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Gebiet der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Faser-Formkörpers gemäß Anspruch 1, insbesondere ein Verfahren, das auf dem Faserguss-Verfahren basiert. Die Erfindung betrifft außerdem eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faser-Formkörpers gemäß Anspruch 14.
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Stand der Technik
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Faser-Formkörper werden für verschiedene Verwendungen eingesetzt, insbesondere als Transportverpackung und Schutz empfindlicher Güter. Zum Beispiel dienen Faser-Formkörper als Alternative für Kunststoff-Trays, als Formeinlagen in Verpackungen und als Lebensmittelverpackungen. Faser-Formkörper werden durch das Faserguss-Verfahren hergestellt. Dabei wird eine Saugform in eine Pulpe, auch als Faser-Aufschlämmung oder als Faser-Dispersion bezeichnet, getaucht. Eine Pulpe enthält zumeist mindestens Wasser und Fasern, welche von der Saugform angesaugt werden. Das Ansaugen wird durch in der Saugform eingebrachte Poren oder Öffnungen realisiert, die kleiner sein können als die Fasern. Somit wird lediglich das Wasser der Pulpe in die Saugform eingesaugt, während der Faseranteil an einer Oberfläche der Saugform angereichert wird. Der Faseranteil, der auch als Trockensubstanz-Anteil bezeichnet wird, wird an der Oberfläche der Saugform erhöht, so dass dort ein Faser-Formkörper entsteht. Nach dem Entformen des Faser-Formkörpers wird durch ein anschließendes Trocknen der Trockensubstanz-Anteil weiter erhöht, wodurch der Faser-Formkörper verfestigt wird.
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Die
WO 2004 027 154 A1 offenbart ein derartiges Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faser-Formkörpers aus einer Pulpe. In konventioneller Weise wird auf einer porösen Form ein nassgeformter Faser-Formkörper gebildet. Danach wird während des Anhebens der Form der Unterdruck an der Form erhöht, um den Wasserentzug aus dem Faser-Formkörper zu verstärken. Während das Wasser aus dem nassgeformten Faser-Formkörper entfernt wird, wird die Form in eine Trockenkammer bewegt. Durch Pressen an eine Gegenform wird der Faser-Formkörper in die endgültige Form mit einer definierten Wandstärke gebracht und dann in der Trockenkammer getrocknet.
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Technische Aufgabe
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, die eine Herstellung von Faser-Formkörpern mit glatter Oberfläche und hoher Formtreue bei verkürzter Prozessdauer und reduziertem Energieeintrag ermöglichen.
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Technische Lösung
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
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Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Faser-Formkörpers, umfasst die folgenden Verfahrensschritte:
- a) Ansaugen von Fasermaterial aus einer Pulpe durch eine Saugform und Verdichten des Fasermaterials zu dem Faser-Formkörper,
- b) Übergabe des Faser-Formkörpers an eine Entwässerungsform,
- c) Andrücken einer Gegenform an den an der Entwässerungsform angeordneten Faser-Formkörper, wobei der Faser-Formkörper durch das Andrücken der Gegenform entwässert wird,
- d) Trocknen des Faser-Formkörpers.
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Der Faser-Formkörper wird auf herkömmliche Weise durch Eintauchen einer Saugform in einen Eintauchbehälter mit einer Pulpe gebildet, welche Wasser und Fasermaterial enthält. Das Fasermaterial besteht meist aus Zellstoff wie Altpapier oder anderen Wertstofffasern, aber auch Frischfasern, je nach den Anforderungen an die optischen Eigenschaften des Faser-Formkörpers. Die Pulpe kann weitere Zusatzstoffe enthalten, die die Eigenschaften des Faser-Formkörpers positiv beeinflussen.
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Die Saugform weist eine poröse, wasserdurchlässige Oberfläche auf, auf der sich beim Ansaugen der Pulpe das Fasermaterial ablagert.
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Nach einer bestimmten Saugzeit hat sich durch das Ansaugen der Pulpe ein Faser-Formkörper mit der angestrebten Wandstärke gebildet. Die Saugform wird nun vollständig aus der Pulpe herausgehoben. Der auf der äußeren Oberfläche der Saugform gebildete Faser-Formkörper hat einen Trockensubstanz-Anteil von ca. 20 %.
