DE3928626C1

DE3928626C1 -

Info

Publication number: DE3928626C1
Application number: DE3928626A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl.-Holzw. Hilbert; Volker Dipl.-Ing. 3300 Braunschweig De Thole; Karsten Dipl.-Holzw. Dr. 4154 Toenisvorst De Lempfer
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1991-01-24
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: DE59002018D1; EP0415184A3; ATE91660T1; EP0415184A2; CA2023947C; US5135693A; EP0415184B1; CA2023947A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur kon tinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2.

Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 34 41 839 bekannt. Die darin beschriebene kontinu ierliche Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen setzt das Vorhandensein einer Hochdruckverdichtungseinheit und einer unmittelbar auf diese folgenden Kalibriervorrich tung voraus. Die Kalibriervorrichtung schließt ohne Übergang an die Hochdruckverdichtungseinheit an. Diese Maßnahme erfor dert eine Spezialkonstruktion. Der Einsatz von verfügbaren kontinuierlichen Hochdruckpressen zur Überverdichtung ist nicht möglich, da die Abmessungen der verfügbaren Hochdruck pressen es nicht erlauben, den Werkstoffstrang unmittelbar in eine Kalibriervorrichtung übertreten zu lassen. Dies ist, z. B. durch die erforderliche Rückführung des Stangenteppiches bzw. der Rollenketten (Siempelkamp-Contiroll, Küsters-Conti press), wofür ausreichend Platz erforderlich ist, bedingt. Das aus der DE-OS 34 41 839 bekannte Verfahren eignet sich demnach nicht für verfügbare kontinuierliche Hochdruckpres sen und erfordert immer eine spezielle Vorrichtung. Dies ist nachteilig, da damit hohe Kosten verbun den sind.

Erheblich preisgünstiger und einfacher ist es, vorhan dene Pressen einzusetzen. Der Einsatz vorhandener Pressen erfordert aber, wie bereits oben erläutert, eine drucklose Zone zwischen der Hochdruckverdichtungseinheit und der Kali briervorrichtung. Durchläuft der vorher unter seine Solldicke und über seine Solldichte verdichtete Werkstoffstrang diese druck lose Zone, so federt er innerhalb dieser Zone zurück und kann ohne aktive Druckeinwirkung nicht in die Kalibrier vorrichtung überführt werden. Nachteilig ist, daß damit die vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung, nämlich der Ein satz der relativ langen Kalibriervorrichtung ohne aktiven Druck, verloren geht. Die Kosten solcher Anlagen steigen, und die Wirtschaftlichkeit ihres Einsatzes bei der Werkstoffher stellung sinkt.

Ein Problem bei der kontinuierlichen Herstellung anorganisch gebundener Span- und insbesondere Faserplatten, vor allem bei hoher Plattensolldichte, besteht weiterhin darin, daß die im Vlies enthaltene Luft in der Verdichtungseinheit komprimiert wird. Wenn der Formling während der gesamten (aktiven oder passiven) Druckeinwirkungsdauer beidseitig von Formungs- und Transportbändern abgedeckt wird, kann diese komprimierte Luft nur über dessen Schmalflächen entweichen. Dies ist in der Praxis nicht ausreichend. Es resultieren Spalter der Platten nach Verlassen der Presse aufgrund der eingeschlossenen Luft. Diese Zusammenhänge sind nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, bei dem bzw. bei auch bei ei ner drucklosen Übergangszone zwischen der Hochverdichtungs- und der Kalibriervorrichtung die Kalibriervorrichtung ohne aktive Druckanwendung eingesetzt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Teilen des Anspruches 1 und des Anspruches 2 angegeben. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Der Kalibriervorrichtung ist unmittelbar eine Wiederverdich tungseinheit vorgeschaltet, in der der in der Übergangszone zurückgefederte Werkstoffstrang auf seine Solldicke/Solldichte bzw. darunter/darüber wieder verdichtet wird. Eine erneute aktive Druckeinwirkung zur Wiederverdichtung des Werkstoffstranges zu Beginn der Kalibrierungsphase ermöglicht es, die gewünschte Relaxa tion der Rückstellkräfte innerhalb des Werkstoffstranges zu verstärken. Zu dieser Wiederverdichtung des Werkstoffstranges ist ein erheblich geringerer Preßdruck erforderlich als in der Hochdruckverdichtungseinheit. Durch das Anordnen der Wiederverdichtungseinheit unmittelbar vor der Kalibriervor richtung wird erreicht, daß das Relaxationsverhalten des zu vor hochverdichteten Werkstoffstranges genutzt, der Auf wand aber, der zur Erzeugung hoher Formlingsrohdichten be trieben werden müßte, damit der Werkstoffstrang während der Übergabephase nicht über die angestrebte Dicke rückfedert, minimiert wird. Wird bei der Wiederverdichtung der Werkstoffstrang erneut über seine Solldichte bzw. unter seine Solldicke komprimiert, so werden dessen Rückstellkräfte weiter verringert. Hierdurch ist der in der Kalibriervorrichtung ohne aktive Druckeinwir kung aufzubringende Kalibrierdruck niedriger als ohne zweite Überverdichtung. Entsprechend dem Relaxationsverhalten des Werk stoffstranges können durch eine zweite Überverdichtung die Druck einwirkungsdauer innerhalb der Hochdruckeinrichtung und da mit deren Länge und Kosten weiter verringert werden, ohne daß der erforderliche Kalibrierdruck wesentlich steigt. Durch eine erfindungsgemäße zweite Überverdichtung ist damit auch in der Hochdruckzone das Aufbringen quasi eines Liniendruckes ausreichend. Sollte man den Vorteil einer drucklosen Überga bezone nutzen, ohne daß eine Wiederverdichtung erforderlich wäre, so müßte der Werkstoffstrang wesentlich stärker überverdichtet werden. Dies ist mittels verfügbarer kontinuierlicher Hoch druckpressen nicht möglich bzw. wäre bei hohen Sollrohdichten des Werkstoffes an sich unmöglich, weil der Formling nicht über seine Reindichte hinaus verdichtet werden kann.

Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wie derverdichtungseinheit den Werkstoffstrang mit einem Linien druck beaufschlagt. Eine Beaufschlagung mit einem Liniendruck, z. B. mittels Walzen relativ großen Durchmessers, ist beson ders einfach zu realisieren, und die Kosten einer derartigen Druckeinrichtung sind gegenüber einer Einrichtung, die einen Flä chendruck aufbringt, wesentlich niedriger.

Gemäß dem Lösungsvorschlag nach dem Unteranspruch 4 ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wiederverdichtungseinheit und die Kalibriervorrichtung durch ein gemeinsames Preßband um schlossen werden. Dieses die Wiederverdichtungseinheit und die Kalibriervorrichtung umschließende Preßband verhindert den in der drucklosen Übergangszone eintretenden Effekt der Entweichung der Luft über die Formlingsoberfläche nicht.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfin dungsgemäßen Einrichtung ist der Preßdruck der Wiederverdichtungseinheit erheblich niedriger als derjenige der Hochdruckverdichtungseinheit. Mit dem Preßdruck der Wiederverdichtungseinheit muß nur die Rückfederung des bereits hochverdichteten Werkstoffstranges überwun den werden. Der erforderliche Preßdruck der Wiederverdich tungseinheit ist um so geringer, je höher die Hochverdichtung war.

Eine weitere erfindungsgemäß vorteilhafte Maßnahme liegt da rin, daß durch die Trennung der Hochdruckverdichtungseinheit und der Wiederverdichtungseinheit mit der Kalibriervorrich tung jede dieser beiden Einrichtungen verschiedene Geschwin digkeiten aufweisen kann. Wichtig ist dabei, daß die Kali briervorrichtung mit der Wiederverdichtungseinheit eine höhe re Geschwindigkeit aufweisen kann als die Hochdruckverdich tungseinheit am Anfang des Preßprozesses. Durch die Hoch druckverdichtung des Werkstoffstranges längt sich dieser. Ist die Hochdruckverdichtungseinheit unmittelbar der Kalibrier vorrichtung vorgeordnet, so laufen beide Pressen mit gleicher Geschwindigkeit und es besteht die Gefahr einer Verwerfung des Werkstoffstranges in der Kalibriervorrichtung. Arbeiten die Einheiten unabhängig voneinander, so ist die Anpassung der einzelnen Pressengeschwindigkeiten an die Veränderung der Länge des Werkstoffstranges ohne weiteres möglich.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung;

Fig. 2 den zeitlichen Ablauf des Druckes in der Einrichtung ohne Überverdichtung des Formlings in der Hochdruck einrichtung (Kurve 1), mit Überverdichtung des Form lings in der Hochdruckeinrichtung (Kurve 2) und mit kurzfristiger Überverdichtung des Formlings sowohl in der Hochdruck- als auch in der Wiederverdich tungseinrichtung (Kurve 3);

Fig. 3 den zeitlichen Ablauf der Formlingsdicke ohne Überver dichtung des Formlings in der Hochdruckphase (Kurve 1), mit Überverdichtung des Formlings in der Hoch druckeinrichtung (Kurve 2) sowie mit kurzfristiger Überverdichtung des Formlings sowohl in der Hoch druck- als auch in der Wiederverdichtungseinrichtung (Kurve 3);

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Lage der Späne/Fasern im Verlauf des Herstellungsprozesses.

Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist ein Streuaggregat 1, eine Hochdruckverdichtungspresse 2, eine Wiederverdichtungseinheit 3 und eine Kalibrierpresse 4 auf.

Zwischen der Hochdruckverdichtungspresse 2 und der Wieder verdichtungseinheit 3 liegt die druckfreie Zone 5. Die Wie derverdichtungseinheit 3 weist zwei Walzen 6 auf, die den Formling mit einem Liniendruck beaufschlagen. Anhand eines Beispieles wird nachfolgend der Herstellungsprozeß beschrie ben:

Das auf die Transportbänder aus dem Streuaggregat 1 gestreute Vlies durchläuft zunächst die Hochdruckpresse 2. Diese beauf schlagt den Werkstoffstrang mit einem Flächendruck. Der Form ling verbleibt etwa 10 sec in der Hochdruckpresse 2 und wird dabei auf etwa 14,6 mm bei einer vorgegebenen Solldicke von 16 mm zusammengedrückt. Diese Hochdruckverdichtung erfolgt mit einem spezifischen Preßdruck von 5 N/mm². Anschließend, nach dem Verlassen der Hochdruckpresse 2, durchläuft der Formling die druckfreie Zone 5. Die druckfreie Zeit beträgt etwa 25 sec und die Länge der druckfreien Zone 5 ca. 5 m. Die Rückfe derung des Formlings setzt unmittelbar nach dem Verlassen der Hochdruckpresse 2 ein. Am Ende der druckfreien Zone 5 und beim Einlauf in die Wiederverdichtungseinheit 3 ist der Form ling auf etwa 21,5 mm zurückgefedert. In der Wiederverdich tungseinheit 3 wird der Formling mit einem Liniendruck beauf schlagt, welcher durch die Walzen 6 aufgebracht wird. Um das Verdichten auf Solldicke (16 mm) zu erreichen, ist ein Druck von etwa 0,5 N/mm² erforderlich. Der auf seine Solldicke wie derverdichtete Formling läuft jetzt in die Kalibrierpresse 4 ein. In dem oben beschriebenen Beispiel wurde der Formling im zweiten Preßabschnitt (Wiederverdichtungseinheit) nicht über verdichtet, sondern auf seine Solldicke von 16 mm wiederver dichtet.

In der Fig. 2 ist schematisiert der zeitliche Verlauf des aufzubringenden Preßdruckes in der Einrichtung dargestellt. Ein Vergleich der Kurven 1 und 2 zeigt, daß im Falle der Überverdichtung des Formlings in der Hochdruckverdichtungs einheit 2 der durch die Wiederverdichtungseinheit 3 notwen dige, aufzubringende Druck etwa die Hälfte des Druckes ohne Überverdichtung beträgt. Dies bedeutet, daß die Rückstell kräfte im Formling durch die Überverdichtung um etwa 50% re duziert werden können. Der in der Kalibriervorrichtung 4 ohne aktive Druckeinwirkung aufzubringende Kalibrierdruck verringert sich gegenüber dem Beispiel ohne Überverdichtung ebenfalls auf etwa die Hälfte (Kurve 2).

In den oben angegebenen Beispielen federt der Formling nach einer Überverdichtung mit einem spezifischen Druck von 5 N/mm², der etwa dem maximal mit verfügbaren kontinuierlichen Hochdruckpressen erreichbaren Druck entspricht, um mehr als ein Drittel über die gewünschte Solldicke zurück (Fig. 3, Kurve 2). Eine Wiederverdichtung vor Eintritt in die ohne aktive Druckanwendung arbeitende Kalibriereinrichtung 4 ist deshalb erforderlich.

In Fig. 2, Kurve 3 ist schematisiert der Druckverlauf bei einer Beaufschlagung des Werkstoffstranges mit einem Li niendruck in der Hochdruckverdichtungseinheit 2 und einer Überverdichtung des Werkstoffstranges in der Wiederverdich tungseinheit 3 auch mittels Liniendruckes dargestellt. Der entsprechende Verlauf der Formlingsdicke ist schematisiert in Fig. 3, Kurve 3 dargestellt.

