DE10017269A1 - Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffes - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffes, vorzugsweise eines Mineralfaserproduktes, insbesondere in Bahn- oder Plattenform, bei dem die Mineralfasern nach ihrer Benetzung mit Bindemitteln auf einer Fördereinrichtung als Bahn abgelegt werden. Um ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Kennzeichnung und/oder die Aufteilung einer Dämmstoffbahn in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist, wobei auch hinsichtlich ihrer Konturen komplizierte Kennzeichnungen und/oder Schnitte ausgeführt werden können, wird vorgeschlagen, daß die Dämmstoffbahn mit zumindest einem Laserstrahl beaufschlagt wird, mit dem in eine Oberfläche der Dämmstoffbahn Markierungen eingebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffes, insbeson­ dere aus organischen und/oder anorganischen Fasern, beispielsweise aus mit oder ohne organischen und/oder anorganischen Bindemitteln versehenen Glas- und/oder Keramikfasern, wobei den Bindemitteln hitzeaktive Bestandteile, vor­ zugsweise Pigmente, beigefügt werden, und/oder aus Kunststoff-Hartschaum, wie beispielsweise expandiertem oder extrudiertem Polystyrol, Phenolharz, Poly­ urethanschaum oder Polyisocyanoratschaum, und/oder aus Porenbeton, Mineral­ schaum, Schaumglas, Sinterglas, aufgeschäumten Wasserglas oder ähnlichen sich partiell verfärbenden und/oder aufblähenden Schmelzen, wobei der Dämm­ stoff durch Wärmeenergie in seiner Farbe und/oder Gestalt veränderbar ist, bei dem auf zumindest einer Fläche, insbesondere einer großen Oberfläche zumin­ dest eine Markierung als Produktbezeichnung und/oder als Schneidhilfe angeord­ net wird.

Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von Dämmstoffen bekannt, die beispielsweise bahnen- oder plattenförmig ausgebildet sein können, bei der eine Schmelze aus Glas oder Gestein hergestellt und einem Zerfaserungsgerät zuge­ führt wird. In dem Zerfaserungsgerät wird die Schmelze in mikrofeine Fasern zer­ fasert, die anschließend mit einem Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Im­ prägnierungsmitteln benetzt werden. Die derart vorbereiteten Mineralfasern wei­ sen in diesem Zustand eine bestimmte Temperatur auf. Aufgrund ihrer Tempera­ tur und insbesondere ihrer Bindemitteln neigen die Mineralfasern dazu aneinander zu haften. Die Mineralfasern werden daher unmittelbar nach ihrer Benetzung mit zumindest Bindemitteln auf einer Fördereinrichtung, in der Regel ein Förderband abgelegt. Die derart gebildete Mineralfaserbahn kann dann in unterschiedlichen Weisen weiterbearbeitet werden. Beispielsweise kann die Mineralfaserbahn nach Erreichen einer bestimmten Materialstärke aufgependelt werden. In der Regel durchläuft die Mineralfaserbahn Kompressionseinrichtungen, Schneideinrichtungen zur Seitenrandbesäumung sowie zumindest einen Härteofen, um das Binde­ mitteln auszuhärten.

Nach Verlassen des Härteofens wird die bahnenförmige Mineralfaserbahn einer Wickelstation zugeführt bzw. alternativ in einzelne Platten geschnitten, die dann einer Verpackungseinrichtung zugeführt und zu handelsüblichen Verpackungs­ einheiten verpackt werden.