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Als nächstes wird der nassgeformte Faser-Formkörper von der Saugform an die Entwässerungsform transferiert. Auch die Entwässerungsform weist eine äußere Oberfläche auf, die im Wesentlichen komplementär zu der daran anliegenden Oberfläche des Faser-Formkörper ausgebildet ist.
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Gegen die Entwässerungsform wird eine Gegenform gepresst, deren Oberfläche im Wesentlichen komplementär zur Oberfläche der Entwässerungsform ausgebildet ist. Der Faser-Formkörper wird folglich zwischen der Oberfläche der Entwässerungsform und der Oberfläche der Gegenform im Wesentlichen vollflächig eingeklemmt, und durch den mechanischen Druck wird die Feuchtigkeit aus dem Material des Faser-Formkörpers heraus gepresst.
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Um das Ablaufen des Wassers zu ermöglichen, kann die Entwässerungsform und/oder die Gegenform auf ihrer Oberfläche mit Entwässerungskanälen versehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Entwässerungsform und/oder die Gegenform eine poröse Oberfläche aufweisen, durch welche aus dem Faser-Formkörper entweichendes Wasser zur Rückseite der Entwässerungsform hindurch treten kann. Das Auspressen der Feuchtigkeit aus dem Faser-Formkörper geht äußerst schnell und erfordert weniger Energie als herkömmliche Trocknungsverfahren, insbesondere das Abdampfen der Feuchtigkeit in einem beheizten Trocknungskanal.
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Durch das Auspressen des Faser-Formkörpers steigt der Trockensubstanz-Anteil im Faser-Formkörper an. Nachdem das Aneinanderpressen der Entwässerungsform und der Gegenform abgeschlossen und damit das Entwässern des Faser-Formkörpers beendet ist, können die Entwässerungsform und die Gegenform voneinander getrennt werden. Die Gegenform ist dann nicht mehr mit der Entwässerungsform in Eingriff. Der Faser-Formkörper kann dann entnommen und weiter verarbeitet werden.
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Von der Entwässerungsform kann der Faser-Formkörper an eine Trocknungseinrichtung übergeben werden, wo er getrocknet wird. Eine Trocknungseinrichtung kann beispielsweise ein Trocknungskanal sein, der ähnlich wie ein Durchlaufofen ausgebildet ist. Er weist einen länglichen Kanal auf, der von einem hitzebeständigen Förderband durchlaufen wird. Auf dem Förderband befindet sich der Faser-Formkörper. Der Trocknungskanal ist beispielsweise mit elektrischen Heizkörpern oder einem Brenner beheizt. Durch die erhöhte Temperatur wird das Wasser im Faser-Formkörper verdampft. Nach dem Trocknungsschritt kann der Trockensubstanz-Anteil des Faser-Formkörpers auf 90 % oder mehr gesteigert sein.
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In der Praxis kann der Faser-Formkörper nach dem Entwässern beschichtet werden. Das Beschichten des Faser-Formkörpers kann insbesondere durch Aufsprühen einer Beschichtungslösung auf den Faser-Formkörper erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann der Faser-Formkörper zum Beschichten auch in einer Beschichtungsstation in eine Beschichtungslösung getaucht werden oder mit einer Beschichtungslösung übergossen werden. Die Beschichtung kann selbstverständlich auch als Teilbeschichtung nur auf einen Teil der Oberflächen des Faser-Formkörpers aufgebracht werden. Eine Beschichtung kann dem Faser-Formkörper vorteilhafte Eigenschaften verleihen. So kann beispielsweise eine Farbschicht oder eine Wasserabweisende Funktionsschicht aufgebracht werden. Die Beschichtung kann auch die Dichtigkeit des Faser-Formkörpers und die Beständigkeit gegen Feuchtigkeit oder gegen aggressive Substanzen steigern. Schließlich kann die Beschichtung die Festigkeit steigern. Auf diese Weise können aus Faserformkörpern harte Gegenstände wie Messer oder Gabeln geformt werden.
