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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung zumindest einer Platte, insbesondere als Vorverfahren zur Herstellung von Platten in Sandwichbauweise (Sandwichplatten), nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6, sowie zumindest eine Platte.
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Sandwichplatten, insbesondere als Leichtbauplatten aus beleimten lignozellulosehaltigen Partikel aus Holz, Stroh oder Gräsern, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Durch die vielseitige Verwendung von z. B. aufgeschäumten Zwischenlagen können neben einer Reduzierung des Gesamtgewichts auch verschiedene Eigenschafen wie Absorption elektromagnetischer Wellen, mechanische Festigkeit, etc. direkt beeinflusst werden.
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Aus der
DE 4226988 A1 bzw. der
DE 23 57 817 A1 sind mehrstufige Fertigungsverfahren von Sandwichplatten bekannt, die beispielsweise in unterschiedlichen Schritten zwei oder mehr Plattenteile vorbereiten und diese durch eine separat angefertigte und mit einer zwischen die Plattenteile positionierte Zwischenschicht verbinden.
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Bedingt durch den Aufwand beim Betrieb mehrstufiger Fertigungsverfahren und den damit verbundenen hohen Herstellungskosten werden diese Platten bislang hauptsächlich in Nischenprodukten eingesetzt.
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In der
WO 2008/071618 A2 ist zudem ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Sandwichplatten gezeigt, welches die Holzwerkstoffpartikel und die aufschäumbaren Materialien der Zwischenschicht bereits im Vorfeld als eine mehrlagige mit Bindemitteln vermischte Materialmatte bereitstellen und im weiteren Fertigungsverlauf verpressen und die aufschäumbare Zwischenschicht thermisch nachträglich aktivieren.
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Verfahren, die durch thermische Aktivierungsenergie aufschäumende Zwischenschichten in Sandwichplatten bilden, haben den Nachteil, dass sowohl die präzise Dosierung der Komponenten als auch die endgültige räumliche Ausdehnung der eingebrachten Zwischenschichten schwer zu kontrollieren und daher unregelmäßig verteilt und ausgebildet ist. Bedingt durch die Unregelmäßigkeiten der Breite der Zwischenschicht und die vordefinierten Endmaße der Platte entstehen ebenfalls Schwankungen der Breite entlang der Plattenteile. Diese beeinflussen vor allem die mechanischen Eigenschaften einer Platte in Sandwichbauweise. Darüber hinaus entstehen durch die thermischen Herstellungsprozesse einer Platte bzw. der Plattenteile aus Holzwerkstoffpartikeln in den inneren Bereichen Dampfdrücke, die erfahrungsgemäß an beliebigen Stellen einer Platte aus Holzwerkstoffpartikeln sogenannte „Platzer” verursachen können.
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Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung zumindest einer Platte, insbesondere als Vorverfahren zur Herstellung von Sandwichplatten, die die vorgenannten Nachteile beseitigt und eine gleichbleibende reproduzierbare Plattenqualität ermöglicht. Des Weiteren ist es Aufgabe der Erfindung eine qualitativ hochwertige Platte, insbesondere zur Herstellung von Sandwichplatten, sowie eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung derselben zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
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Bei einem Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung zumindest einer Platte, insbesondere als Vorverfahren zur Herstellung von Sandwichplatten, wird eine mit zumindest einem Bindemittel versetzten Holzwerkstoffpartikeln aufweisende Materialmatte einem kontinuierlichen Pressvorgang unterzogen und dabei unter Druck- und Temperatureinwirkung verdichtet. Erfindungsgemäß wird an einem Pressenauslauf eine definierte Trennstelle in die verdichtete Materialmatte eingebracht und die verdichtete Materialmatte in mindestens zwei Materialmattenteile unterteilt. Die Materialmattenteile werden nach dem Trennvorgang zumindest einer Nachverdichtung unterzogen.
