DE60219534T2

DE60219534T2 - IMPROVED MOLD FIBER PRODUCTION

Info

Publication number: DE60219534T2
Application number: DE60219534T
Authority: DE
Inventors: Peng Seng 07-18/19/20 Toh; Yan 07-18/19/20 Xu; Meng Lee 07-18/19/20 Siow
Original assignee: GRENIDEA TECHNOLOGIES Pte Ltd
Current assignee: GRENIDEA TECHNOLOGIES Pte Ltd
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2007-12-27
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: EP1492926A1; CN1623022A; WO2003074789A1; ATE359397T1; US20050150624A1; DE60219534D1; EP1492926B1

Abstract

Molded fiber products using agriculture residues are economical and environmentally beneficial. Molded fiber manufacturing is different from molded pulp. The present invention discloses a method of and an apparatus for the manufacturing of molded fiber shaped body ( 10 ) using low consistency fiber slurry ( 12 ) subject to vacuum-forming and thermo-curing. The use of porous material as mold inserts for both vacuum-forming ( 101 ) and thermo-curing ( 102 ) stations provides improved productivity and enables ease of mold release. The incorporation of self-cleaning techniques further ensures consistent performance of the manufacturing system.

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die verbesserte Herstellung eines Formkörpers aus geformten Fasern.These The invention relates to a method and a device for the improved Production of a molded article made of shaped fibers.

Hintergrundbackground

Produkte, die aus geformten Fasern gefertigt sind, sind umweltfreundlich. Rohmaterialien für die Herstellung von Produkten aus geformten Fasern sind von Abfallprodukten der Landwirtschaft abgeleitet, welche in der Regel entsorgt werden. Im Gegensatz zur Pulpe müssen Fasern aus Abfallprodukten der Landwirtschaft vor der Verwendung nicht sehr stark vorbehandelt werden. Werden Produkte aus geformten Fasern entsorgt, sind sie biologisch abbaubar und emissionsneutral.Products, which are made of molded fibers are environmentally friendly. Raw materials for the production of molded fiber products is from waste products derived from agriculture, which are usually disposed of. Unlike the pulp need Fibers from waste products of agriculture prior to use not be heavily pretreated. Are products made from molded Dispose of fibers, they are biodegradable and emission-neutral.

Formkörper aus geformten Fasern können als Verpackung für Nahrungsmittel, Industriegüter, Verbraucherprodukte und vieles anderes verwendet werden. Sie haben sehr gute Dämpfungseigenschaften und können verwendet werden, ohne geschnitten, geknickt oder gefaltet werden zu müssen. Sie sind bei geringem Lade- und Frachtraum leicht und stapelbar. Verpackungen aus geformten Fasern sind eine kostengünstige und umweltfreundliche Wahl im Vergleich zu Verpackungen aus Kunststoff und Papier.Shaped body shaped fibers can as Packaging for Food, industrial goods, consumer products and much else can be used. They have very good damping properties and can can be used without being cut, kinked or folded to have to. They are lightweight and stackable with low loading and cargo space. Formed fiber packages are cost effective and Environmentally friendly choice compared to plastic packaging and paper.

Ein Unterdruckformungsverfahren unter Verwendung von Faserschlamm mit niedriger Stoffdichte mit wasserbasierten Klebebindern kann für die Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern verwendet werden (siehe die Patentanmeldung SG20016232-2). Ein Faserschlamm mit niedriger Stoffdichte, in der Regel weniger als ein Prozent (Gewicht) Fasern in Wasser, wird in die Unterdruckformungsform gegossen. Bestehende Unterdruckformungsformen umfassen gleichmäßig beabstandete Bohrlöcher, durch welche Flüssigkeiten und Luft gelangen können. Die Bohrlöcher sind mit Unterdruckmitteln verbunden. Ein Sieb muss über der Unterdruckformungsform platziert sein, um zu garantieren, dass nach der Aktivierung des Unterdruckformungsverfahrens eine gleichmäßige Faserschicht auf ihrer Oberfläche abgelegt wird. Das Sieb ist in der Regel aus einem Drahtnetz gebildet, das entsprechend der Form geformt ist. Das Sieb dient zwei Hauptzwecken. Erstens wirkt es als Filter, so dass Fasern in dem Sieb zurück gehalten werden, während die Flüssigkeit durch Unterdruck entzogen wird; zweitens dient es dazu, den Unterdruck gleichmäßig über seiner gesamten Fläche zu verteilen, so dass die Ablagerung der Faser gleichmäßig ist.One Vacuum forming process using fiber sludge with low consistency with water-based perfect binders can be used for making of moldings made of molded fibers (see patent application SG20016232-2). A pulp slurry with low consistency, usually less as one percent (by weight) of fibers in water, becomes the vacuum forming mold cast. Existing vacuum forming molds include equally spaced bores through which liquids and air can get. The holes are connected to vacuum means. A sieve must over the Vacuum forming mold can be placed to ensure that after the activation of the vacuum forming process a uniform fiber layer on its surface is filed. The sieve is usually made of a wire mesh, that is shaped according to the shape. The sieve serves two main purposes. First it acts as a filter so that fibers are retained in the sieve be while the liquid is removed by negative pressure; second, it serves to reduce the negative pressure evenly over his entire area so that the deposition of the fiber is uniform.