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In einer praktischen Ausführungsform des Verfahrens kann die Beschichtungslösung auf den in der Entwässerungsform angeordneten Faser-Formkörper aufgebracht werden. Wie zuvor beschrieben, werden die Entwässerungsform und die Gegenform voneinander getrennt nachdem das Entwässern abgeschlossen ist. Dabei kann der Faser-Formkörper in der Entwässerungsform verbleiben und dort mit der Beschichtung besprüht werden. Es ist aber auch möglich, dass der Faser-Formkörper durch die Gegenform aus der Entwässerungsform entnommen wird und nach dem Auspressen des Wassers an der Gegenform haftet. In diesem Fall kann der Faser-Formkörper in der Gegenform beschichtet werden. Schließlich kann der Faser-Formkörper durch die Gegenform oder eine separate Transferform zu einer separaten Beschichtungsstation transportiert werden, wo er beschichtet wird. Natürlich ist es auch möglich, mehrere Beschichtungen vorzusehen und die erste Beschichtung aufzutragen, wenn sich der Faser-Formkörper in der Entwässerungsform befindet und die zweite Beschichtung aufzubringen, wenn er sich in der Gegenform befindet.
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Die Überführung des Faser-Formkörpers in die Entwässerungsform kann in der Praxis dadurch erfolgen, dass der Faser-Formkörper von der Saugform an eine Transferform übergeben wird und mit der Transferform zu der Entwässerungsform transportiert wird. Die Transferform ist so ausgebildet, dass der mit der Saugform aus der Pulpe heraus gehobene Faser-Formkörper an sie übergeben werden kann. Meist hat sie eine an die Oberfläche des zu übergebenden Faser-Formkörpers angepasste Oberfläche. Zur Übernahme des Faser-Formkörpers kann die Transferform den Faser-Formkörper ansaugen. Es können auch mechanische Greifer an der Transferform vorhanden sein, die den Faser-Formkörper an der Transferform festlegen, bevor diese von der Saugform weg bewegt wird.
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In der Praxis kann der Faser-Formkörper durch eine Transferform aus der Entwässerungsform entnommen und weiter transportiert werden. Diese zweite Transferform kann entweder eine eigene bewegliche Form sein oder von der Gegenform gebildet werden. Es ist auch möglich, dass eine Form den Faser-Formkörper aus der Saugform entnimmt, zur Entwässerungsform transportiert, dort als Gegenform wirkt und dann den Faser-Formkörper weiter zur Beschichtungsstation transportiert.
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Wie bereits oben erwähnt, kann mindestens eine der vorangehend genannten Formen, das heißt die Saugform und/oder die Transferform und/oder die Entwässerungsform und/oder die Gegenform und/oder die zweite Transferform den Faser-Formkörper durch Unterdruck ansaugen. Das Ansaugen ist bei der Saugform zwingend erforderlich, um den Faser-Formkörper aus der Pulpe zu bilden. Bei der Übergabe an die Transferform ist die Saugfunktion der Saugform zu deaktivieren und die Transferform kann den Faser-Formkörper ansaugen. Ebenfalls können die weiteren Formen jeweils bei der Übernahme des Faser-Formkörpers an ihrer Oberfläche einen Unterdruck aufbauen, indem durch eine Luftleitung Luft abgesaugt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass eine der vorangehend genannten Formen den Faser-Formkörper durch Druckluft abbläst.
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Zu diesem Zweck können die Formen an der jeweiligen Oberfläche, gegen die der Faser-Formkörper anliegt, fluidal durchströmbare Öffnungen, Kanäle oder Poren aufweisen, über die durch eine an die Form angeschlossene Luftleitung ein Unterdruck erzeugt werden kann, der den Faser-Formkörper ansaugt. Durch Druckzufuhr zur Luftleitung kann ein Überdruck erzeugt werden, der den Faser-Formkörper von der Oberfläche der Form abbläst.
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In der Praxis kann die Entwässerungsform zusätzlich erwärmt werden. Das Erwärmen der Entwässerungsform führt zu einer Unterstützung des Entwässerns des Faser-Formkörpers durch das Auspressen. Der gegen die Oberfläche der Entwässerungsform gedrückte Faser-Formkörper erwärmt sich auf die Temperatur der Entwässerungsform, so dass das Wasser aus dem Faser-Formkörper zusätzlich verdunstet oder abdampft. Die Entwässerungsform kann elektrisch beheizt werden oder von einem erhitzten Fluid, z.B. erwärmtes Wasser, durchströmt werden.
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Zum Beispiel kann die Entwässerungsform auf eine Temperatur von 50°C oder mehr erwärmt werden.
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In der Praxis kann Druckluft in die Entwässerungsform geblasen werden, während der Faser-Formkörper durch das Aneinanderdrücken der Entwässerungsform und der Gegenform entwässert wird. Gleichzeitig kann die Luft durch die Gegenform abgesaugt werden. Dadurch entsteht ein Luftstrom, der die poröse Wandung des Faser-Formkörpers durchdringt und Feuchtigkeit dem Faser-Formkörper austreibt. Alternativ kann die Druckluft in die Gegenform eingeblasen und durch die Entwässerungsform abgesaugt werden.
