出口7快速输出(见图2b)。
构造为刺梳的混合器工具3具有固定在混合器轴2上的固定条11，其沿纵向方向L和由此平行于轴线A延伸。在固定条11上固定刺或者说销8、8′。刺8、8′在此垂直于固定条11地定向。
在混合器轴2上以公知的方式连接未示出的驱动装置。在此情况下，在图2b中仅示出皮带轮12，驱动装置通过该皮带轮与混合器轴2连接。在实施例中，驱动装置因此设置在末端侧或者说出口侧。
在按本发明的混合装置运行期间，纤维按箭头B通过漏斗4被送入混合腔1中，同时粘结剂例如胶料如异氰酸酯通过供给管5来供给。纤维借助本发明的混合工具3沿纵向方向L被输送并在此通过离心加速而被送入到外部区域且因此加速进入混合器壁6的区域中。混合器轴的转速n和混合腔的直径d按本发明彼此配合，使得纤维的(额定)离心加速度a在混合器内壁区域中达到15000～30000m/s2。在此，直径d优选为300mm～700mm并且混合器轴的转速n优选为2000～4000转/分。因而以相对小的直径和相对高的转速进行工作来达到高的离心加速度。由此纤维良好地被压向混合器1的外壳6或者说内壁并且仿佛被压实，这使得摩擦提高并由此改善施胶特性。同时可达到例如每小时5吨～10吨的高生产率。

Claims (17)

1.为了制造纤维板在连续工作的混合装置中将纤维和粘结剂连续混合的方法，该混合装置具有至少一个混合腔(1)以及一个或多个固定在旋转的混合器轴(2)上的混合工具(3)，所述混合工具(3)将纤维与粘结剂混合并在输送方向上输送通过混合腔(1)，其特征在于，混合器轴(2)的转速(n)和混合腔(1)的直径(d)如此彼此适配，即纤维的(额定)离心加速度在混合腔外壳(6)的区域中为10000～30000m/s2。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，纤维的(额定)离心加速度在混合腔外壳(6)的区域中为15000～30000m/s。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述纤维的(额定)离心加速度由转速(n)和直径(d)由a＝2π2·n2·d确定。
4.根据权利要求1至3之一的方法，其特征在于，所述混合腔(1)的直径(d)约为200mm～800mm、优选为300mm～700mm。
5.根据权利要求1至4之一的方法，其特征在于，所述混合器轴(2)的转速(n)约为1000～4000转/分、优选为2000～4000转/分。
6.根据权利要求1至5之一的方法，其特征在于，为了纤维的施胶，使用热固性塑料粘结剂，例如异氰酸酯或含有异氰酸酯的粘结剂。
7.根据权利要求1至6之一的方法，其特征在于，将由木材或优选由一年生植物例如杆茎制成的纤维与粘结剂混合。
8.根据权利要求1至7之一的方法，其特征在于，将纤维例如木纤维与热塑性粘结剂例如热塑性塑料纤维混合。
9.根据权利要求8的方法，其特征在于，作为热塑性塑料纤维，使用多组分纤维，例如双组分纤维，所述多组分纤维至少包括具有不同熔点的第一和第二塑料组分。
10.为了制造纤维板将纤维和粘结剂连续混合的装置，尤其是根据权利要求1至9之一的方法混合，所述装置具有至少一个基本上水平设置的、带有圆柱形的混合腔外壳(6)的混合腔(1)和至少一个在混合腔(1)中旋转设置的混合器轴(2)，在混合器轴上固定多个混合工具(3)，混合腔(1)具有至少一个用于纤维的加料口(4)和至少一个用于纤维-粘结剂混合物的卸料口(7)以及多个用于供给粘结剂的粘结剂供给口例如粘结剂供给管(5)，作为混合工具(3)，设置多个在混合器轴(2)的圆周上分布设置的并且平行于混合器纵向轴线(L)延伸的刺梳(3)，这些刺梳分别具有多个刺(8、8′)，每两个相邻的刺梳(3)在轴向方向或者在混合器纵向方向(L)上以预定的尺寸(M)彼此错开地设置。
11.根据权利要求10的装置，其特征在于，所述刺(8、8′)构造成不带粘结剂供给，其中，粘结剂通过伸入到混合腔(1)内部中的供给管(5)来供给。
12.根据权利要求10的装置，其特征在于，所述刺本身构造为粘结剂供给管，这些粘结剂供给管连接在构造为空心轴的混合器轴上。
13.根据权利要求11的装置，其特征在于，伸入混合腔(1)中的、优选径向或切向定向的供给管(5)在纵向方向(11)上与刺(8)或者刺梳(3)错开地设置。
14.根据权利要求11的装置，其特征在于，所述刺梳(3)的设置在供给管(5)的区域中的刺(8′)缩短地构造并且具有相对于其余刺(8)减少的长度。
15.根据权利要求1至14之一的装置，其特征在于，所述混合器轴(2)的配置给加料口(4)的区域构造成无刺的，在混合器轴(2)的该输入区域中，输送工具(9)例如输送桨固定在混合器轴(2)上。
16.根据权利要求10至15之一的装置，其特征在于，所述混合器轴(2)的配置给卸料口(7)的区域构造为无刺的，在混合器轴(2)的该输出区域中，抛出工具(10)例如抛出桨固定在混合器轴(2)上。
17.根据权利要求1至16之一的装置，其特征在于，构造为刺梳的混合工具(3)分别具有一个固定条(11)，所述固定条平行于混合器纵向方向(L)地定向并且固定在混合器轴(2)上，在固定条(11)上设置多个垂直于固定条(11)定向的刺(8、8′)。
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