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Beschreibung zu der Patentanmeldung Verfahren zur Herstellung von
Schichtkörpern mit unregelmässiger Oberfläche, insbesondere Faserplatten Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtkörpern mit unregelmässiger Oberfläche,
insbesondere von Fasern platten, wie sie z.B.als Akustikplatten Verwendung finden.
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Als Akustikplatten oder Faserplatten ,z.B.für die Unterfangung von
Decken ,fanden bisher mehrere Arten von Schichtkörpern aus Fasermaterial Verwendung0
Die beiden gebräuchlichsten typen sind a) ein gegossener Pormkörper aus Mineralfasern,
zu dessen Herstellung eine Stärkepaste mit den Fasern vermischt und in eine Pormpfanne
gegossen wird, und b) ein Faserfilz-Formkörper aus Mineral- oder Holzfasern, die
aus einer relativ dünnflüssigen Aufschlämmung mittels einer üblichen Langsieb- oder
Cylindersiebmaschine ausgeformt werden. Beide Plattenarten besitzen Vor- und Nachteile.Der
gegossenen Platte kann durch entsprechende Oberflächenbearbeitung, wie durch Kardätschen,
eine hervorragend unregelmässige rissige Oberfläche verliehen werden, die einer
Travertinfläche ähnelt und guten Anklang findetOAndererseits sind derartige gegossene
Platten brüchiger und bei der Handhabung empfindlicher sowie etwas weniger dimensionsstabil
als Faserfilzplatten. Faserfilzplatten dagegen können weniger leicht mit einer rissigen
Oberfläche versehen werden und müssen daher mit anderen Verfahren, z,B. durch Stanzen
mit einem Preßstempel , an der Oberfläche bearbeitet werden, was ein weniger gutes
Aussehen der Platten bedingt. Die i'aserfilzplatten
oder -formkörper
zeigen jedoch keine sebr gute Dimensionsstabilität, Fehlerlosigkeit und Festigkeit,
weil die Fasern verfilzt vorliegen, Es wurde bereits versucht, beide Plattenarten
durch Laminieren in verschiedener Weise miteinander zu Akustikplatten zu verbinden
Beispielsweise wird gemäss der USA-Patentschrift 3 283 849 eine Paste aus Alineralfasern
und angedickter Stärke auf einen Schichtträger gegossen, der aus einer Mineralfaserfiizplatte
besteht. Diese Verbundplatte vereinigt zwar die guten Merkmale beider Plattenarten,
erfordert aber eine sorgfältige Auswahl des Stärkebindemittels und dessen Mengen
sowie die Verwendung eines Eindickungsmittels, damit der gegossene Teil der Platten
bearbeitbar wird, z.B. durch Kardätschen, und das gewünschte Aussehen erzielt werden
kann.
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Es wurde gefunden, dass eine unregelmäsgige Oberfläche mancherlei
Struktur durch ein verbessertes Verfahren auf Platten aufgebracht werden kann, die
z.B. als Akustikplatten Verwendung finden können. Eine Oberflächenart, die' durch
das erfindungsgemässe Verfahren erzielt werden kann, hat das leicht rissige Aussehen,
wie man es durch Kardätschen eines gegossenen Schichtkörpers erhalten kann.
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Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Schichtkörpern
mit unregelmässiger Oberfläche, insbesondere Faserplatten, durch Aufbringen von
teilchenförmigen Stoffen, insbesondere Fasern, auf einen Schichtträger, ist dadurch
gekennzeichnet, dass man den teilchenförmigen Stoff in einem Luft strom suspendiert,
auf den Schichtträger aufbläst, eine Flüssigkeit auf den teilchenförmigen Stoff
aufspritzt, die gebildete Schicht mit einem Bindemittel versieht und den beschichteten
Schichtträger bis zum Trocknen und Abbinden des Bindemittels erhitzt.