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Auch für diesen Vorgang sind die betroffenen Formen (Entwässerungsform und Gegenform) an ihren Oberflächen mit fluidal durchströmbaren Öffnungen oder Poren zu versehen, die auf der Rückseite der Form zu einer Luftleitung zusammengeführt werden, die entweder mit Überdruck oder Unterdruck beaufschlagt werden.
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Insbesondere ist das Durchströmen des Faser-Formkörpers mit Luft effektiv in Kombination mit der Erwärmung der Entwässerungsform, um eine effiziente Entwässerung zu erreichen.
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In der Praxis kann angestrebt werden, den Trockensubstanz-Anteil des Faser-Formkörpers durch das Entwässern nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen oder einer Kombination der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen auf mindestens 40 % zu steigern. Eine Steigerung des Trockensubstanz-Anteils auf mindestens 40 % bewirkt zum einen, dass der Faser-Formkörper in dem folgenden Trocknungsschritt sehr viel schneller trocknet als ohne den Entwässerungsschritt, so dass er weniger lange in dem Trocknungskanal verweilen muss. Hierdurch wird die für die Fertigung erforderliche Wärmeenergie erheblich reduziert und das Verfahren insgesamt wirtschaftlicher. Ferner weist eine Steigerung des Trockensubstanz-Anteils auf mindestens 40 % den Vorteil auf, dass der Faser-Formkörper eine höhere Festigkeit erhält und durch die anschließenden Verfahrensschritte, insbesondere das Trocknen, nur wenig verformt wird. Schließlich haften Beschichtungen an den Faserformkörpern aus der Saugform mit hoher Feuchtigkeit schlecht. Durch das Entwässern, insbesondere das schnelle mechanische Entwässern mittels Entwässerungsform und Gegenform, wird ein Faserformkörper mit relativ hohem Trockensubstanz-Anteil geschaffen, an dem eine Beschichtung sehr gut haftet.
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Wie erwähnt, kann das Trocknen des entwässerten Faser-Formkörpers in einem Trocknungskanal erfolgen. Ein Trocknungskanal kann beispielsweise ein durch einen Brenner beheizter oder ein elektrisch betriebener Trocknungskanal sein, der ähnlich zu einem Durchlaufofen aufgebaut ist. Er umfasst eine Fördereinrichtung, z.B. ein feuerfestes Förderband, und eine Heizeinrichtung. Die Fördereinrichtung kann beispielsweise einen oder mehrere Faser-Formkörper aufnehmen und durch einen Kanal mit der Heizeinrichtung befördern. Nach dem Durchlaufen des Faser-Formkörpers durch den Trocknungskanal kann der Faser-Formkörper insbesondere einen Trockensubstanz-Anteil von mehr als 90 % aufweisen.
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Zusätzlich oder alternativ kann mindestens ein weiterer Beschichtungsschritt zur Beschichtung des Faser-Formkörpers nach dem Trocknen im Trocknungskanal stattfinden. Weiterhin kann mindestens ein weiterer Trocknungsschritt auf den weiteren Beschichtungsschritt folgen.
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Durch den weiteren Beschichtungsschritt können Aussehen oder die strukturellen Eigenschaften des endgültigen Produkts optimiert werden. Nach dem abschließenden Trocknen kann der Faser-Formkörper gelagert oder ausgeliefert werden.
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In der Praxis kann nach dem letzten Trocknen ein abschließendes Formpressen erfolgen, um dem Faser-Formkörper die endgültige Form zu verleihen und eventuelle Verformungen durch die Trocknungs- und Beschichtungsschritte zu beseitigen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung eines Faser-Formkörpers. Die Vorrichtung umfasst mindestens einen mit Pulpe befüllbaren Eintauchbehälter, eine Saugform zum Ansaugen und Verdichten von Pulpe zu dem Faser-Formkörper und eine Trocknungseinrichtung zum Trocknen des Faserformkörpers. Zur Lösung der oben genannten Aufgabe umfasst die Vorrichtung mindestens eine Entwässerungsform und eine Gegenform, die gegeneinander drückbar sind, um bei dazwischen angeordnetem Faser-Formkörper diesen zu Entwässern.
