DE102005031251A1

DE102005031251A1 - Continuous production of a molded pulp web comprises rotating a mesh drum through a pulp bath while applying suction, changing the suction to blowing, transferring the web to a dewatering drum and then to a dryer

Info

Publication number: DE102005031251A1
Application number: DE200510031251
Authority: DE
Inventors: Charles Luis Ulbricht; Christian Hansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-04-12

Abstract

Continuous production of a molded pulp web comprises rotating a mesh drum through a pulp bath while applying suction, changing the suction to blowing after rotation through 185[deg], transferring the web to a dewatering drum for exposure to hot air under vacuum, transferring the web to a dryer for exposure to hot air under vacuum, and optionally pressing the web.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Form gebende Werkzeug und das Produktionsverfahren einer Fasergussmaschine mit der das patentierte Verpackungssystem, Dämm- Isolier- sowie Trägerplatte PCT-AC:PCT/DE/9200200, in einem endlosen kontinuierlichen Prozess in Rotation und Bogenrotation hergestellt wird.The The invention relates to the mold-making tool and the production method a fiber-molding machine with the patented packaging system, Insulating and supporting plate PCT-AC: PCT / DE / 9200200, produced in an endless continuous process in rotation and sheet rotation becomes.

Der bekannte Herstellungsprozess wird mit dem so genannten Stepverfahren/Schrittverfahren durchgeführt. Dabei wird der in sich plane Werkzeugrahmen in einer geometrisch planen Aufnahmefläche, in Verbindung zu den jeweiligen Saugkästen in die Fasergussaufschwemmung, die so genannte Pulpe, eingetaucht und mittels eines Vakuums wird das Wasser durch das Werkzeugsieb eingesogen, wobei die im Wasser schwimmenden Faserstoffe sich an dem Werkzeugsieb absetzen und zunehmend Wandstärke aufbauen. Durch eine Transfertorm wird die aufgebaute Faserform entnommen und auf ein Transportband abgesetzt, welches dann zum Trocknen der Faserform durch einen Trockenofen läuft. Bei diesem Herstellungsverfahren ist die Herstellung von Matten immer auf eine bestimmte Grösse begrenzt. Zudem werden die Faserformen mit sehr hohem Wasseranteil in den Trockenofen transportiert und dies erfordert einen sehr hohen Energieaufwand zum Trocknen der Faserformen. Ein weiteres Verbesserungspotential liegt in der Maschinenproduktivität verborgen.Of the known manufacturing process is carried out with the so-called step method / step method. there The self-planing tool frame will plan geometrically Receiving surface, in connection with the respective suction boxes in the fiber pouring slurry, the so-called pulp, immersed and by means of a vacuum the water is sucked through the tool screen, taking in the water floating fibers settle on the tool screen and increasingly Wall thickness build up. By a transfer standard is the constructed fiber shape removed and deposited on a conveyor belt, which then to Drying the fiber form by running a drying oven. In this manufacturing process The production of mats is always limited to a certain size. moreover The fiber forms with very high water content in the drying oven transported and this requires a very high energy consumption for drying the fiber forms. Another potential for improvement is hidden in machine productivity.

Der Ablauf eins Taktes zeigt uns folgende zeitliche Aufteilung: Die Materialaufnahme ca. 30%, der Wasserentzug ca. 60% und die restlichen ca. 10% werden für die Werkzeugbewegung und das Reinigen benötigt. Diese Aufteilung kann durch eine Erhöhung der Geschwindigkeit und in Verbindung mit mehreren Werkzeugen in Rotation wesentlich verbessert werden. Jedoch sind die hohen Massekräfte der Form die Problemstellung, die es zu lösen gilt. Es ist möglich mit herkömmlichen Techniken und Maßnahmen dies durch sehr hohen technischen und konstruktiven Aufwand zu lösen. Wobei der Zeitaufwand der alleinigen Werkzeugbewegung bei nur ca. 5% liegt, so dass diesbezügliche Aktivitäten wenig sinnvoll erscheinen.Of the The course of one bar shows us the following temporal distribution: The Material intake about 30%, the dehydration about 60% and the rest about 10% will be for the tool movement and cleaning needed. This division can by an increase the speed and in connection with several tools in Rotation can be significantly improved. However, the high mass forces are the Form the problem to be solved. It is possible with usual Techniques and measures to solve this by very high technical and design effort. In which the time required for the sole tool movement is only about 5%, so that in this regard activities make little sense.