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Durch das Einbringen einer definierten Trennstelle in die Produktionslinie wird die Materialmatte kontinuierlich und definiert geöffnet und somit eine „Dampfaustrittstelle” in die Materialmatte eingebracht. Der Dampf kann kontrolliert entweichen und „Platzer” werden verhindert. Mit anderen Worten, beim Verpressen der Materialmatte unter Einwirkung von Druck und Temperatur ist die Materialmatte außen warmer als innen. Bedingt durch diese physikalischen Gegebenheiten dringt ein Teil von verdampfender Flüssigkeit ins Innere der Materialmatte ein und verzögert dadurch das vollständige Aushärten der Materialmatte. Der erhöhte Feuchtigkeitsgehalt führt unter der Einwirkung von Temperatur zu erhöhten Dampfdrücken im Inneren der Materialmatte. Durch die Einbringung der definierten Trennstelle bzw. durch die definierte Unterteilung der Materialmatte, bevorzugterweise im Inneren bzw. noch nicht vollständig ausgehärteten Mattenbereich, kann der Dampfdruck entweichen, sodass die Gefahr einer Schädigung durch einen Dampfüberdruck minimiert wird. Zudem wird durch die definierte Trennstelle eine exakte Unterteilung der verdichteten Materialmatte in Materialmattenteile erzielt. Der entweichende Dampf kann dabei derart geführt werden, dass er als natürlicher Gleitfilm dient, wodurch Reibungsverluste im Bereich einer, die definierte Trennstelle einbringenden, Trenneinrichtung reduziert werden. Durch die Nachverdichtung werden die Materialmattenteile in einen vollständig ausgehärteten Endzustand mit definierten Abmessungen gebracht. In Kombination der definierten Trennung der Materialmatte in Materialmattenteile mit der Nachverdichtung der Materialmattenteile können diese in einer reproduzierbaren hohen Qualität hergestellt werden. Die Materialmattenteile können beispielsweise als Deckplatten von Sandwichplatten oder als Einzelplatten verwendet werden.
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Bei einer Ausführungsform kann die Temperaturbeaufschlagung an den aufgetrennten Innenflächen der Materialmattenteile erfolgen. Hierdurch werden nur die besonders feuchten Bereiche erhitzt und somit gezielt getrocknet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel dient die erfindungsgemäße Trennstelle einer Auseinanderführung der Materialmattenteile. Durch das Auseinanderführen der Materialmattenteile wird zwischen ihnen ein Zwischenraum zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise zur Einbringung einer Zwischenschicht, gebildet.
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Eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von zumindest einer Platte, insbesondere als Vorstufe zur Herstellung von Sandwichplatten, weist eine Zuführeinrichtung zum Zuführen einer Materialmatte, eine Presseinrichtung zum Verpressen der zugeführten Materialmatte unter Druck- und Temperaturbeaufschlagung. Erfindungsgemäß hat die Vorrichtung eine Trenneinrichtung zum Auftrennen der Materialmatte ihrer Breite nach in zumindest zwei Materialmattenteile sowie mindestens eine Nachverdichtungseinrichtung zum Nachverdichten der Materialmattenteile.
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Das Einbringen der Trenneinrichtung in eine Produktionslinie erlaubt es vorhandene Anlagen zur Herstellung von Materialmatten mit vergleichsweise geringem Aufwand auf die Fertigung von Sandwichplatten oder qualitativ hochwertigen Materialmattenteilen umzustellen. Die Trenneinrichtung öffnet eine zuvor verpresste Materialmatte an Ihrer Stelle mit der höchsten relativen Feuchtigkeit, insbesondere im Inneren der Materialmatte, wodurch eine definierte „Dampfaustrittsstelle” geschaffen wird und damit die Gefahr durch Dampfüberdruck reduziert wird, der für sogenannte „Platzer” verantwortlich ist. Neben der Reduzierung des Dampfdrucks lässt sich durch das Verfahren die Materialmatte an unterschiedlichen Stellen in mehrere Materialmattenteile exakt und kontinuierlich aufteilen. Die erfindungsgemäße Trenneinrichtung hat zwei Trennflächen, die eine vorderseitige Schneidkante definieren und von der Schneidkante aus betrachtet nach hinten hin auseinanderlaufen.