Die abgelagerten Fasern werden durch Wärme und Druck gehärtet, um das Endprodukt zu erzeugen. Die auf die Form ausgeübte Wärme und der Druck bewirken ferner, dass sich der Zustand des Siebs rasch verschlechtert. Dies führt dazu, dass das Drahtsieb nach einer begrenzten Anzahl von Zyklen des Thermoverformungsprozesses abgenutzt ist. Ferner sammeln sich an dem Sieb haftende Faserreste nach jedem Zyklus und verringern die Effizienz und die Verteilung des Unterdrucks. Irgendwann ist das Sieb verstopft und funktioniert nicht mehr.The Deposited fibers are cured by heat and pressure to produce the final product. The heat exerted on the mold and The pressure also causes the condition of the sieve to increase rapidly deteriorated. this leads to that the wire screen after a limited number of cycles of the Thermal deformation process is worn. Furthermore, accumulate The fiber residues sticking to the sieve after each cycle reduce the Efficiency and distribution of negative pressure. At some point that is Sieve clogged and stopped working.

Die Verwendung eines Maschendrahtsiebs hat sich bei der Herstellung von Papier und geformten Pulpe-Produkten bewährt. Dennoch gibt es einige Nachteile; so ist es beispielsweise aufgrund der Abnutzung nötig, das Sieb häufig zu wechseln; die Oberfläche des Produkts, die in Berührung mit dem Sieb ist, ist in der Regel grob strukturiert, was manche Nutzer als nicht ästhetisch empfinden; das Drahtsieb muss an der Form befestigt werden, und dies nimmt wertvollen Raum in der Form ein. Es ist deutlich, dass die Produktivität aufgrund der Notwendigkeit, das Maschendrahtsieb zu reinigen und irgendwann zu ersetzen, signifikant beeinträchtigt wird.The Use of a wire mesh screen has been in the making Proven of paper and molded pulp products. Nevertheless, there are some Disadvantage; it is necessary, for example, due to wear, the Sieve frequently switch; the surface of the product in contact With the sieve is usually roughly structured, which some Users as not aesthetic feel; the wire mesh must be attached to the mold, and this takes up valuable space in the form. It is clear that the productivity due to the need to clean the wire mesh screen and at some point, is significantly affected.

Obgleich im Herstellungsverfahren von Formkörpern aus geformter Pulpe Drahtsiebe erfolgreich verwendet wurden, unterscheidet sich geformte Faser in vielerlei Hinsicht. Fasern von Abfallprodukten der Landwirtschaft sind Lignocellulosen. Bei geformten Fasern werden Kleber verwendet, um die Fasern aneinander zu binden und einen stabilen Formkörper zu bilden, der mechanisch fester ist als die entsprechend geformte Pulpe. Geformte Pulpe benötigt keinen externen Kleber, da die Cellulosefasern natürlich aneinander gehaftet werden können. Folglich führt die Herstellung von geformten Fasern dazu, dass das Drahtsieb schneller abnutzt als bei geformter Pulpe. Aufgrund der Verwendung eines Klebers ist das Lösen aus der Form ein weiteres Problem bei der Herstellung von geformten Fasern. Alternativ müssen eine Formkonstruktion und Materialien gefunden werden, um die Probleme in Zusammenhang mit der Verwendung eines Maschendrahtsiebs bei der Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern zu überwinden.Although in the production process of formed bodies of shaped pulp wire screens successfully used, shaped fiber differs in many ways. Fibers of waste products of agriculture are lignocelluloses. In shaped fibers, adhesives are used to bind the fibers together and to form a stable shaped body form, which is mechanically stronger than the correspondingly shaped Pulp. Molded pulp needed no external glue, as the cellulose fibers naturally adhere to each other can be stuck. Consequently, leads the production of shaped fibers makes the wire screen faster worn than molded pulp. Due to the use of an adhesive is the release from the mold another problem in the production of molded Fibers. Alternatively, you must a mold design and materials are found to solve the problems in connection with the use of a wire mesh screen in the Production of moldings overcome from shaped fibers.