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In der Praxis kann die Vorrichtung zusätzlich oder alternativ mindestens eine Transferform aufweisen. Wie oben erläutert, werden Transferformen zur Überführung eines gebildeten Faser-Formkörpers zur nächsten Bearbeitungsstation, also von der Saugform zur Transferform, von der Transferform zur Trocknungseinrichtung etc., verwendet. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung mindestens einen Transferformträger aufweisen, der über einen Antrieb bewegbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung mindestens eine Fluidleitung aufweisen, die mit einer Pumpe verbunden ist. Über die Pumpe wird Wasser abgepumpt, z.B. aus der Saugform, um den Faser-Formkörper zu bilden oder aus der Entwässerungsform oder der Gegenform, um die Entwässerung zu fördern. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung eine Vorrichtung zum Erwärmen der Entwässerungsform aufweisen. Dies ist in der Regel eine elektrische Widerstandsheizung. Durch diese Vorrichtung wird der Faser-Formkörper in der Entwässerungsform auf eine erhöhte Temperatur gebracht, wodurch nach dem Auspressen des Wassers eine beschleunigte Verdunstung des Wassers erzielt wird. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung mindestens eine Beschichtungsstation zum Beschichten des Faser-Formkörpers aufweisen. Die Beschichtungsstation befindet sich in der Praxis in der Produktionslinie hinter der Entwässerungsform. Der entwässerte Faser-Formkörper hat eine reduzierte Feuchtigkeit gegenüber dem frisch gebildeten Faser-Formkörper und ist daher gut zum Beschichten geeignet. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung eine finale Pressform aufweisen, die nach dem Trocknen dem Faser-Formkörper seine endgültige Form verleiht.
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Figurenliste
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Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
- 1 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform des Verfahrens unter Berücksichtigung einer Kombination verschiedener Ausführungsformen gemäß der Erfindung.
- 2 ist eine schematische Darstellung einer Saugform bzw. Entwässerungsform.
- 3 ist eine schematische Darstellung der Transferform bzw. Gegenform.
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Beschreibung einer Ausführungsform
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In der 1 sind mit Piktogrammen die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens dargestellt. In der ersten Darstellung links ist ein Rührbehälter 1 mit einem Rührer 2 dargestellt. In dem Rührbehälter wird Wasser mit Zellstoff zu einer Pulpe verrührt, die sich zur Herstellung von Faser-Formkörpern im Fasergussverfahren eignet. Die Pulpe wird durch die schematisch dargestellte Leitung 3 zu einem Eintauchbehälter 4 geleitet, in dem anhebbar und absenkbar die Saugform 5 angeordnet ist. Die Saugform 5 weist eine Oberfläche auf, deren Verlauf komplementär zu der Form des herzustellenden Faser-Formkörpers 6 ist. Die Saugform 5 ist mit einem Hubmechanismus gekoppelt, der schematisch durch eine Hubstange 7 dargestellt ist. Es sind in der Praxis insbesondere elektromotorisch oder pneumatisch betriebene Antriebe für derartige Hubmechanismen bekannt. Mit dem Hubmechanismus kann die Saugform 5 in die in 1 dargestellte Ansaugposition unter dem Flüssigkeitsspiegel der Pulpe abgesenkt und in eine über dem Flüssigkeitsspiegel der Pulpe liegenden Entnahmeposition angehoben werden.
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Wie weiter unten im Detail beschrieben, weist die Saugform 5 in bekannter Weise eine poröse Oberfläche auf. Die poröse Oberfläche kann beispielsweise durch ein siebartiges Metallgitter oder durch einen porösen Werkstoff gebildet werden. Durch die poröse Oberfläche hindurch kann Wasser angesaugt werden. Dabei lagert sich Fasermaterial auf der Oberfläche ab. Nach einer gewissen Ansaug-Zeit, während der sich die gewünschte Schichtdicke an Fasermaterial auf der Oberfläche abgelagert hat, wird der Saugvorgang beendet und die Saugform durch den Hubmechanismus aus der Pulpe gehoben.
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Nun kann der gebildete Faser-Formkörper 6 mittels einer Transferform 8 aus der Saugform 5 entnommen werden. Die Transferform 8 weist eine zur Saugform 5 komplementäre Oberfläche auf, die gegen die von der Saugform 5 abgewandte Seite des Faser-Formkörpers 6 anlegbar ist. Durch Unterdruck oder durch entsprechende Greifelemente wird der Faser-Formkörper 6 an der Transverform 8 fixiert und aus der Saugform 5 entnommen.