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Das neue Verfahren erlaubt eine grössere Breite hinsichtlich der Auswahl
und Menge der Stoffe und macht in den meisten
Fällen eine weitere
Verarbeitung, wie das Kardätschen, überflüssig, die gewöhnlich bei gegossenen Schichtkörpern
erfordr1ioh ist, Das erfindungsgemässe iterfahren wird durch die beigefügten Zeichnungen
näher erläutert, in denen Fig. 1 eine schematisohe Darstellung des Verfahren ist,
Fig. 2 eine vergrösserte Darstellung des Teils der Fig. 1 zeigt, der zur Ablagerung
des teilchenförmigen Materials auf den Schichtträger dient, Fig. 3 ein Mineralfaserklümpchen
zeigt, in das Stärkekörnchen eingeschlossen sind und 4 4 Schematisch eine Vorrichtung
ur Vorbehandlung von ineralfasern zeigt.
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Es können erfindungsgemäss zahlreiche teilchenförmige Stoffe auf dän
Schichtträger aufgebracht werden. Jeder dieser Stoffe bringt einen unterschiedlichen
Oberflächeneffekt in §sthetischer Hinsicht und erfordert eine etwas unterschiedliche
Handhabung vor dem Aufbringen auf den Schichtträger. Zu den teilohenförmigen Stoffen,
die bereits verwendet wurden, gehören Mineralfasern, Holzfasern, insbesondere Fasern
aus trockenem gereinigtem Holz oder Holzschliff, und Mineralfaserstaub, der beim
Verarbeiten, wie beim Schneiden oder Schleifen, von Illineralfaserfilzplatten anfällt.
Unter "teilchenförmiger Stoff" sollen alle derartigen Stoffe, einschliesslich Mineralfasern,
holzfasern, Mineralfaserstaub, Vermiculit und Perlit verstanden werden, die in einem
Luftstrom suspendiert und auf einen Schichtträger geblasen werden können.
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Das Grundprinzip des erfindungsgemässen Verfahrens ist in Fig. 1 dargestellte
Hierbei wird ein von einem geeigneten Motor 12 sngetriebenes Gebläse 10 durch einen
Einfüllstutzen 14 mit entsprechend aufgearbeiteten teilchenförmigen Stoffen aus
einem Behälter 16 oder einer anderen Ansaugvorrichtung 16 beschickt.
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Die Beschickung erfolgt durch eine an sich bekannte volumetrische
oder @ @imetrische Dosierungsanlage 18 oder eine
entsprechende Vorrichtung.
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Das Gebläse 10 besitzt eine Ausgangsöffnung 22, die im Formkopf 20
aufläuft. Der Formkopf 20 endet in einigem Abstand von einem Förderband 24, das
über eine Rolle 26 läuft und auf der Oberseite den Schichtträger 40 fördert. Der
Formkopf 20 liegt soweit vom Förderband 24 entfernt, dass der Schichtträger 40 in
einigem Abstand unter dem Formkopf 20 durchläuft. Eine oder mehrere Spritzdüsen
30 für Flüssigkeit grenzen an den Formkopf 20 an. Sie sind vorzugsweise so angeordnet,
dass der Spritzstrahl 36 in den Strom 38 der im Luftstrom suspendierten Stoffteilchen
aus dem Formkopf 20 gerichtet ist.
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Je nach der gewünschten Oberflächenwirkung und den verwendeten Stoffteilchen
können anschliessend an die Beschichtung weitere Arbeitsgänge angeschlossen werden.
Gewöhnlich enthält die aufgebrachte Schicht ein Bindemittel, das durch Wärme aktiviert
oder getrocknet werden muss. Hierzu ist ein Ofen 32 vorgesehen.
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In jedem Fall wird aus den Düsen 30 wenigstens Wasser gespritzt, damit
sich die Deckschicht richtig bildet, was die Verwendung eines Trocknungs-Ofens 32
erforderlich macht.