Der Energieverbrauch für die Erzeugung von geformter Pulpe ist sehr hoch. Ein Großteil der Energie wird für das Trocknen des gebildeten Formkörpers durch Wärme verbraucht. Es gibt zwei Haupttechniken des thermischen Trocknens von geformter Pulpe: das Trocknen im Trockenkanal und das Trocknen in der Form. Das Trockenkanalverfahren benötigt großen Raum und bewirkt, dass sich der gebildete Formkörper wölbt. Beim Verfahren des Trocknens in der Form wird der gebildete Formkörper Wärme ausgesetzt, während er sich noch in der Form befindet, und so werden Produkte mit höherer Genauigkeit und Leistungsfähigkeit produziert. Auch wird weniger Platz benötigt. In einem Großteil der bestehenden Literatur wird das Trocknen in der Form als Härten in der Form bezeichnet. Das ist technisch missverständlich, da geformte Pulpe nicht gehärtet werden muss; sie muss nur getrocknet werden. Geformte Faser muss hingegen wärmegehärtet werden, um den Binder chemisch zu aktivieren und so die Lignocellulosefasern aneinander zu binden. Trocknen ist ein physikalisches Phänomen, während es sich beim Härten um ein chemisches Phänomen handelt.The energy consumption for the production of molded pulp is very high. Much of the energy is consumed by drying the formed body by heat. There are two main techniques of thermal drying of molded pulp: drying in the drying channel and drying in the mold. The dry channel method requires large space and causes the formed molding to bulge. In the process of drying in the mold, the formed body is exposed to heat while it is still in the mold, and so products of higher accuracy and performance are produced. Also, less space is needed. In much of the existing literature, drying in the mold is known as curing in the form designates. This is technically misleading because molded pulp does not have to be hardened; it just needs to be dried. Shaped fiber, on the other hand, must be thermoset to chemically activate the binder to bind the lignocellulosic fibers together. Drying is a physical phenomenon, while hardening is a chemical phenomenon.

Es ist verständlich, dass die Lösung der oben genannten Probleme zu einer starken Verbesserung der Produktivität bei der Herstellung von geformten Faserprodukten und somit zu größerer Wettbewerbsfähigkeit bezüglich der Kosten führt.It is understandable, that the solution the above problems greatly improve productivity in the Production of molded fiber products and thus greater competitiveness in terms of the cost leads.

Stand der TechnikState of the art

Das US-Patent US6083447 mit dem Titel „Unterdruckformen von Faserschlamm" offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Erzeugung von geformten Pulpe-Artikeln unter der Verwendung einer porösen Form, die in den Faserschlamm eintaucht. Diese Erfindung löst die Probleme beim thermischen Formen nicht, bei welchem Wärme und Druck angewendet werden. Das Lösen aus der Form wird nicht diskutiert und es liegt eine Beschränkung auf geformte Pulpe anstelle geformter Pflanzenfaser vor.The US patent US6083447 entitled "Vacuum Forming Fiber Slurry" discloses a method and apparatus for the production of molded pulp articles using a porous mold immersed in the fiber slurry. This invention does not solve the problems of thermal molding in which heat and pressure Release from the mold is not discussed and there is a limitation to molded pulp rather than molded plant fiber.

Das US-Patent US5529479 mit dem Titel „Formen einer thermisch formbaren Matte mit Zufuhr von heißem Gas und Rezirkulation" offenbart die Verwendung einer porösen Form für die Freigabe von Gas aus dem Formhohlraum, wenn die Kunststoffteile erwärmt werden.The US patent US5529479 entitled "Forming a Thermoformable Mat with Hot Gas Supply and Recirculation" discloses the use of a porous mold for releasing gas from the mold cavity as the plastic parts are heated.

Das US-Patent US6302671 mit dem Titel „Poröse Form für eine Rollenträger- und Abstandsstruktur" beschreibt ein Verfahren und eine poröse Form für die Herstellung einer geformten Form-Pulpe-Struktur für das geschützte Halten wenigstens einer Rolle Gewebematerial.The US patent US6302671 entitled "Porous Form for a Roll Support and Spacer Structure" describes a method and a porous mold for the manufacture of a shaped molded pulp structure for the protected retention of at least one roll of web material.

