DE10017269B4

DE10017269B4 - Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffes

Info

Publication number: DE10017269B4
Application number: DE10017269A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Kesting Peter; Dr.-Ing. Klose Gerd-Rüdiger; Dr.rer.nat. Paulitschke Werner
Original assignee: Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2000-04-06
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: DE10066480B3; DE10017269A1

Abstract

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Dämmstoffes aus organischen und/oder anorganischen Fasern, wobei der Dämmstoff durch Wärmeenergie in seiner Farbe und/oder Gestalt veränderbar ist, bei dem auf zumindest einer Fläche, insbesondere einer großen Oberfläche zumindest eine Markierung als Produktbezeichnung und/oder als Schneidhilfe angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff nach dem Durchlauf eines Härteofens mit zumindest einem Laserstrahl beaufschlagt wird, mit dem die Markierungen in die Fläche des Dämmstoffs eingebracht werden und dass mit dem Laserstrahl Bindemittel und/oder Pigmente im anorganischen Bindemittel im Dämmstoff durch Wärmeenergie verfärbt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Dämmstoffes aus organischen und/oder anorganischen Fasern, wobei der Dämmstoff durch Wärmeenergie in seiner Farbe und/oder Gestalt veränderbar ist, bei dem auf zumindest einer Fläche, insbesondere einer großen Oberfläche zumindest eine Markierung als Produktbezeichnung und/oder als Schneidhilfe angeordnet 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 zugeführt wird. In dem Zerfaserungsgerät wird die Schmelze in mikrofeine Fasern zerfasert, die anschließend mit einem Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Imprägnierungsmitteln benetzt werden. Die derart vorbereiteten Mineralfasern weisen in diesem Zustand eine bestimmte Temperatur auf. Aufgrund ihrer Temperatur 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 Bindemittel 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 Verpackungseinheiten verpackt werden.
Aus dem Stand der Technik ( DE 296 16 963 U1 ) ist ferner bekannt, daß der bahnenförmige Dämmstoff mit Markierungen versehen wird. Diese Markierungen werden in der Regel als Farbmarkierungen mit Hilfe von Schablonen und Farbspritztechnik oder mit Tintenstrahldruckern aufgebracht. Farbmarkierungen haben aber den wesentlichen Nachteil, daß sie die Baustoffklasse, d. h. die Brennbarkeit der Produkte beeinflussen. 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 Markierungswalzen aufgrund der Temperatur eine Verfärbung des Bindemittels im Mineralfaserprodukt 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, beispielsweise Pendel-, Kreis- und Bandsägen vorzusehen, die in Abhängigkeit des zu erzeugenden Produktes zum Einsatz gelangen. Mit derartigen Sägen können aber nur geradlinige Schnitte ausgeführt werden.
Aus der DE 31 18 938 A1 ist eine Vorrichtung zur Markierung von Oberflächen durch Laserstrahlung bekannt. Diese Vorrichtung weist eine Laserlichtquelle, Strahlformungsmittel und eine Maske sowie Abbildungsmittel auf, wobei die Bestandteile dieser Vorrichtung an einem gemeinsamen Rahmen angeordnet sind und der Strahlengang zur optimalen Ausnutzung des verfügbaren Raumes um die Außenseiten der Laserlichtquelle herumgeführt ist.
Diese Vorrichtung hat sich für die Markierung von Lebensmittelverpackungen als geeignet erwiesen, wobei Wechselmasken verwendet werden, mit denen beispielsweise das Haltbarkeitsdatum auf Lebensmittelverpackungen aufgebracht wird. Für die Verwendung in einem gattungsgemäßen Verfahren ist diese Vorrichtung allerdings nicht geeignet, da zum einen mit dieser Vorrichtung nur dann markiert werden kann, wenn der zu markierende Gegenstand unbewegt ist und zum anderen die Wechselmasken in einem kontinuierlichen Produktionsprozess nicht die erforderliche Flexibilität aufweisen. Diese vorbekannte Vorrichtung ist daher für das voranstehend beschriebene kontinuierliche Herstellungsverfahren von Mineralfaser-Dämmstoffen ungeeignet.
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 nach dem Durchlauf eines Härteofens mit zumindest einem Laserstrahl beaufschlagt wird, mit dem die Markierungen in die Fläche des Dämmstoffs eingebracht werden und dass mit dem Laserstrahl Bindemittel und/oder Pigmente im anorganischen Bindemittel im Dämmstoff durch Wärmeenergie verfärbt 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 Faserdämmstoffe aus organischen Fasern bzw. mit organischen Bindemitteln gebundene anorganische Fasern, beispielsweise Glasfasern, bearbeitet werden.
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 Laserstrahlbearbeitung 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 Laserstrahl der Dämmstoff, insbesonderedie 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 Produktionslinien eingespart. Darüber hinaus hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß die Wartung eines Laserstrahls aufgrund seiner im Vergleich zu herkömmlichen Komponenten geringeren Anzahl von mechanischen Elementen wesentlich wartungsfreundlicher 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 Dämmstoffoberfläche 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 (Rechner) 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 Intensität. Alternativ kann vorgesehen sein, daß die den Laserstrahl erzeugende Vorrichtung mit den nachgeschalteten optischen Einrichtungen in den drei Raumachsen bewegbar ist. Durch die Vielzahl der Freiheitsgerade des Laserstrahls können Markierungen und Schnitte in unterschiedlichster Form eingebracht werden. 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 können 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 Markierungen, über die optischen Einrichtungen eingestellt. Vorzugsweise wird der Laserstrahl mit unterschiedlicher Geschwindigkeit relativ zur Oberfläche des Dämmstoffs bewegt. Die Relativgeschwindigkeit liegt beispielsweise bei ca. 5 m/s.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der Laser zumindest in Förderrichtung der Bahn mit einer gegenüber der Fördergeschwindigkeit 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 demgegenüber mit einer Geschwindigkeit in Förderrichtung bewegt, die mit der Fördergeschwindigkeit der Bahn übereinstimmt, um beispielsweise einen geradlinig begrenzten 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 entsprechend dem Kundenwunsch kommissionierte Ware in einfacher und zuverlässiger Weise hergestellt werden kann.
Eine einem Härteofen entnommene Mineralwollebahn bestimmter Dicke und bestimmter Rohdichte wird beim Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Markierungs- und Schneidvorrichtung zugeführt. Die Markierungs- und Schneidvorrichtung 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 Laserstrahl 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 motorbetriebenen Doppelkreuzschlitten montiert ist, so daß er in allen Achsen verfahrbar 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 Spiegeln 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 Laserstrahl in einem ersten Schritt derart eingestellt, daß er rechtwinklig auf die Oberfläche der Mineralwollebahn auftrifft. Der Doppelkreuzschlitten ist hierbei mit einem 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 Schneidvorrichtung, wobei die Markierungs- und Schneidvorrichtung in ihrer maximalen Stellung in Richtung der auflaufenden Mineralwollebahn steht. Unmittelbar nach Erreichen der Markierungs- und Schneidvorrichtung beginnt diese Markierungen in die Oberfläche der Mineralwollebahn einzubringen. Hierbei bewegt sich die Markierungs- 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 markierte 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 automatisch 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 Mineralwollebahn zu lesen ist. Anschließend wird die Laserenergie erhöht, um bestimmte Konturen, bei denen es sich auch um geradlinige Schnitte handeln kann, senkrecht 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