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Bei bestimmten Stoffen und zur Erzielung bestimmter ästhetischer Wirkungen
kann es notwendig sein, die aufgebrachte Deckschicht leicht oder stärker zu komprimieren,
was durch eine \Elze 28 erfolgt. Anschliessend kann gegebenenfalls ein Schleifen
durch eine Schleifmaschine 34 erfolgen, damit die aufgebrachte Deckschicht auf eine
gleichmässige Dicke abgeschliffen werden kann. Es können auch weitere Verarbeitungsstufen
angeschlossen werden, wie Grundieren oder Beschichten.
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Zur Durchführung des Verfahrens wird der teilchenförmige Stoff aus
dem Vorratsbehälter 16 über die Dosierungsanlage 18 in den Einfüllstutzen 14 des
durch den Motor 12 angetriebenen Gebläses 10 eingespeist. Der Einfüllstutzen 14
ist grösser als die Zuführungsöffnung der Dosierungsanlage 18. In das Gebläse wird
eine
erhebliche Luftmenge eingesogen, die den teilchenförmigen Stoff mitreisst. Hierdurch
wird eine Suspension des Materials in Luft erzeugt, die durch die Ausgangsleitung
22 in den Formkopf 20 geblasen wird.
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Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, besteht der Formkopf 20 aus einer
Leitung geeigneter Grösse, die in einem bestimmten Winkel zur Schichtträgerfläche
40 geneigt ist. Erfahrungsgemäss ist ein Winkel zwischen dem Formkopf 20 und der
Schichtträgerfläche 40 von 30 bis 600 zufriedenstellend, wobei ein Winkel von 45°
bevorzugt ist.
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Der Formkopf richtet den Luftstrom mit den Stoffteilchen 38 nach unten
auf den Schichtträger 40. Zwischen dem Formkopfausgang und der Schichtträgerfläche
40 wird der Strom 38 mit dem Flüssigkeitsstrom 36 aus der Düse 30 befeuchtet und
vermischt. Die befeuchteten Stoffteilchen aus dem Strom 38 treffen auf den Schichtträger
40 auf und bilden eine Deckschicht 42.
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Das Befeuchten durch den Flüssigkeitsstrom 36, gewöhnlich einem Wasserstrahl,
dient zur Schaffung einer Oberflächenstruktur 42 mit den Stoffteilchen, wobei die
Teilchen angefeuchtet und zum Aneinanderlegen auf der Schichtträgerfläche 40 veranlasst
werden.
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Ausserdem kann der Flüssigkeitsstrom 36 ein flüssiges Bindemittel,
wie eine Harzdispersion oder ein Stärkesol, enthalten.
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Andererseits kann das Bindemittel in trockener Form im Teilchenstrom
selbst vorliegen und entweder zusammen mit dem teilchenförmigen Stoff im Behälter
16 durch die Dosierungsanlage 18 oder aus einer getrennten Dosiervorrichtung in
den Einfüllstutzen 14 eingespeist werden. Als trockenes Bindemittel kommt z.B. ein
Harz oder trockene Stärkekörner in Frage.
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Nach der Bildung der Deckschicht 42 auf dem Schichtträger 40 kann
das Produkt durch die Walze 28 etwas zusammengedrückt werden, wobei die Deckschicht
42 auf die gewünschte Stärke gebracht und ausgeglichen und etwas geglättet wird.
Der Walzendruck wird so eingestellt, dass die angestrebte Unregelmässigkeit der
aufgebrachten
Deckschicht nicht zerstört wird. Der Schichtträger
40 mit der eingeebneten Deckschicht 42 wird anschliessend in den Ofen 32 gebracht,
in dem das Wasser oder die sonstige durch die Düse 30 eingeführte Flüssigkeit getrocknet
wird. Palls ein Bindemittel verwendet wird, das durch Wärme härtet, wie ein Harz,
wird die erforderliche Temperatur im Ofen eingestellt und im Ofen die Bindung bewirkt.