Für die Materialaufnahme liegt der Zeitaufwand, je nach Wandstärke des Formteils bei ca. 30%. Durch Erhöhung des Unterdrucks ist ein schnelleres Saugen und somit eine beschleunigte Materialaufnahme möglich. Der erhöhte Materialdurchsatz vermindert jedoch die Standzeiten der Sauggitter und erschwert zudem das Beseitigen von Faserrückständen, die sich im Sauggitter festsetzen können.For the material intake is the time required, depending on the wall thickness of the molding at about 30%. By increase The vacuum is a faster suction and thus an accelerated Material intake possible. The raised Material throughput, however, reduces the service life of the suction grille and further complicates the removal of fiber residues that are in the suction grille can fix.

Den längsten Zeitabschnitt nimmt die Entwässerung durch Unterdruck in Anspruch. Der Zeitbedarf zwischen Materialaufnahme und Materialabgabe an das Transferwerkzeug beträgt ca. 60% eines Arbeitstaktes. Ein beschleunigtes Absaugen in dieser Phase, etwa durch erhöhten Unterdruck, könnte die Perforierung des Faserverbundes zur Folge haben und damit einen teilweisen Verlust an Vakuum verursachen. In diesem Fall ist die Voraussetzung dafür gegeben, dass durch sich gebildeten inhomogenen Stellen in der Fasestruktur, in Folge des zu hohen Unterdrucks, sich feine Poren ausbilden. Diese sich dann, durch den von Außen angesaugten Luftstrom zu Kanälen erweitern und somit die Entwässerung des Formteils behindern.The longest Time period takes the drainage by negative pressure to complete. The time required between material intake and material delivery to the transfer tool is about 60% of a work cycle. An accelerated suction in this phase, such as increased negative pressure, could the perforation of the fiber composite result and thus one cause partial loss of vacuum. In this case, the Condition given in that due to inhomogeneous sites formed in the fiber structure, as a result of the excessive negative pressure, fine pores form. These then, by the outside sucked air flow to channels expand and thus the drainage of the Obstruct molding.

Bis zu einem gewissen Grad lässt sich eine Porenbildung durch Zusatzstoffe im Pulp verzögern. Bei erhöhten Wandstärken tritt die Perforation erst bei höherem Unterdruck auf. Die Zeiträume für Materialaufnahme und Entwässerung sind also nicht beliebig manipulierbar. Der Saugdruck und die Saugzeit müssen in einem festen Verhältnis mit der geforderten Wandstärke und der Pulp-Qualität stehen um die Formhaltigkeit und den Faserverbund für die Entformung zu gewährleisten.To to a certain extent Pore formation by additives in the pulp delay. at increased wall thickness the perforation occurs only at higher Negative pressure on. The periods for material intake and drainage So they can not be arbitrarily manipulated. The suction pressure and the suction time must be in a fixed relationship with the required wall thickness and the pulp quality stand for the dimensional stability and the fiber composite for demoulding to ensure.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die aufgezeigten Begrenzungen aufzuheben oder sehr wesentlich zu verbessern.Of the Invention is based on the object, the indicated limitations to suspend or substantially improve.

Da innerhalb eines Taktes die einzelnen Produktionsphasen nicht beliebig verkürzt werden können, beschränkt sich die Leistungssteigerung auf eine Vergrößerung der Werkzeuge und damit eine Vergrößerung der gesamten Maschine und auf eine schnellere Werkzeugbewegung. Die Aufgabe wird in erster Linie dadurch gelöst, dass eine kontinuierliche Herstellung in Form eines Saugrades/Transferrades sichergestellt wird. Dieses Saugrad/Transferrad hat die äußere Form einer Walze. Dadurch ist es auch möglich Matten mit Papierfaserguss, in beliebiger Länge, endlos herzustellen. Dabei werden die Werkzeuge im gesamten Umfang so nebeneinander angeordnet, dass ein formschlüssiger Übergang gewährleistet ist. Es ist dabei auch möglich andere Formen als die besagten Matten mit diesem Verfahren endlos herzustellen. Allein durch diese kontinuierliche Herstellung wird die Produktivität, im Vergleich zu den leistungsfähigsten Maschinen am Markt um ca. Faktor 5 erhöht.There Within a cycle, the individual production phases are not arbitrary shortened can be limited the increase in performance on an enlargement of the tools and thus an enlargement of the entire machine and a faster tool movement. The Task is solved primarily by a continuous production is ensured in the form of a Saugrades / transfer wheel. This Suction wheel / transfer wheel has the outer shape a roller. This makes it possible also mats with paper fiber casting, in any length, make endless. In the process, the tools are used in their entirety arranged side by side so that a positive transition is ensured. It is included also possible to make shapes other than said mats endless by this method. Only by this continuous production is the productivity, in comparison the most powerful Machines on the market increased by about a factor of 5.