Aus dem Stand der Technik ist ferner bekannt, daß der bahnenförmige Dämmstoff beispielsweise die Mineralfaserplatten, Hartschaumplatten oder Porenbetonplat­ ten, mit Markierungen versehen werden. Diese Markierungen werden in der Regel als Farbmarkierungen mit Hilfe von Schablonen und Farbspritztechnik oder mit Tintenstrahldruckern aufgebracht. Farbmarkierungen haben aber den wesentli­ chen Nachteil, daß sie die Baustoffklasse, d. h. die Brennbarkeit der Produkte be­ einflussen. Um diese Beeinflussung zu vermeiden, setzt man insbesondere bei Mineralwolledämmstoffen, die ein organisches Bindemittel enthalten, elektrisch- oder gasbeheizte Markierungswalzen ein, auf deren Umfang Markierungsbilder und -texte angebracht sind. Diese Markierungswalzen werden periodisch oder konstant auf die Mineralfaserbahn aufgebracht, so daß die beheizten Markie­ rungswalzen aufgrund der Temperatur eine Verfärbung des Bindemittels im Mine­ ralfaserprodukt hervorrufen. Dieser Vorgang kann diskontinuierlich, wie beim Stempeln oder kontinuierlich erfolgen, so daß man einen fortlaufenden Schriftzug auf dem Dämmstoff in der Gestalt erzeugen kann, daß das Bindemittel durch die heißen Zonen an der Oberfläche des Dämmstoffs verfärbt wird, und somit der Schriftzug bzw. das Bildzeichen auf der Oberfläche zu sehen ist.

Um eine Dämmstoffbahn in einzelne Plattenelemente aufzuteilen ist es bekannt, im Bereich einer Produktionslinie entsprechende Sägeinrichtungen, beispielswei­ se Pendel-, Kreis- und Bandsägen vorzusehen, die in Abhängigkeit des zu erzeu­ genden Produktes zum Einsatz gelangen. Mit derartigen Sägen können aber nur geradlinige Schnitte ausgeführt werden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Kennzeichnung und/oder die Aufteilung eines Dämmstoffes in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist, wobei auch hinsichtlich ihrer Konturen komplizierte Kennzeichnungen und/oder Schnitte ausgeführt werden können.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung sieht vor, daß der Dämmstoff mit zu­ mindest einem Laserstrahl beaufschlagt wird, mit dem die Markierungen in die Fläche des Dämmstoffs eingebracht werden.

Demzufolge zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren dadurch aus, daß anstelle der bisherigen Techniken die Markierungen mittels eines Laserstrahls in die Oberfläche des Dämmstoffs eingebracht werden. Der Laserstrahl bietet hierbei den wesentlichen Vorteil, daß er in einfacher Weise steuerbar, insbesondere lenkbar ist und auf die tatsächlichen Gegebenheiten des Dämmstoffs eingestellt werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können sowohl Faser­ dämmstoffe aus organischen Fasern bzw. mit organischen Bindemitteln gebunde­ ne anorganische Fasern, beispielsweise Glasfasern oder organische Substanzen enthaltene Dämmstoffe, Dämmstoffe, die mit organischen Beschichtungen verse­ hen sind oder beispielsweise Bestandteile haben, die durch Wärmeenergie ihre Farbe und/oder ihre Gestalt ändern sowie Dämmstoffe aus Hartschaum bearbeitet werden, bei denen sich die Markierung durch Farbveränderungen und/oder Auf­ blähen der Oberfläche oder partielles Sintern bzw. Schmelzen von Vertiefungen in der Oberfläche ausprägen. Insbesondere sind mit dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren sämtliche im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Dämmstoffe bear­ beitbar.

Bei einem kontinuierlichen Herstellungsprozeß wird der Dämmstoff bahnenförmig dem Laserstrahl zugeführt, um die kontinuierliche Herstellung des Dämmstoffs beibehalten zu können. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die Laserstrahlbe­ arbeitung bei bereits hergestellten Dämmstoffformelementen, wie beispielsweise Platten, Rohrschalen, Segmenten oder sonstigen Formkörpern durchzuführen, wobei hier eine manuelle oder automatische Zuführung derartiger Formteile in die Laserstrahlbearbeitungseinrichtung möglich ist. Eine kontinuierliche Bearbeitung des Dämmstoffs erfolgt in der Regel nicht. Vielmehr handelt es sich hierbei um eine Einzelbearbeitung der einzelnen Formteile, wie beispielsweise Rohrschalen, Platten oder dergleichen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß mit dem Laser­ strahl der Dämmstoff, insbesondere die Bahn in Abschnitte, insbesondere Platten aufgeteilt wird. Durch diese Ausgestaltung besteht die Möglichkeit, daß die Dämmstoffbahn nicht nur mit Markierungen versehen wird, sondern daß mit der gleichen Einrichtung auch ein Schneiden der Dämmstoffbahn in Platten möglich ist. Es werden hierdurch hohe Investitionskosten bei der Gestaltung von Produkti­ onslinien eingespart. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Wartung eines Laserstrahls aufgrund seiner im Vergleich zu herkömmlichen Kom­ ponenten geringeren Anzahl von mechanischen Elementen wesentlich wartungs­ freundlicher ist.