Werden Stärkekörner zusammen mit dem Teilchenstrom als Bindemittel verwendet, so
wird der erste Teil des Ofens 32 in bekannter Weise auf einen geeigneten hohen Feuchtigkeitsgrad
gehalten, damit die Stärkekörner in situ gelieren. In folgenden Ofenabschnitten
wird der Feuchtigkeitsgehalt gesenkt und das Produkt getrocknet. Stellt das Bindemittel
ein mit dem Strahl 36 eingespritztes Stärkesol dar, so ist dieses bereits gelatiniert
und es bedarf nicht der feuchten Erwärmung im Trocknungsofen 32, so dass das Produkt
lediglich getrocknet werden muss. Anschliessend kann der Schichtträger auf der Deckschicht
42 leicht geschliffen werden, beispielsweise durch die Schleifmaschine 34, wonach
das Produkt in geeigneter Weise grundiert und beschichtet oder in anderer Weise
nachbehandelt werden kann, zum Beispiel durch Einschneiden von Nuten und Federn
oder Kerben an den Plattenkanten.
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Es wurde gefunden, dass zwar teilchenförmige Stoffe, wie Staub von
Mineralfaserplatten und Vermiculit ohne weitere Vorbehandlung verwendet werden können,
Fasermaterial dagegen gelegentlich einer besonderen Vorbehandlung bedarf. Holzfasern
werden Beispielsweise gewöhnlich aus Holzstückchen hergestellt, die in einer geeigneten
Schleifmühle trocken aufgearbeitet werden, bevor sie in dem Verfahren verwendet
werden können. Blineralfasern können, wie gefunden wurde, ein besonders attraktives
rissiges Aussehen der Deckschicht ergeben, wenn sie zuerst zu Klümpchen verarbeitet
werden, die kleine Faserbällchen darstellen. Eine geeignete Herstellungsweise für
diese Klümpchen besteht in der Einführung der Mineralfasern aus einem Vorrat so
behälter 52 in den Einfüllstutzen 54 eines geeigneten Gebläses 55 , von dem aus
sie in Luft suspendiert und durch die Leitung 58 in einen Zyklon 60 geführt werden.
Im Zyklon 60 werden die
Mineralfasern von der Luft getrennt und
fallen in den Behälter 16, während die Luft oben in bekannter Weise austritt. Durch
diese Vorbehandlung mit dem Gebläse 56 und dem Zyklon 60 werden hervorragende Klümpchen
erzeugt, die beim Aufbringen auf einen Schichtträger ein besonders attraktives Aussehen
erzeugen, das im allgemeinen dem der üblichen gegossenen oder aus Pasten hergestellten
Mineralfaserplatten entspricht. Bei der Verwendung dieser Klümpohen tritt die Schwierigkeit
auf, dass sie nicht leicht zusammen und mit anderen Fasern abbinden, die auf die
Deckschicht 42 aufgebracht werden, und sich schwer an den Schichtträger 40 binden,
weil das Bindemittel im wesentlichen nur die Aussenfasern jedes Klümpchens behaftet
und die Fasern im Inneren nicht gut abbindet. Dies tritt besonders bei der Verwendung
von trockenen Bindemitteln, wie Harzpulver oder trockener Stärke, auf. Diese Schwierigkeit
wird erfindungsgemäss dadurch ttberwunden, dass die trockenen Bindemittel in die
Klümpchen einverleibt werden, beispielsweise trockene Stärke.
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Hierzu werden die rohen Stärkekörnchen oder ein anderes Bindemittelpulver
aus einem Vorratsbehälter 62 in den Einfüllstutzen 54 des Gebläses 56 zusammen mit
den Mineralfasern aus dem Behälter 52 eingeführt. Wie gefunden wurde, werdendabei
in die durch das Gebläse 56 und den Zyklon 60 gebildeten Klümpchen Stärkekörnchen
oder das andere Bindemittelpulver eingeschlossen, wie dies in Fig. 3 dargestellt
ist.