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Dämmstoffes aus organischen und/oder anorganischen Fasern, wobei der Dämmstoff durch Wärmeenergie in seiner Farbe und/oder Gestalt veränderbar ist, bei dem auf zumindest einer Fläche, insbesondere einer großen Oberfläche zumindest eine Markierung als Produktbezeichnung und/oder als Schneidhilfe angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff nach dem Durchlauf eines Härteofens mit zumindest einem Laserstrahl beaufschlagt wird, mit dem die Markierungen in die Fläche des Dämmstoffs eingebracht werden und dass mit dem Laserstrahl Bindemittel und/oder Pigmente im anorganischen Bindemittel im Dämmstoff durch Wärmeenergie verfärbt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dammstoff bahnenförmig dem Laserstrahl zugeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämmstoff, insbesondere die Dämmstoffbahn mit dem Laserstrahl in Abschnitte, insbesondere Platten aufgeteilt wird.
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.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl in seiner Breite und/oder seiner Intensität verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Laserstrahl erzeugender Laser in Längs-, Quer- und/oder Abstandsrichtung sowie gegebenenfalls in seiner Winkelstellung relativ zur Oberfläche des Dämmstoffs bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl mit einem Feststoff- oder Gaslaser, insbesondere einem CO2-Laser erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistung des Laserstrahls in Abhängigkeit der Größe und Intensität der erforderlichen Materialveränderungen eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen als Konturen ausgebildet werden.
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.
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 Fördergeschwindigkeit des Dämmstoffs übereinstimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungen und/oder die Leistung des Laserstrahls über eine Rechneranlage gesteuert werden, deren Eingangsdaten aus der Produktionssteuerung, insbesondere der Auftragsverwaltung entnommen werden.