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Hierdurch erfüllt die Trenneinrichtung neben der Trennung der Materialmatte in Materialmattenteile auch die Auseinanderführung der Materialmattenteile, insbesondere zur weiteren Verarbeitung, wie dem Einbringen einer Zwischenschicht zwischen die Materialmattenteile beim Herstellen einer Sandwichplatte.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel besitzt die erfindungsgemäße Trenneinrichtung beheizbare Trennflächen. Hierdurch können nach dem Trennvorgang die noch nicht vollständig ausgehärteten Innenflächen der Materialmattenteile erhitzt werden, wodurch den Materialmattenteilen innewohnende restliche Feuchtigkeit schneller entweichen kann. Darüber hinaus entsteht durch den über die Schneidflächen entweichenden Dampf ein Gleitfilm, der Reibungsverluste in der Trenneinrichtung reduziert.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel sind zusätzliche Rillen in die Trennflächen eingebracht.
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Der freiwerdende Dampf kann durch die Rillen effektiver abgeführt werden, wodurch der Trennvorgang beschleunigt werden kann. Die Rillen sind bevorzugterweise als Längsrillen ausgebildet, sodass der entweichende Dampf bzw. der vom Dampf gebildete Gleitfilm und die Materialmattenteile die gleiche Bewegungsrichtung aufweisen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Nachverdichtungseinrichtung Druckelemente auf, die gegenüber den Trennflächen angeordnet sind. Die Druckelemente sind beispielsweise Rollen- oder Gleitkörper, die die auseinander laufenden Trennflächen der Trenneinrichtung als Widerlager nutzen. Die Nachverdichtung und die Erhitzung der Innenflächen der Materialmattenteile können gleichzeitig erfolgen. Dadurch härten die Materialmattenteile schnell und gleichmäßig aus.
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Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Platte zeichnet sich insbesondere durch eine homogene und beschädigungsfreie Materialstruktur, durch konstante und reproduzierbare Abmessungen, sowie durch eine durchgängig hohe Qualität aus.
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Sonstige vorteilhafte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von stark vereinfachten schematischen Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sandwichplatte,
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2 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Trennvorrichtung und einer Applikationsreinrichtung zur Herstellung einer Sandwichplatte nach 1, und
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3 eine alternative Applikationsreinrichtung.
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Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren nicht sämtliche gleichwirkende konstruktive Elemente mit einem Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine erfindungsgemäß hergestellte Sandwichplatte 1 im Schnitt gezeigt. Die Sandwichplatte 1 hat eine gemäß der Darstellung in 1 obere Deckplatte 2 und eine untere Deckplatte 4. Die Deckplatten 2, 4 sind vorzugsweise parallel zueinander angeordnet. Die Deckplatten 2, 4 sind über einen zwischen ihn liegenden Kern 6 voneinander beabstandet, der jeweils fest mit einer Innenseite 8, 10 der Deckplatten 2, 4 verbunden ist.
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Die Deckplatten 2, 4 weisen vorzugsweise aus mit einem Bindemittel versetzter Lignozellulose auf und gewährleisten unter anderem mechanische Stabilität der Sandwichplatte 1.
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Der Kern 6 weist ein Schaummaterial, beispielsweise ein aufschäum- und aushärtbares Polyurethan-System, auf welches eine feste Verbindung mit den Innenflächen 8, 10 eingeht und somit die Deckplatten 2, 4 auf einen konstanten Abstand zueinander fixiert.
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Gemäß 2 hat ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur kontinuierlichen Herstellung einer derartigen Sandwichplatte eine Zuführeinrichtung 11 zum Zuführen einer Materialmatte 5, eine Presseinrichtung 12 zum Verdichten der Materialmatte 5 unter Druck- und Temperaturbeaufschlagung, eine Trenneinrichtung 3, 13 zum Auftrennen der Materialmatte 5 ihrer Breite nach in zwei Materialmattenteile 9 und eine Nachverdichtungseinrichtung 14 zum Nachverdichten der Materialmattenteile 9 zu Deckplatten 2, 4.
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Die Zuführeinrichtung 11 weist ein Förderband 17 auf, der die bereit gestellte Materialmatte 5 der Presseinrichtung 12 zuführt.