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GEmäss Fig. 3 ist in den Klümpchen aus den Mineralfasern 70 das trockene
Bindemittel bzw. die Stärkekörnchen 72 eingeschlossen. Derartige Körnchen 72 sind
im allgemeinen durch das ganze Klümpchen verteilt. Wird das Produkt im Ofen 32 erhitzt,
so wird das Bindemittel aktiviert und verbindet die Klümpchen miteinande) und ebenfalls
die Fasern im Klümpchen. Bei der Verwendung roher Stärke muss am Eingang des Ofens
32 eine feuchte Atmosphä:re herrschen, damit die Stärke in bekannter Weise geliert.
Die Gelicrung beeinflusst alle Stärkekörnchen im Luft strom 38, in dem die Stoffteilchen
suspendiert sind, einschliesslich der Stärkekörnchen in den Mineralfaserklümpchen.
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Die Auswahl des Schichtträgers hängt vornehmlich von der Punktion
und dem Verwendungszweck des Schichtkörpers bzw. der Fasern platte ab. Platten aus
Langsieb- oder Zylindersiebmaschinenfaserstoff aus Holz- oder-Mineralfasern,. Gipsplatten
und andere Stoffe sind brauchbar. Für viele Anwendungszwecke müssen die Schichtkörper
oder Platten Akustikeigenschaften besitzen.
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Faserfilzplatten aus Mineral- oder Holzfasern sind daher das bevorzugte
Produkt des erfindungsgemässen Verfahrens. Bei Faserfilzplatten, die auf mangsieb-
oder Zylindersiebmaschinen her gestellt sind, müssen Öffnungen vorgesehen sein,
damit die Schallenergie, die auf die Plattenfläche auf trifft, ins Innere der Platten
abgeleitet wird. Hierzu können geeignete Oeffnungen in den Schicht träger vor oder
nach dem Aufbringen der Deckschicht gestanzt oder gebohrt werden Vorzugsweise werden
die Öffnungen 44 in einem-Schichtträger aus Holz- oder Mineralfaserfilz vor dem
Aufbringen der Deckschicht angebracht. Wie gefunden wurde, be-einträchtigt das Aufbringen
der Deckschicht- .die-' Schalldämmung des Schichtträgers 40 nicht. Offenbar werden
die Öffnungen 4-4 durch das Herstellungsverfahren gemäss der Erfindung nicht blockiert.
Die Deckschicht-42 verbirgt jedoch die Öffnungen, was zur Erhöhung des ästhetischen
Wertes der Endprodukte beiträgt.
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Im Idealfall ist ein Schichtträger für Akustikplatten und dergleichen
die nasse Matte, die durch Verfilzen aus einer nassen Aufschlämmung erhalten wird,
und nicht-ein trockenes Faserfilzprodukt. Der Formkopf 20 und die Spritzdüsen 30
können in das Herstellungsverfahren für den Filz stoff auf der Lang-sieb- oder Zylindersiebmaschine
eingeschaltet werden, so dass die Deckschicht 42 auf die nasse iaserfilzmatte aufgebracht
wird, bevor.
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diese getrocknet und zur -Platte verarbeitet wirdo Wird. -eine nasse
Matte als Schichtträger verwendet., so wird -die Deckschicht vorzugsweise kurz vor
dem Zuschneiden der Matte zum Trocknen aufgebracht. An sich ist bei der Auftragestelle
für die. Deckschicht die Matte endlos und liegt nicht in den in Fig. 1 dargestellten
Stücken vor, bevor die Deckschicht aufgebracht horden ist. Der Schichtträger und
die Deckschicht können
anschliessend zusammen getrocknet werden
und das Bindemittel kann im Ofen 32 in einem einzigen Durchgang aktiviert werden.