US5133834 offenbart ein Verfahren für die Umwandlung von Pflanzenabfallprodukten, die reich an Cellulose und Kieselgel sind, d.h. Reishülsen, in einen Schlamm aus Wasser und einem Silikat-quervernetzten Cellulosepolymer durch Aufspaltung bei Wärme und Druck in der Anwesenheit von Natriumionen und einem Sulfit. US5133834 discloses a process for converting plant waste products rich in cellulose and silica gel, ie rice hulls, into a slurry of water and a silicate-crosslinked cellulosic polymer by heat dissociation and pressure in the presence of sodium ions and a sulfite.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die vorliegende Erfindung zur Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern offenbart ein verbessertes Herstellungsverfahren und eine Vorrichtung unter Verwendung von Unterdruckformen und thermischem Nachbehandeln eines Faserschlamms mit niedriger Stoffdichte.The present invention for the production of moldings from molded fibers discloses an improved manufacturing method and apparatus using vacuum molds and thermal aftertreatment a low consistency fiber sludge.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die Produktivität der Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern zu verbessern. In die gewünschte Form gebrachte poröse Materialien werden als Formeinlagen in den Unterdruckformen und den Thermonachbehandlungsformen verwendet, um die Verwendung von Sieben zu vermeiden. Folglich ist die Produktionsstillstandszeit verringert, da es nicht mehr erforderlich ist, Siebe an den Unterdruckformungsformen und den Thermonachbehandlungsformen zu warten und auszutauschen. Durch die Verwendung von porösem Material als Formeinlagen in dem Unterdruckformungsverfahren wird nach der Anwendung eines Unterdrucks zum Entwässern des Schlamms eine gleichmäßige Schicht feuchter Fasern auf den porösen Formeinlagen abgelagert. Die poröse Formeinlage verteilt die Unterdruckkraft gleichmäßig über ihre gesamte Fläche. Die porösen Formeinlagen weisen offene und miteinander verbundene Poren auf, um zu ermöglichen, dass Flüssigkeiten und Luft von einer Fläche zur anderen gelangen. Die Porengröße der porösen Formeinlage liegt zwischen 5 μm und 200 μm abhängig von der Größenverteilung des Fasermaterials. Vorzugsweise ist die Porengröße geringer als die kleinste Fasergröße, um einer Blockierung der Porenkanäle vorzubeugen.It One object of the present invention is the productivity of manufacture of moldings from molded fibers to improve. In the desired shape brought porous materials are used as mold inserts in the vacuum molds and the Thermonachbehandlungsformen used to avoid the use of sieves. Consequently, it is The production downtime is reduced as it is no longer required is, sieves on the vacuum forming molds and the Thermonachbehandlungsformen to wait and exchange. By using porous material as mold inserts in the vacuum forming process is used according to the Apply a vacuum to drain the mud a uniform layer moist fibers on the porous Mold deposits deposited. The porous one Mold insert distributes the negative pressure evenly over its entire surface. The porous mold inserts have open and interconnected pores to enable that fluids and air from a plane get to the other. The pore size of the porous mold insert lies between 5 μm and 200 μm depending on the size distribution of the fiber material. Preferably, the pore size is less than the smallest Fiber size to one Blocking of the pore channels submissions.