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Bei der bekannten Herstellung von Faser-Formkörpern 6 wurde der Faser-Formkörper 6 durch die Transferform 8 auf ein metallisches Förderband gelegt und durch einen Trocknungskanal geleitet. Bei dem hier beschriebenen Verfahren steht die Trocknung des Faser-Formkörpers 6 am Ende und es sind vorher weitere Verarbeitungsschritte zwischengeschaltet.
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Wie in 1 durch den horizontalen Pfeil angedeutet, ist die Transferform 8 aus dem Bereich oberhalb der Saugform 5 horizontal verschiebbar bis in einen Bereich oberhalb einer Entwässerungsform 9 und darüber hinaus. Die Entwässerungsform 9 hat wiederum eine Oberfläche, die im Wesentlichen der Oberfläche der Saugform 5 entspricht. Auch die Entwässerungsform ist durch einen Hubmechanismus anhebbar und absenkbar. Der Hubmechanismus ist wiederum schematisch durch eine Hubstange 10 dargestellt.
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Die Entwässerungsform 9 wird mit erheblicher Kraft gegen die Transferform 8 gedrückt. Bei diesem Vorgang bildet die Transferform 8 eine Gegenform für die Entwässerungsform 9. Durch den Druck, der auf den zwischen der Entwässerungsform 9 und der Gegenform 8 befindlichen Faser-Formkörper 6 wirkt, wird das Wasser aus dem Faser-Formkörper 6 heraus getrieben. Eine derartige Entwässerung durch Aufbringen einer Druckkraft ist sehr viel schneller und energetisch günstiger als ein Trocknen in einem Trocknungskanal. Nach diesem Bearbeitungsschritt ist der Trockensubstanz-Anteil des gebildeten Faser-Formkörpers 6 erheblich erhöht und liegt beispielsweise bei 40 % oder darüber.
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Nach der Entwässerung kann eine Beschichtung auf den Faser-Formkörper 6 aufgebracht werden. Dies ist in 1 in der auf die Entwässerung folgenden Stationen schematisch dargestellt. Zur Entnahme des Faser-Formkörpers 6 aus der Entwässerungsform 9 kann wieder die gleiche Transferform 8 verwendet werden, die auch als Gegenform gedient hat. Es ist aber auch möglich, unterschiedliche Formen als Transferformen und Gegenformen zu verwenden, insbesondere wenn die Taktung des Herstellungsprozesses durch Bindung einer Form an drei Arbeitsschritte verzögert würde.
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Der Faser-Formkörper 6 wird für die Beschichtung durch ein geeignetes Transportmittel, beispielsweise ein Förderband 11 zu einer Beschichtungsstation mit einer Sprühvorrichtung 12 transportiert. Der Sprühvorrichtung 12 wird eine Beschichtungs-Lösung 13 zugeführt, deren Auftrag verschiedene Eigenschaften des gebildeten Faser-Formkörpers 6 verbessert. Beispielsweise können Wachse oder Lipide aufgespürt werden, welche die Dichtigkeit des gebildeten Faser-Formkörpers 6 erhöhen. Auch ist das Aufsprühen von in Wasser gelösten Cellulose-Fibrillen bekannt, um die Dichtigkeit zu erhöhen. Die Anmelderin hat in der Patentanmeldung PCT/EP2020/061009, deren Inhalt in die vorliegende Anmeldung durch Bezugnahme aufgenommen wird, vorgeschlagen, weitere biologisch abbaubaren Komponenten zur Beschichtung von Faser-Formkörpern 6 zu verwenden. Dies sind insbesondere Kasein, Molke, Agar Agar oder Flohsamenschalen. Neben der Dichtigkeit kann auch die strukturelle Festigkeit sowie die optische Anmutung der Oberfläche durch die Beschichtung optimiert werden.
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Im Anschluss an die Beschichtung wird der gebildete Faser-Formkörper 6 durch ein weiteres Förderband 14 durch einen Trocknungskanal 15 transportiert.
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Selbstverständlich können die in 1 dargestellten Verfahrensschritte wiederholt und ergänzt werden. So kann auf die Trocknung im Trocknungskanal 15 eine zweite Beschichtung erfolgen. Auch kann nach dem Trocknen im Trocknungskanal 15 ein erneutes Formpressen in einer Form mit komplementärer Gegenform erfolgen. Das Formpressen wird durchgeführt, wenn es erforderlich ist, dass der Faser-Formkörper 6 möglichst wenig Verwindungen und Verformungen aufweist.