Die Produktionsphasen des Saugrades werden wie folgt beschrieben:
Das Saugwerkzeug taucht, die nach außen offenen, auf dem äußeren Umfang angeordneten Formen durch eine Rotation in das Entnahmebecken. Mit konstanter Rotation taucht nach und nach jede einzelne Form unter den Füllstandpegel und durchläuft den Pulp im Entnahmebecken. Durch Unterdruck an der Formrückseite wird im eingetauchten Zustand Pulp in den Sauggittern aufgefangen. Anders als bei den herkömmlichen Verfahren wird hier die Wandstärke des Formteils nicht unmittelbar durch die Ansaugzeit bestimmt, sondern indirekt über die Eintauchtiefe bzw. Füllstandhöhe im Entnahmebecken und die Winkelgeschwindigkeit des Werkzeuges erreicht. Mit Variationen des Füllstandes und der Rotationsgeschwindigkeit, stehen mit diesem Fertigungsverfahren zwei verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung um die Wandstärke zu regulieren. Dies ist besonders dann von Vorteil, wenn eine Produktion auf verschieden Formteile optimal eingestellt werden soll. Je nach Größe, Gestalt und Wandstärke des Formteils sind unterschiedlich lange Ansaugphasen bzw. Entwässerungsphasen einzuhalten. Benötigt ein Teil beispielsweise insgesamt weniger Durchlaufzeit, so kann die Rotationsgeschwindigkeit erhöht werden. Verlangt der Wasserentzug mehr Zeit, kann durch Anheben oder Absenken des Füllstandniveaus das Phasenverhältnis zwischen Materialaufnahme und Entwässerung problemlos korrigiert werden. Das heißt, dass bei gleich bleibender Rotationsgeschwindigkeit der Werkzeuge es möglich ist, die einzelnen Produktionsphasen formgerecht anzupassen. Nachdem das Formteil ca. 90 Grad für die Materialaufnahme und weitere 180 Grad für die Entwässerung überstrichen hat, wird es vom Saugrad auf das Transferrad übergeben. Dies geschieht mittels Blasluft an der Saugform und Saugluft an der Transferform. Das saugformseitige Umschalten von Saug- auf Blasluft bewirkt die Ablösung von den Sauggittern. Gleichzeitig liegt Saugluft am Transferwerkzeug an und fixiert das Formteil für die Übergabe auf die Transferform. Nach der Übergabe erfolgt die Reinigung der Saugformen, bevor diese erneut durch Eintauchen im Entnahmebecken befüllt wird.

01:
Der Werkzeugzylinder
Das abgebildete achteckige Prisma wird als Zylinder definiert. Denn erst in einer weiteren Baustufe soll dieses Prisma durch einen kreisrunden Zylinder ersetzt werden. Der Werkzeugzylinder ist das Kernstück der Fertigungsstrasse. Da die Weiterentwicklungen zu herkömmlichen Fasergussmaschinen hauptsächlich in dem Werkzeugzylinder und dem Transfer stecken. Ein größerer Vorteil gegenüber Maschinen, die für das herkömmliche Step-Verfahren ausgelegt sind, ist die effektivere Produktion. Durch das Rotationsverfahren mit acht Formplatten kann die Produktion um das fünffache pro Zeiteinheit gesteigert werden. Funktionsweise des Werkzeugzylinders
Pos.1 Saugleitung
Es wird Pulp angesaugt und es bildet sich auf der Oberfläche der Werkzeuggeometrie eine Wandstärke aus sich ineinander verfilzenden Fasern ab.
Pos.2 Saugleitung => Entwässern
Den verfilzten Fasern wird das Wasser entzogen.
Pos.3 Saugleitung => Entwässern
Den verfilzten Fasern wird das Wasser entzogen.
Pos.4 Saugleitung => Entwässern
Den verfilzten Fasern wird das Wasser entzogen.
Pos.5 Saugleitung => Entwässern
Den verfilzten Fasern wird das Wasser entzogen.
Pos.6 Saugleitung => Entwässern
Den verfilzten Fasern wird das Wasser entzogen.
Pos.7 Saugleitung – Blasleitung
Sobald das Transferwerkzeug ausgefahren ist, wird von „Saugen" auf „Blasen" geschaltet und das Produkt wird an das Transferwerkzeug übergeben.
Pos.8 Blasleitung => Reinigung
Das Gitternetz der Form wird von außen mit Wasser besprüht und mit Hilfe der Blasluft gereinigt.
02:
Detailansicht des Werkzeugzylinders
03:
Schematischer Aufbau der Fertigungsstrasse
04:
Saugwanne, montiert auf Zylinder
05:
Einzelteil Saugwanne, flache Ausführung
06:
Schnittdarstellung einer tiefen Saugwanne
07:
Schnittdarstellung einer flachen Saugwanne
08:
Prinzip des Rotationsverfahrens mit Winkelangaben
09:
Werkzeugaufbau bei Endlosproduktion
10:
Schematische Darstellung des Abrollens bei Endlosproduktion