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Die Presseinrichtung 12 ist hier als eine Doppelbandpresse mit einem gemäß der Darstellung in 2 oberen Pressband 18 und einem unteren Pressband 19 versehen. Beheizbare Druckkörper 20 führen die Pressbänder 18, 19 bis auf einen definierten Spalt zusammen. Die fortwährend enger verlaufenden Pressbänder 18, 19 ziehen die zugeführte Materialmatte 5 in den Spalt, wodurch Druck auf die Materialmatte 5 ausgeübt wird.
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Die Druckkörper 20 sind beheizt und erhitzen im Verlauf des Pressvorgangs die Materialmatte 5, sodass die Materialmatte 5 unter Einwirkung von Druck und Temperatur verdichtet wird.
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Eine Trenneinrichtung 13 ist hier ein Trennschwert 3 und hat zwei Trennflächen 15, die eine vorderseitige Schneidkante 7 definieren und von der Schneidkante aus betrachtet nach hinten auseinanderlaufen. Die Trenneinrichtung befindet sich am Pressenauslauf und bringt in die, durch die Presseinrichtung 12 verdichtete, Materialmatte 5 eine definierte Trennstelle 7 ein. Dadurch wird die Materialmatte 5 ihrer Breite nach in zumindest zwei Materialmattenteile 9 aufgetrennt und durch die auseinanderlaufenden Trennflächen auseinandergeführt. Die Trennflächen 15 der Trenneinrichtung 13 sind beheizbar ausgeführt und sind mit Längsrillen versehen, sodass der beim Beheizen erzeugte Dampf schneller entweichen kann. Die noch nicht vollständig ausgehärteten Innenflächen der Materialmattenteile 9 werden kombiniert mit der Nachverdichtungseinrichtung 14 unter Einwirkung von Temperatur und Druck zu zumindest der oberen und der unteren Deckplatte 2, 4 verdichtet.
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Die Nachverdichtungseinrichtung 14 ist „hinter” der Trenneinrichtung 13 angeordnet. Sie weist Druckelemente 16 auf, die gegenüber der Trennflächen 15 angeordnet sind und die Trennflächen 15 als Widerlager beim Nachverdichten nutzen.
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Zur Herstellung beispielsweise der Sandwichplatte aus 1 ist der Nachverdichtungseinrichtung 14 eine Vorrichtung zum Einbringen des Kerns 6 und zum Verpressen der Deckplatten 2, 4 mit dem Kern 6 zur Sandwichplatte 1 nachgeschaltet.
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Die Vorrichtung hat eine Zuführeinrichtung 21, eine Applikationseinrichtung 22, eine Nachverdichtungseinrichtung 23 sowie eine nicht gezeigte Konfektionierungseinrichtung.
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Die Zuführeinrichtung 21 hat innere Führungskörper 24 und äußere Führungskörper 25, 26, die die beiden Deckplatten 2, 4 aktiv leiten. Dabei weist zumindest ein Führungskörper z. B. 24, 25 und 26 ein Kühl- oder Heizelement auf, um die Deckplatten 2, 4 auf eine optimale Temperatur für die Applikation des Kerns zu temperieren. Die Führungskörper 24, 25 und 26 sind so angeordnet, dass die Deckplatten 2, 4 beim Einbringen der Zwischenschicht 30 konvergierend zusammenlaufen.
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Die Applikationseinrichtung 22 bringt kontinuierlich vorzugsweise ein aufschäum- und aushärtbares Polyurethansystem 30 in Form einer Zwischenschicht 30 zwischen die Deckplatten 2, 4 ein, die nach dem Aufschäumen und Aushärten zum Kern 6 der Sandwichplatte 1 wird. Hierzu ist die Applikationseinrichtung 22 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 als Sprüheinrichtung 27 zum Aufsprühen des Kernmaterials auf die Innenflächen 8, 10 der Deckplatten 2, 4 ausgebildet.