Ein den Laserstrahl erzeugender Laser wird vorzugsweise in Längs-, Quer- und/oder Abstandsrichtung sowie gegebenenfalls in seiner Winkelstellung relativ zur Oberfläche des Dämmstoffs bewegt. Der Laserstrahl wird über einen in den drei Hauptachsen drehbaren Spiegel und ein Linsensystem auf die Dämmstoffo­ berfläche gelenkt. Der Antrieb des Spiegels erfolgt über elektrisch angetriebene Servomotoren, die ihre Antriebssignale von einem Steuergerät erhalten. Das Steuergerät selbst ist mit einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (Rech­ ner) verbunden, in der Daten für bestimmte Markierungsanordnungen und/oder -ausgestaltungen auf den Dämmstoffen gespeichert sind. Diese Daten dienen der Steuerung des Laserstrahls hinsichtlich seiner Bewegungen und/oder seiner In­ tensität. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die den Laserstrahl erzeugende Vorrichtung mit den nachgeschalteten optischen Einrichtungen in den drei Rau­ machsen bewegbar ist. Durch die Vielzahl der Freiheitsgerade des Laserstrahls können Markierungen und Schnitte in unterschiedlichster Form eingebracht wer­ den. Darüber hinaus besteht der Vorteil, daß beispielsweise sämtliche Buchstaben und Zahlen sowie Pictogramme rechnergesteuert und variabel eingebracht werden können. Weiterhin besteht der Vorteil, daß Mineralfaserplatten hergestellt werden können, die beispielsweise an zwei gegenüberliegenden Seiten einen Randverlauf aufweisen, der von einer geradlinigen Begrenzung abweicht. Es kön­ nen somit beispielsweise Mineralfaserplatten mit bestimmten halbkreisförmigen Ausnehmungen entsprechend von Kundenanforderungen hergestellt werden.

Der Laserstrahl wird von einem Festkörper- oder Gaslasergerät vorzugsweise mit Hilfe eines CO₂-Lasers erzeugt.

Die Lichtleistung des Laserstrahls wird in Abhängigkeit von der Größe und der Intensität der erforderlichen Materialveränderungen, insbesondere bei Markierun­ gen, über die optischen Einrichtungen eingestellt. Vorzugsweise wird der Laser­ strahl mit unterschiedlicher Geschwindigkeit relativ zur Oberfläche des Dämm­ stoffs bewegt. Die Relativgeschwindigkeit liegt beispielsweise bei ca. 5 m/s.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Laser zu­ mindest in Förderrichtung der Bahn mit einer gegenüber der Fördergeschwindig­ keit größeren Geschwindigkeit, vorzugsweise 5 m/s bewegt wird. Diese erhöhte Geschwindigkeit ist bei umfangreichen Markierungen in Form von Buchstaben, Zahlen und/oder Pictogrammen erforderlich, um die gesamte Markierung über eine bestimmte Wegstrecke des geförderten Materials einbringen zu können.

Während des Aufteilens der Bahn in Abschnitte wird der Laserstrahl demgegen­ über mit einer Geschwindigkeit in Förderrichtung bewegt, die mit der Förderge­ schwindigkeit der Bahn übereinstimmt, um beispielsweise einen geradlinig be­ grenzten Schnitt ausführen zu können.

Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Bewegungen und/oder die Leistung des Laserstrahls über eine Rechneranlage gesteuert werden, deren Eingangsdaten insbesondere der Produktionssteuerung entnommen werden. Eine derartige Verknüpfung der Produktionssteuerung mit der Markierungssteuerung bzw. Schnittsteuerung hat den Vorteil, daß entspre­ chend dem Kundenwunsch kommissionierte Ware in einfacher und zuverlässiger Weise hergestellt werden kann.