Fig. 4 zeigt die Lage der Späne/Fasern im Formling in ver schiedenen Stadien des Herstellungsprozesses. Nach dem Streu vorgang befinden sich die Späne in einem ungeordneten Zustand (I). In der Hochdruckverdichtungseinheit 1 werden sie durch die Verdichtung des Materials geordnet und in eine im we sentlichen parallele Lage zur Plattenebene gebracht (II). Während des Durchlaufes der druckfreien Zone 5 relaxiert der Formling, und die Späne nehmen eine zum Teil geordnete Posi tion ein (III). Durch die Wiederverdichtung (3) werden die Späne endgültig in ihre zur Plattenebene parallele Lage gebracht (IV), und diese Lage wird dann in der anschließenden Kalibrierpresse 4 fixiert (V). Durch diese Lage der Späne (und zwar über den gesamten Querschnitt der Platte) erreichen die so hergestellten Platten eine maximale Biegefestigkeit.

Claims

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen, insbesondere Span- und Faserplat ten, bei dem ein Werkstoffstrang in einer Hochdruckver dichtungseinheit mit einem so hohen Druck verdichtet wird, daß seine Dicke die Solldicke des fertigen Werkstoffstranges unterschreitet und seine Dichte dessen Solldichte über schreitet, und bei dem in der auf diese Verdichtungseinheit folgen den Kalibriervorrichtung keine aktive Druckanwendung er folgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoffstrang nach dem Verlassen der Hochdruckverdichtungseinheit (2) eine drucklose Zone (5) durchläuft und im Anschluß an diese und unmittelbar vor dem Eingang in die Kalibriervor richtung (4) so hoch verdichtet wird, daß die während des Durchlaufes der drucklosen Zone (5) eingetretene Rückfe derung entweder vollständig aufgehoben wird und die Dichte des Werkstoffstranges die Solldichte des fertigen Werkstoffstranges überschreitet und die Dicke die Solldicke desselben beim Einlauf in die Kalibriervorrichtung (4) unterschreitet oder die Rückfederung nur soweit aufgehoben wird, daß die Dicke des Werkstoffstranges der Solldicke entspricht und die Dichte des Werkstoffstranges der Solldichte des fertigen Werk stoffstranges entspricht.

2. Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen, insbesondere Span- und Faserplatten, mit einer Hochdruckverdichtungseinheit und einer auf diese folgenden Kalibriervorrichtung, wobei in der Hochdruckver dichtungseinheit der Werkstoffstrang mit höherem Druck verdichtet wird als für das Erreichen der Solldicke und Dichte des fertigen Werkstoffstranges erforderlich ist und die Kalibriervorrichtung ohne aktive Druckanwendung auf den Werkstoffstrang arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hochdruckverdichtungseinheit (2) und der Ka libriervorrichtung (4) eine Übergangszone (5) ohne Druck einwirkung auf den Werkstoffstrang angeordnet ist und der Kalibriervorrichtung (4) eine Wiederverdichtungseinheit (3) unmittelbar vorgeschaltet ist, die den Werkstoffstrang nach dem Durchlaufen der drucklosen Zone (5) und vor dem Einlaufen in die Kalibriervorrichtung (4) mit einem akti ven Druck beaufschlagt, und zwar so hoch, daß entweder seine Soll dicke und Solldichte denen des fertigen Werkstoffstranges entsprechen oder die Werte für Dicke und Dichte des wiederverdichteten Werkstoffstranges unter bzw. über denen des fertigen Werkstoffstranges liegen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederverdichtungseinheit (3) den Werkstoffstrang mit einem Liniendruck beaufschlagt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß für den Fall der Beaufschlagung des Werkstoff stranges in der Wiederverdichtungseinheit (3) mit einem so hohen Druck, daß der Werkstoffstrang unter seine Solldicke bzw. über seine Solldichte komprimiert wird, die Druck beaufschlagung in der Hochdruckverdichtungseinheit (2) mit einem Liniendruck erfolgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wieder verdichtungseinheit (3) und die Kalibriervorrichtung (4) durch ein gemeinsames Preßband umschlossen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Preß druck der Wiederverdichtungseinheit (3) erheblich niedri ger ist als derjenige der Hochdruckverdichtungseinheit (2).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ge schwindigkeiten der Hochdruckverdichtungseinheit (2) und der Wiederverdichtungseinheit (3) mit der Kalibriervorrichtung (4) unterschiedlich und unabhängig voneinander sein können.