The production phases of the suction wheel are described as follows:
The suction tool dives, the outwardly open, arranged on the outer circumference forms by rotation in the sampling basin. With constant rotation, each one gradually dips Individual form below the level and passes through the pulp in the sampling tank. By vacuum at the back of the mold, pulp is caught in the suction grids in the immersed state. Unlike the conventional method, the wall thickness of the molded part is not determined directly by the intake time, but achieved indirectly via the immersion depth or level in the sampling tank and the angular velocity of the tool. With variations in fill level and rotation speed, this manufacturing process provides two different ways to regulate wall thickness. This is particularly advantageous if production is to be optimally adjusted to different moldings. Depending on the size, shape and wall thickness of the molding differently long intake phases or drainage phases are observed. For example, if a part requires less total turnaround time, then the rotation speed can be increased. If dehydration requires more time, raising or lowering the level can easily correct the phase relationship between material intake and drainage. This means that it is possible with the same rotational speed of the tools to adapt the individual production phases in shape. After the molded part has covered approx. 90 degrees for the material intake and another 180 degrees for the drainage, it is transferred from the suction wheel to the transfer wheel. This is done by means of blowing air on the suction mold and suction air on the transfer mold. Switching suction air to blowing air on the suction side causes separation from the suction grids. At the same time suction air is applied to the transfer tool and fixes the molded part for transfer to the transfer mold. After the transfer, the cleaning of the suction molds before it is refilled by immersion in the sampling basin.

01 :
The tool cylinder
The pictured octagonal prism is defined as a cylinder. Because only in another construction stage, this prism is to be replaced by a circular cylinder. The tool cylinder is the centerpiece of the production line. Since the advancements to conventional fiber casting machines are mainly in the tool cylinder and the transfer. A greater advantage over machines designed for the conventional step process is the more effective production. The eight-plate rotation process can increase production by up to five times per unit of time. Function of the tool cylinder
Pos.1 suction line
Pulp is sucked in and a wall thickness of mutually entangling fibers is formed on the surface of the tool geometry.
Pos.2 suction line => drainage
The entangled fibers are deprived of water.
Pos.3 suction line => drainage
The entangled fibers are deprived of water.
Pos.4 suction line => drainage
The entangled fibers are deprived of water.
Pos.5 suction line => drainage
The entangled fibers are deprived of water.
Pos.6 Suction line => Dewatering
The entangled fibers are deprived of water.
Pos.7 suction line - blowing line
As soon as the transfer tool is extended, "sucking" switches to "blowing" and the product is transferred to the transfer tool.
Pos.8 blowing line => cleaning
The grid of the mold is sprayed from the outside with water and cleaned with the help of blown air.
02 :
Detail view of the tool cylinder
03 :
Schematic structure of the production line
04 :
Suction trough, mounted on cylinder
05 :
Item Suction pan, flat design
06 :
Sectional view of a deep suction trough
07 :
Sectional view of a flat suction trough
08 :
Principle of the rotation method with angle data
09 :
Tool design for continuous production
10 :
Schematic representation of unrolling in continuous production

Claims

Machine for the continuous production of shaped fiber-casting mats from organic fibers, in particular paper, cardboard, cellulose and aggregates, optionally mixed with inorganic fibers, characterized in that by using partial vacuum, defined by separate suction systems, directly applied by suction troughs with optimized air volume, which in turn are controlled individually by a system control, the suction part of the tool dives into the Faserstoffaufschwemmung, the so-called pulp, and absorbs the dissolved in the water fibers by the generated vacuum in the suction mold. The recorded and compacted by the vacuum fibers lie in homogeneous distribution over the shape giving lattice of the tool and thus form the given lattice form of the tool. The first drum begins by dewatering the molded fiber mat to release it from the grid after a 185 degree spin from vacuum to overpressure to allow the second drum for hot dewatering under vacuum and dry hot air, the endless transportable fiber mat without pressure of the rollers takes over, then to the next transfer drum, with constant drying under vacuum and hot air, a dryer to supply. There is a possibility that the mat can be pressed even more.

Method according to claim 1, characterized in that that by continuous rotation of the first drum with the molds a mat with defined structures (different shapes according to patent PCT / DE92 / 00200) is produced endlessly.

Method according to claim 2, characterized in that that no stoppages for the Drainage required Be as the endless mat over more drums for drainage with hot air is transported. This is about Water separator and additional Air dryer realized in a closed circuit.