Eine einem Härteofen entnommene Mineralwollebahn bestimmter Dicke und be­ stimmter Rohdichte wird beim Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Markie­ rungs- und Schneidvorrichtung zugeführt. Die Markierungs- und Schneidvorrich­ tung weist einen CO₂-Laser mit variabler Leistung bis zu 1500 Watt und einer Wellenlänge von ca. 1 bis 12 µm, insbesondere von 9 bis 12 µm auf. Der Laser­ strahl wird über einen Spiegel auf die Mineralwollebahn gelenkt. Alternativ kann vorgesehen sein, daß der den Laserstrahl erzeugende Laser oberhalb einer Transporteinrichtung, auf der der Mineralwollebahn gefördert wird, auf einem mo­ torbetriebenen Doppelkreuzschlitten montiert ist, so daß er in allen Achsen ver­ fahrbar ist. Darüber hinaus ist der Laser innerhalb des Doppelkreuzschlittens schwenkbeweglich gelagert, so daß ein vom Laser erzeugter Laserstrahl unter einem bestimmten Winkel, abweichend von der Lotrechten auf die Oberfläche der Mineralwollebahn aufgebracht werden kann.

Weiterhin kann der Laserstrahl mit Hilfe von elektronisch justierbaren, optischen Einrichtungen wie Linsen, Linsensystemen, optisch wirksamen Gittern oder Spie­ geln in der gewünschten Weise abgelenkt und somit über die zu markierende Oberfläche geführt werden. Durch diese optischen Hilfseinrichtungen, sowie durch Variation des Abstandes derselben zu der zu markierenden Oberfläche, durch Veränderung des Neigungswinkels und der Intensität des Laserstrahls können die Breite und Intensität der Markierung verändert werden.

Bei einer Anordnung des Lasers auf einem Doppelkreuzschlitten wird der Laser­ strahl in einem ersten Schritt derart eingestellt, daß er rechtwinklig auf die Ober­ fläche der Mineralwollebahn auftrifft. Der Doppelkreuzschlitten ist hierbei mit ei­ nem Rechner verbunden, über den die Bewegungen des Doppelkreuzschlittens gesteuert werden. Die Daten zur Steuerung der Bewegung des Doppelkreuzschlittens erhält der Rechner aus einer Auftragsverwaltung, in die die Art und die Anzahl der herzustellenden Mineralwolleplatten eingegeben ist.

Die Mineralwollebahn gelangt in den Bereich der Markierungs- und Schneidvor­ richtung, wobei die Markierungs- und Schneidvorrichtung in ihrer maximalen Stel­ lung in Richtung der auflaufenden Mineralwollebahn steht. Unmittelbar nach Errei­ chen der Markierungs- und Schneidvorrichtung beginnt diese Markierungen in die Oberfläche der Mineralwollebahn einzubringen. Hierbei bewegt sich die Markie­ rungs- und Schneidvorrichtung in Förderrichtung der Mineralwollebahn. Sobald die Markierungen vollständig eingebracht sind, bewegt sich die Markierungs- und Schneidvorrichtung in einen vorbestimmten Schneidbereich, um die zuvor mar­ kierte Mineralwollebahn um eine Plattenlänge zu verkürzen. Anschließend wird der nachfolgende Abschnitt der Mineralwollebahn markiert und nach Fertigstellung der Markierung abgelängt.

Die Verfahrgeschwindigkeit des Lasers ist hierbei so gewählt, daß sie wesentlich größer als die Fördergeschwindigkeit ist. Darüber hinaus wird die Leistung des Lasers in Abhängigkeit der Markierungen bzw. des Schneidprozesses automa­ tisch eingestellt. Während des Markiervorgangs wird beispielsweise eine Leistung von 250 mW eingestellt, wohingegen der Schneidvorgang bei einer Leistung von 1500 W durchgeführt wird.