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Es ist auch möglich, dass der Faser-Formkörper 6 direkt in der Saugform 5 entwässert wird. Voraussetzung dafür ist, dass die Saugform 5 eine ausreichende Stabilität aufweist. Wenn beispielsweise die Saugform 5 aus porösem Aluminium besteht oder aus einem im additiven Fertigungsverfahren hergestellten Material mit Entwässerungskanälen, ist sie hinreichend fest, um hohe Druckkräfte aufzunehmen. In diesem Fall bildet die Transferform 8 die Gegenform und die Saugform 5 die Entwässerungsform.
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In 2 ist schematisch die Saugform 5 dargestellt. Sie weist eine obere Oberfläche 16 auf, die entsprechend dem herzustellenden Faser-Formkörper 6 ausgebildet ist. Es sind bei der beispielhaft dargestellten Oberfläche 16 sechs kegelstumpfförmige Vorsprünge zu erkennen, die in dem zu bildenden Faser-Formkörper 6 Mulden zur Aufnahme von Gegenständen bilden. Die der Oberfläche 16 gegenüberliegende Rückseite der Saugform 5 weist eine Tragplatte 17 auf. Die Tragplatte 17 ist für Fluide undurchlässig. Zur Tragplatte 17 führt eine Fluidleitung 18, durch welche Wasser abgesaugt werden kann. Die Fluidleitung 18 ist zu diesem Zweck mit einer Pumpe (nicht dargestellt) verbunden.
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Die 3 zeigt eine zur Saugform 5 komplementäre Transferform 8. die untere Oberfläche 19 der Transferform 8 ist komplementär zur oberen Oberfläche 16 der Saugform 5 ausgebildet und weist sechs Mulden auf. Die untere Oberfläche 19 der Transferform 8 wird gegen den auf der oberen Oberfläche 16 der Saugform 5 gebildeten Faser-Formkörper bewegt. Auch die Transferform 8 kann aus einem porösen Material bestehenden und von einer Tragplatte 20 gehalten sein. Eine weitere Fluidleitung 21 führt zur Rückseite der Tragplatte 20. Durch die Fluidleitung 21 kann Luft angesaugt werden, um an der unteren Oberfläche 19 der Transferform 8 einen Unterdruck zu erzeugen, der den Faser-Formkörper an der Transferform 8 hält.
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Die in der 1 dargestellte Entwässerungsform 9 kann die gleiche Oberfläche aufweisen, wie die Saugform 5 aus 2. In 1 wird die Gegenform von der Transferform 8 gebildet. Daher ist es, wie oben beschrieben, auch möglich, die Saugform 5 selbst als Entwässerungsform zu verwenden.
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Beim Entwässerungsvorgang kann durch eine der beiden Formen, das heißt die Entwässerungsform oder die Gegenform, Luft abgesaugt werden und durch die andere Form Druckluft zugeführt werden. Die Druckdifferenz an den beiden Oberflächen des zwischen den zwei Formen eingeklemmten Faser-Formkörpers treibt zusätzlich Feuchtigkeit aus dem Material des Faser-Formkörpers und steigert somit die Geschwindigkeit und Leistungsfähigkeit des Entwässerungsvorgangs. Zu diesem Zweck ist an eine Fluidleitung, z.B. die Fluidleitung 18, eine Druckluftquelle und an die andere Fluidleitung, z.B. die Fluidleitung 21, ein Unterdruck anzuschließen, um während des Entwässerns die Druckdifferenz an den Oberflächen des Faser-Formkörpers zu erzeugen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rührbehälter
- 2
- Rührer
- 3
- Leitung
- 4
- Eintauchbehälter
- 5
- Saugform
- 6
- Faser-Formkörper
- 7
- Hubstange
- 8
- Transferform, Gegenform
- 9
- Entwässerungsform
- 10
- Hubstange
- 11
- Förderband
- 12
- Sprühvorrichtung
- 13
- Beschichtungs-Lösung
- 14
- Förderband
- 15
- Trocknungskanal
- 16
- obere Oberfläche
- 17
- Tragplatte
- 18
- Fluidleitung
- 19
- untere Oberfläche
- 20
- Tragplatte
- 21
- Fluidleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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