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Die Nachverdichtungseinrichtung 23 hat gemäß 2 obere Druckkörper 28 und untere Druckkörper 29. Die Druckkörper sind so angeordnet, dass sie die Deckplatten 2, 4 und der applizierten Zwischenschicht 30 in ihrer Expansion auf ein festes Maß begrenzen und dadurch Druck auf die Deckplatten 2, 4 und den Kern 6 ausüben. Einige der Druckkörper z. B. 28, 29 weisen Kühlelemente auf, die die exotherme Reaktionswärme des applizierten Kerns 6 abführen und die Reaktionsbedingungen optimieren.
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Die nicht gezeigte Konfektionierungseinrichtung längt die kontinuierlich hergestellte Sandwichplatte 1 auf definiertes Maß ab.
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Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer in 1 gezeigten Sandwichplatte, beispielsweise unter Verwendung der Vorrichtung nach 2, beschrieben.
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Eine aus, mit zumindest einem Bindemittel versetzten, vorzugsweise Lignozellulose aufweisende Materialmatte 5 wird in einer Zuführeinrichtung 11 kontinuierlich bereit gestellt und zu einer Presseinrichtung 12 geführt. In der Presseinrichtung 12 wird die Materialmatte 5 unter Einwirkung von Druck und Temperatur verdichtet und einer Trenneinrichtung zugeführt. Die Trenneinrichtung 13 bringt in die Materialmatte 5 eine definierte Trennstelle 7 ein und teilt die Materialmatte 5 ihrer Breite nach in zumindest zwei Materialmattenteile 9 auf. Nach dem Einbringen der definierten Trennstelle 7 werden die Materialmattenteile 9 auseinandergeführt und einer Nachverdichtung in einer Nachverdichtungseinrichtung 14 unterzogen. Im Zuge der Nachverdichtung erfolgen eine Temperaturbeaufschlagung an den nicht vollständig ausgehärteten Innenflächen sowie eine Druckbeaufschlagung der Materialmattenteile 9, wodurch die Materialmattenteile 9 zu Deckplatten 2, 4 verdichtet werden. Die Deckplatten 2, 4 werden in einer zweiten Zuführeinrichtung 21 durch innere Führungskörper 24 und durch äußere Führungskörper 25, 26 einer Applikationseinrichtung 22 zugeführt.
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Im Zuge der exothermen Reaktion des Polyurethan-Systems dehnt sich ein applizierter Schaum 30 aus. Die Deckplatten 2, 4 mit dem applizierten Schaum 30 werden zu einer weiteren Nachverdichtungseinrichtung 23 weitergeleitet, sodass der expandierende Schaum 30 die Deckplatten 2, 4 gegen äußere Druckkörper 28, 29 presst und somit einen Druck auf die Deckplatten 2, 4 und sich selbst ausübt.
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Das kontinuierliche Einbringen des Kerns 6 erfolgt vorzugsweise in Form eines sprühbaren Polyurethan-Systems mit mindestens einem Treibmittel.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sandwichplatte
- 2
- obere Deckplatte
- 3
- Trennschwert
- 4
- untere Deckplatte
- 5
- Materialmatte
- 6
- Kern der Sandwichplatte
- 7
- Trennstelle/vorderseitige Schneidkante
- 8
- Innenfläche der oberen Deckplatte
- 9
- Materialmattenteile
- 10
- Innenfläche der unteren Deckplatte
- 11
- Zuführeinrichtung
- 12
- Presseinrichtung
- 13
- Trenneinrichtung
- 14
- Nachverdichtungseinrichtung
- 15
- Trennflächen der Trenneinrichtung
- 16
- Druckelemente der Nachverdichtungseinrichtung
- 17
- Förderband
- 18
- oberes Pressband
- 19
- unteres Pressband
- 20
- beheizbare Druckkörper
- 21
- zweite Zuführeinrichtung
- 22
- Applikationseinrichtung
- 23
- zweite Nachverdichtungseinrichtung
- 24
- innere Führungskörper
- 25
- äußere Führungskörper
- 26
- äußere Führungskörper
- 27
- Sprüheinrichtung
- 28
- Druckkörper
- 29
- Druckkörper
- 30
- applizierte Zwischenschicht
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4226988 A1 [0003]
- DE 2357817 A1 [0003]
- WO 2008/071618 A2 [0005]