Die Markierung erfolgt derart, daß mit dem Laser mit niedriger Energie die Form eines Schriftzuges oder Bildes auf den Dämmstoff übertragen wird. Hierbei wird mittels der Laserenergie im engen Bereich das Bindemittel im Mineralwolle- Dämmstoff verfärbt, so daß nach dem Vorgang der Schriftzug auf der Mineral­ wollebahn zu lesen ist. Anschließend wird die Laserenergie erhöht, um bestimmte Konturen, bei denen es sich auch um geradlinige Schnitte handeln kann, senk­ recht zur Oberfläche einzuschneiden. Es besteht auch die Möglichkeit, daß die Energie des Lasers derart eingestellt wird, daß der Laser die Mineralwollebahn nicht vollständig, sondern nur bis zum einem bestimmten Maß schneidet.

Die Ränder der Mineralwollebahn können durch Kippen des Lasers teilweise oder vollständig angeschrägt werden bzw. eine beliebige Form erhalten.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffes, insbesondere aus organischen und/oder anorganischen Fasern, beispielsweise aus mit oder ohne organi­ schen und/oder anorganischen Bindemitteln versehenen Glas- und/oder Ke­ ramikfasern, wobei den Bindemitteln hitzeaktive Bestandteile, vorzugsweise Pigmente, beigefügt werden, und/oder aus Kunststoff-Hartschaum, wie bei­ spielsweise expandiertem oder extrudiertem Polystyrol, Phenolharz, Poly­ urethanschaum oder Polyisocyanoratschaum, und/oder aus Porenbeton, Mine­ ralschaum, Schaumglas, Sinterglas, aufgeschäumten Wasserglas oder ähnli­ chen sich partiell verfärbenden und/oder aufblähenden Schmelzen, wobei der Dämmstoff durch Wärmeenergie in seiner Farbe und/oder Gestalt veränderbar ist, bei dem auf zumindest einer Fläche, insbesondere einer großen Oberflä­ che zumindest eine Markierung als Produktbezeichnung und/oder als Schneid­ hilfe angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff mit zumindest einem Laserstrahl beaufschlagt wird, mit dem die Markierungen in die Fläche des Dämmstoffs eingebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff bahnenförmig dem Laserstrahl zugeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämmstoff, insbesondere die Dämmstoffbahn mit dem Laserstrahl in Abschnitte, insbesondere Platten aufgeteilt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mittels elektronisch justierbarer, optischer Einrichtung in Längs-, Quer- und/oder Abstandsrichtung und/oder in seiner Winkelstellung relativ zur Oberfläche der Mineralfaserbahn bewegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl in seiner Breite und/oder seiner Intensität verändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Laserstrahl erzeugender Laser in Längs-, Quer- und/oder Ab­ standsrichtung sowie gegebenenfalls in seiner Winkelstellung relativ zur Ober­ fläche des Dämmstoffs bewegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl mit einem Feststoff- oder Gaslaser, insbesondere einem CO₂-Laser erzeugt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Laserstrahls in Abhängigkeit der Größe und Intensität der erforderlichen Materialveränderungen eingestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen als Konturen ausgebildet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl zumindest in Förderrichtung der Bahn mit einer gegenüber der Fördergeschwindigkeit größeren Geschwindigkeit, vorzugsweise 5 m/s bewegt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Laserstrahl Bindemittel und/oder Pigmente im anorganischen Bindemittel im Dämmstoff durch Wärmeenergie verfärbt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl während des Aufteilens des Dämmstoffs in Abschnitte mit einer Geschwindigkeit in Förderrichtung bewegt wird, die mit der Förderge­ schwindigkeit des Dämmstoffs übereinstimmt.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen und/oder die Leistung des Laserstrahls über eine Rech­ neranlage gesteuert werden, deren Eingangsdaten aus der Produktionssteue­ rung, insbesondere der Auftragsverwaltung entnommen werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Dämmstoffen aus Hartschaum mit dem Laser Markierungen durch Farbveränderungen oder durch partielles Sintern bzw. Schmelzen in die Ober­ fläche aufgebracht werden.