Ein weiters Ziel der Erfindung ist es, zu ermöglichen, dass die fertig gebildeten Formkörper nach dem thermischen Nachbehandlungsverfahren aus den Thermonachbehandlungsformen gelöst werden. Beim Verfahren des thermischen Nachbehandelns werden ein Paar zusammenpassende Formen verwendet, wobei Wärme und Druck angewendet werden. Die angewendete Wärme und der Druck erzeugen Dampf und der Dampf muss aus den geschlossenen zusammenpassenden Formen entweichen. Wenigstens eine der Formeinlagen der zusammenpassenden Formen ist aus einem porösen Material gefertigt, so dass der Dampf durch Unterdruckmittel extrahiert werden kann. In dem Fall, in dem nur eine Form Formeinlagen aufweist, die aus porösem Material gefertigt sind, muss die andere Formoberfläche ausreichend angeraut sein, um zu verhindern, dass der thermisch gehärtete Formkörper aus geformten Fasern an der Form klebt. Die poröse Formoberfläche und die angeraute Formoberfläche weisen eine Rauheit im Bereich von 8 Mikrometern bis 40 Mikrometern auf. Eine Rauheit über 40 Mikrometer ist zulässig, beeinträchtigt jedoch das ästhetische Erscheinungsbild des fertigen Formkörpers. Im Gegensatz zu einer Form mit glatter Oberfläche ermöglicht die konstruierte Rauheit, dass eine große Anzahl von mikroskopischen Taschen zwischen der Formoberfläche und dem Formkörper aus geformten Fasern entstehen. Die Lufttaschen verringern die Adhäsion des Formkörpers aus geformten Fasern an der thermisch gehärteten Form. Es wird darauf hingewiesen, dass die Oberfläche der porösen Formeinlagen inhärent rau ist. Die porösen Materialien, vorzugsweise poröses Metall, weisen eine ausreichende mechanische Festigkeit auf, um der während des thermischen Nachbehandlungsprozesses auftretenden Wärme und dem Druck zu widerstehen. Die Heiztemperaturen liegen bei 100°C bis 200°C. Der ausgeübte Druck liegt im Bereich von 0,5 MPa bis 5 MPa.A further object of the invention is to enable the finished formed bodies to be released from the thermo-aftertreatment molds after the thermal aftertreatment process. In the thermal aftertreatment process, a pair of mating shapes are used, with heat and pressure applied. The applied heat and pressure create steam and the steam must escape from the closed mating forms. At least one of the mold inserts of the mating molds is made of a porous material so that the steam can be extracted by negative pressure means. In the case where only one mold has mold inserts made of porous material, the other mold surface must be sufficiently roughened to prevent the thermally cured molded fiber molded body from sticking to the mold. The porous molding surface and the roughened molding surface have a roughness in the range of 8 microns to 40 microns. A roughness over 40 microns is allowed, but affects the aesthetic appearance of the finished molding. In contrast to a smooth surface shape, the constructed roughness allows for a large number of microscopic pockets to be formed between the mold surface and the molded fiber shaped body. The air pockets reduce the adhesion of the molded fiber shaped body to the thermally cured mold. It should be noted that the surface of the porous mold inserts inherently harsh. The porous materials, preferably porous metal, have sufficient mechanical strength to withstand the heat and pressure encountered during the thermal aftertreatment process. The heating temperatures are between 100 ° C and 200 ° C. The applied pressure is in the range of 0.5 MPa to 5 MPa.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, den Energieverbrauch bei der Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern zu verringern. Die meiste Energie wird beim thermischen Nachbehandlungsprozess verbraucht, bei welchem eine große Menge thermischer Energie verwendet wird, um dem Formkörper aus feuchten Fasern überschüssiges Wasser zu entziehen. Es wird darauf hingewiesen, dass die Verringerung der Wassermenge in dem Formkörper aus feuchten Fasern auch die thermische Energie verringert. Die vorliegende Erfindung optimiert die Verwendung mechanischer Entwässerungsmittel zur Verringerung des Wassergehalts in dem durch das Unterdruckverfahren gebildeten Formkörper aus feuchten Fasern. Bei dem Unterdruckformungsverfahren wird ein Paar zusammenpassender Formen verwendet, insbesondere eine obere und eine untere Form. Die obere und die untere Form werden geöffnet, um das Hinzugeben des Faserschlamms zu ermöglichen. Wasser in dem Faserschlamm wird durch Unterdruckmittel durch die porösen Formeinlagen entzogen, um eine gleichmäßige Schicht des Formkörpers aus feuchten Fasern in der unteren Form zu bilden. Um dem Formkörper aus feuchten Fasern mehr Wasser zu entziehen, werden die obere Form und die untere Form geschlossen und abgedichtet, um ein Eindringen von Luft während der Unterdruckentwässerung des Formkörpers aus feuchten Fasern zu verhindern. Gleichzeitig üben die obere Form und die untere Form einen leichten Druck auf den Formkörper aus feuchten Fasern aus. Der mechanische Entwässerungsprozess stoppt, wenn der Wassergehalt in dem Formkörper aus feuchten Fasern ein vorbestimmtes Niveau, in der Regel von 20% bis 50% (wt) erreicht. Es wird darauf hingewiesen, dass, wenn die obere und die untere Form beim Schließen nicht abgedichtet werden, die Unterdruckentwässerung nicht wirksam ist, da dem Formkörper aus feuchten Fasern dann Umgebungsluft anstelle von Wasser entzogen wird.One Another object of the invention is to reduce energy consumption in the production of moldings made of shaped fibers. The most energy is added consumes thermal aftertreatment process, in which a large quantity thermal energy is used to wet water the molded body of excess water to withdraw. It should be noted that the reduction the amount of water in the molding damp fibers also reduce the thermal energy. The The present invention optimizes the use of mechanical dehydrating agents for reducing the water content in the by the negative pressure method formed moldings made of wet fibers. In the vacuum forming process, a Pair of matching shapes used, in particular an upper one and a lower mold. The upper and lower molds are opened to allow the addition of the fiber sludge. Water in the fiber sludge is withdrawn by vacuum means through the porous mold inserts, a uniform layer of the molding to form wet fibers in the lower mold. To the molded body damp fibers to extract more water, become the upper mold and the lower mold closed and sealed to prevent penetration from air during the vacuum drainage of the molding to prevent from damp fibers. At the same time practice the upper form and the lower mold a slight pressure on the molding of wet fibers. The mechanical drainage process stops when the water content in the molded body of wet fibers predetermined level, usually from 20% to 50% (wt) achieved. It It is noted that when the upper and the lower mold while closing not be sealed, the vacuum drainage is not effective, there the molded body from damp fibers then ambient air is withdrawn instead of water.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die erforderliche Wartung durch die Integration eingebauter Selbstreinigungsmittel für die porösen Formeinlagen zu verringern. Die Selbstreinigungsmittel umfassen die Verwendung von Ultraschallwandlern und Spüleinrichtungen. Die porösen Unterdruckformungs-Formeinlagen neigen dazu, aufgrund von in den Poren haftenden Fasern zu verstopfen. Verstopfte Unterdruckformungs-Formeinlagen beeinträchtigen die Einheitlichkeit der Formkörper aus geformten Fasern und erhöhen den Energieverbrauch. Irgendwann hören die verstopften Unterdruckformungs-Formeinlagen auf zu funktionieren. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Unterdruckformungs-Formeinlagen durch Ultraschall und Spüleinrichtungen gereinigt.One Another object of the present invention is to provide the required Maintenance through the integration of built-in self-cleaning agents for the porous mold inserts to reduce. The self-cleaning agents include use of ultrasonic transducers and purging devices. The porous vacuum forming mold inserts tend to clog due to fibers stuck in the pores. Clogged vacuum forming mold inserts affect the uniformity of the moldings made of shaped fibers and increase the energy consumption. Eventually, the clogged vacuum forming mold inserts will stop to work on. According to the present Invention, the vacuum forming mold inserts by ultrasound and flushing cleaned.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