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Für die Herstellung von Akustikplatten kann das Durchlöchern nach
dem Trocknen der Schichten oder aber vor dem Aufbringen der Deckschicht erfolgen,
Das Aufbringen der Deckschicht auf die nasse Matte ist aus Gründen der Wirtschaftlichkeit
und der leichteren Verfahrensführung vorzuziehen. Die Erfindung umfasst daher auch
die Verwendung der nassen Matte oder einer getrockneten Platte als Schicht träger
und das Einbringen von Öffnungen für Akustikzwecke vor oder nach dem Aufbringen
der Deckschicht0 Wie gef;nen wurde ist es äussert vorteilhaft, den Flüssigkeitsstrahl
36 in den Strom aus Luft und Stoffteilchen 39 einzuspritzen, anstatt ihn auf die
Deckschicht zu richten, nachdem diese aufgelegt ist0 Obwohl bei einer kompakten
Anordnung ein Teil des Spritzstrahls 36 auf die Deckschicht 42 fällt, wird doch
eine bessere Anfeuchtung der Stoffteilchen erzielt', wenn der Strahl 36 wenigstens
teilweise in den Strom 3° gerichtet wird. Hierbei werden Flüssigkeitsteilchen aus
dem Strahl 36 gut an die Stoffteilchen im Strom 38 gebunden, und es wird eine einheitlichere
Deckschicht 42 erzeugt, ds sonst ein Teil der Stoffteilchen durch den Luftstrom
in die Umgebung geblasen wird.
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Die Erfindung wird durch folgende Beispiele erläutert.
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Beispiel 1 Holzstückchen wurden in einer üblichen lllühle zu @@ Holzschliff
verarbeitet und die Holzfasern in den Vorratsbehälter 16 gegeben. Es wurden rohe
StärkeköYnchen und die Holzfasern durch eine Dosierungsvorrichtung 18 im Gewichtsverhältnis
10 : 90 als Gemisch durch den Einfüllstutzen 14 in das Gebläse 10 gebracht und ein
Strom aus Luft und Stoffteilchen 38 erzeugt.
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Es wurde Wasser durch die Düsen 36 auf den Strom 38 gespritzt.
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Die auf einen Schicht träger aufgebrachte Deckschicht wurde leicht
auf die vorbestimmte Dicke zusammengedrückt und darauf im ersten Teil eines Ofens
32 die Stärke in situ in feuchter Atmosphäre geliert. Das Wasser für die Gelierung
wurde durch
den Wasserstrahl 38 bereitgestellt. Das Produkt wurde
getrocknet, grundiert und beschichtet und in bekannter Weise an den kanten verarbeitet0
Beispiel 2 Mineralfasern und rohe Stärke wurden in den Einfüllstutzen 54 des Gebläses
56 im Gewichtsverhältnis 80 : 20 eingespeist. Es bildeten sich Klümpchen, die in
den Behälter 16 gebracht wurden und über den Einfüllstutzen 14 in das Gebläse 10-
gebracht und gemäss Beispiel 1 auf einen Schichtträger geblasen wurden. Die Stärke
lag hier bereits im Gemisch vor-und wurde nicht getrennt eingebracht.
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Beispiel 3 Staub aus Mineralfaserplatten, wie er bei der Herstellung
solcher Platten mit der mangsiebmaschine abfallt, wurde in den Behälter 16 gebracht.
Der Staub und Stärkekörnchen wurden getrennt in den Einfüllstutzen 14 im Gewichtsverhältnis
95 : 5 eingewogen und gemäss Beispiel 1 auf einen Schichtträger gebracht.
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Es wurde weniger Bindemittel verwendet, weil der Staub bereits Bindemittel
enthielt, das durch den Strahl 38 erneut befeuchtet und im Ofen 32 gehärtet und
getrocknet wurde. Die Stärkemenge hängt also vom Bindemittelgehalt des Staubs und
teilweise auch von der Art der verwendeten Stoffteilchen und den gewünschten ästhetischen
Wirkungen abO Werden breite Schichtträger verwendet, so können suc-h- mehrere Pormköpfe
20 und Düsen-30 quer zur Förderrichtung des Schichtträgers vorgesehen werden0