1 ist das Blockdiagramm des verbesserten Herstellungsprozesses für Formkörper aus geformten Fasern. 1 Figure 10 is the block diagram of the improved molded fiber molded article manufacturing process.

2 zeigt die Querschnittsansicht der Unterdruckformungsstation in einer geöffneten Stellung mit Faserschlamm im Faserschlammbehälter. 2 shows the cross-sectional view of the vacuum forming station in an open position with fiber slurry in the fiber slurry tank.

3 zeigt die Querschnittsansicht der Unterdruckformungsstation mit der geschlossenen oberen und unteren Form. 3 shows the cross-sectional view of the vacuum forming station with the closed upper and lower mold.

4 zeigt die Querschnittsansicht der thermischen Nachbehandlungsstation in einer offenen Stellung und Formkörper aus feuchten Fasern sind auf den unteren Formeinlagen platziert. 4 Figure 10 shows the cross-sectional view of the thermal aftertreatment station in an open position and wet fiber moldings are placed on the lower mold inlays.

5 zeigt die thermische Nachbehandlungsstation in einer geschlossenen Stellung. 5 shows the thermal aftertreatment station in a closed position.

6 zeigt ein exemplarisches System mit der Unterdruckformungsstation und der thermischen Nachbehandlungsstation, die nebeneinander angeordnet sind, um den Transfer des Formkörpers aus feuchten Fasern zu erleichtern. 6 shows an exemplary system with the vacuum forming station and the thermal aftertreatment station arranged side by side to facilitate the transfer of the wet fiber shaped body.

7 zeigt eine Explosionsansicht der unteren Unerdruckformungsform mit einer porösen Formeinlage, der Formplattform mit Öffnungen und der Unterdruckkammer mit dem Schlammbehälter. 7 shows an exploded view of the lower Unerdruckformungsform with a porous mold insert, the forming platform with openings and the vacuum chamber with the sludge container.

Spezielle Ausführungsformen der ErfindungSpecial embodiments the invention

Das verbesserte Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers aus geformten Fasern umfasst vier wesentliche Schritte. Diese sind (1) die Vorbereitung des Faserschlamms; (2) die Unterdruckformung, (3) die thermische Nachbehandlung und (4) die Nachbehandlung.The improved method for producing a shaped body Shaped fibers comprises four essential steps. These are (1) the preparation of the fiber sludge; (2) vacuum forming, (3) the thermal aftertreatment and (4) the aftertreatment.

Das Herstellungsverfahren beginnt mit der Vorbereitung des Faserschlamms. Ausreichend verfeinerte Pflanzenfasern, wie beispielsweise Fasern aus Palmenöl, Kokosbast, Hanf, Kenaf und andere faserige Pflanzen werden in einen Mischtank gegeben. Der Mischtank kann zuvor mit Wasser gefüllt worden sein oder Wasser kann gleichzeitig mit den Fasern hinzugegeben werden. Der Faseranteil beträgt 0,1 bis 5 Prozent (wt) in Relation zu 99,9 bis 95 Prozent (wt) Wasser. Die Fasern werden mittels eines Rührers, wie beispielsweise mittels eines Flügelrührers, gerührt, um sie in dem Wasser aufzulösen. Die Fasermischung mit niedriger Konsistenz wird ausreichend verrührt bis ein homogener Schlamm erzielt ist. Dem Mischtank wird dann Klebebinder auf Wasserbasis hinzugefügt und die gesamte Mischung wird kontinuierlich gerührt. Das Rühren bewirkt, dass sich das Bindemittel an die Faser legt. Funktionelle Zusätze, wie beispielsweise ein Leimungsmittel, ein Nassverfestigungsmittel und eine geringe Menge eines Formfreigabemittels, wie beispielsweise Paraffinwachs, werden dem Schlamm zugesetzt. Die gesamte Mischung wird gerührt bis eine homogene Mischung vorliegt. Der Fasermischungsschlamm kann nun dem Unterdruckformungsprozess zugeführt werden. Der Fasermischungsschlamm wird in der Regel in einem Puffertank aufbewahrt, der über eine ausreichende Kapazität verfügt, um mehrere Unterdruckformungs- und Thermonachbehandlungsmaschinen zu versorgen. In dem Puffertank wird ständig gerührt, um sicherzustellen, dass der Faserschlamm in einer homogenen Phase verbleibt.The manufacturing process begins with the preparation of the fiber sludge. Sufficiently refined plant fibers such as palm oil, coconut bast, hemp, kenaf and other fibrous plants are placed in a mixing tank. The mixing tank may have previously been filled with water or water may be added simultaneously with the fibers. The fiber content is 0.1 to 5 percent (wt) in relation to 99.9 to 95 percent (wt) water. The fibers are made by means of a stirrer, such as by means of a wing stirrer, stirred to dissolve in the water. The low consistency fiber mixture is stirred sufficiently until a homogeneous slurry is achieved. The mixing tank is then water-based adhesive binder added and the entire mixture is stirred continuously. Stirring causes the binder to attach to the fiber. Functional additives, such as a sizing agent, a wet strength agent, and a small amount of a mold release agent, such as paraffin wax, are added to the slurry. The entire mixture is stirred until a homogeneous mixture is obtained. The fiber mixture slurry can now be fed to the vacuum forming process. The fiber blend slurry is typically stored in a buffer tank that has sufficient capacity to supply multiple vacuum forming and thereafter aftertreatment machines. Stirring is always carried out in the buffer tank to ensure that the fiber slurry remains in a homogeneous phase.

Ziel des Unterdruckformungsprozesses 101 ist es, einen Formkörper aus feuchten Fasern 10 aus Faserschlamm 12 zu erzeugen. Der Formkörper aus feuchten Fasern 10 weist die gewünschte Form, Dicke und Uniformität auf. Der Wassergehalt in dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 wird so gesteuert, dass er nicht zu hoch ist und damit in der thermischen Nachbehandlungsphase zu viel Wärmeenergie verbraucht; er sollte auch nicht zu niedrig sein, damit im thermischen Nachbehandlungsprozess 102 der Kleber zum Binden der Fasern vollständig aktiviert werden kann.Goal of the vacuum forming process 101 is it, a molded body of wet fibers 10 from fiber sludge 12 to create. The molded body of wet fibers 10 has the desired shape, thickness and uniformity. The water content in the wet fiber shaped body 10 is controlled so that it is not too high and thus consumes too much heat energy in the thermal post-treatment phase; it should also not be too low for use in the thermal aftertreatment process 102 the adhesive for binding the fibers can be fully activated.

Die Unterdruckformungsstation 101 umfasst eine obere Form 30 und eine untere Form 20. Die obere Form 30 ist eine männliche Form und die untere Form 20 ist eine passende weibliche Form mit den gewünschten Konturen. Die obere und die untere Form 30 & 20 sind präzisionsgefertigt und passen zueinander, wenn sie geschlossen werden. Führungsmittel, wie beispielsweise Führungsstifte, können verwendet werden, um die Ausrichtung der oberen und der unteren Form 20 & 30 beim Schließen zu unterstützen. Die untere Form 20 besteht aus drei Hauptteilen: dem Faserschlammbehälter 28, der Formplattform 21 und den porösen Formeinlagen 22. Der Faserschlammbehälter 28 ist ein wasserdichter Behälter, der an der Formplattform 21 befestigt ist. Die Formplattform ist aus einem nicht porösen Material gefertigt und sitzt an einer Unterdruckkammer 23, die mit einem Unterdruckmittel 15, zum Beispiel mit einer Unterdruckpumpe, verbunden ist. Die Vakuumkammer 23 kann auch ermöglichen, dass komprimierte Luft hindurch gelangt, wenn die Unterdruckmittel 15 nicht verwendet werden. Geeignete Abdichtungsmittel werden verwendet, um sicherzustellen, dass die Formplattform 21 und die Unterdruckkammer 23 luftdicht miteinander verbunden sind. Die Formplattform 21 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 24 zum Aufnehmen der Formeinlagen 22. Die Formeinlagen 22 werden mit der gewünschten Kontur gebildet und können fest in die Öffnungen 24 an der Formplattform 21 eingefügt werden. Positive Befestigungsmittel, wie beispielsweise Schrauben, können verwendet werden, um die Formeinlagen 22 an der Formplattform 21 zu befestigen. Die porösen Formeinlagen 22 weisen offene Poren auf, die ermöglichen, dass Luft und Flüssigkeiten von einer Seite zur anderen gelangen. In diesem Fall ist die Konturfläche der porösen Formeinlagen 22 mit der Unterdruckkammer 23 durch die Poren verbunden.The vacuum forming station 101 includes an upper mold 30 and a lower mold 20 , The upper form 30 is a male form and the lower form 20 is a fitting female shape with the desired contours. The upper and lower molds 30 & 20 are precision machined and fit together when closed. Guide means, such as guide pins, may be used to guide the alignment of the upper and lower molds 20 & 30 to assist in closing. The lower form 20 consists of three main parts: the fiber sludge tank 28 , the mold platform 21 and the porous mold inserts 22 , The fiber slurry tank 28 is a waterproof container attached to the mold platform 21 is attached. The mold platform is made of a non-porous material and sits on a vacuum chamber 23 that with a negative pressure agent 15 , For example, with a vacuum pump connected. The vacuum chamber 23 may also allow compressed air to pass through when the vacuum means 15 Not used. Suitable sealants are used to ensure that the mold platform 21 and the vacuum chamber 23 are connected to each other airtight. The mold platform 21 includes a variety of openings 24 for picking up the mold inserts 22 , The mold inserts 22 are formed with the desired contour and can be fixed in the openings 24 at the mold platform 21 be inserted. Positive fasteners, such as screws, can be used to mold inserts 22 at the mold platform 21 to fix. The porous mold inserts 22 have open pores that allow air and liquids to pass from one side to the other. In this case, the contour surface of the porous mold inserts 22 with the vacuum chamber 23 connected through the pores.

Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die obere Form 30 der Unterdruckformungsstation 101 auf ähnliche Weise konstruiert wie die untere Form 20. Die obere Form besteht auch aus zwei Teilen: der männlichen porösen Formeinlage 31 und der Formplattform 32. Die Unterdruckkammer 33 ist in die Formplattform 32 eingebaut. Das Unterdruckmittel 15 ist mit den Unterdruckkammern 33 verbunden. Die Formplattform 32 umfasst eine Vielzahl von Öffnungen 36. Die männlichen porösen Formeinlagen 31 sind an den Öffnungen 36 der Formplattform 32 befestigt. Die porösen Formeinlagen 31 sind mit dem Unterdruckmittel 15 durch die Unterdruckkammer 33 verbunden. Die Unterdruckkammer 33 ermöglicht auch, dass komprimierte Luft durch die porösen Formeinlagen 31 gelangt. Die Formplattform 32 ist aus einem nicht porösen Material gefertigt.In one embodiment of the present invention, the upper mold is 30 the vacuum forming station 101 constructed in a similar way as the lower mold 20 , The upper mold also consists of two parts: the male porous mold insert 31 and the mold platform 32 , The vacuum chamber 33 is in the mold platform 32 built-in. The vacuum means 15 is with the vacuum chambers 33 connected. The mold platform 32 includes a variety of openings 36 , The male porous mold inserts 31 are at the openings 36 the mold platform 32 attached. The porous mold inserts 31 are with the vacuum means 15 through the vacuum chamber 33 connected. The vacuum chamber 33 also allows compressed air through the porous mold inserts 31 arrives. The mold platform 32 is made of a non-porous material.

Die obere Form 30 der Unterdruckformungsstation 101 ist in der Lage, sich vertikal 39 zu bewegen, so dass die obere Form 30 abgesenkt werden kann und genau zu der unteren Form 20 passt. Geeignete Führungsmittel sind in die obere und die untere Form 20 & 30 integriert, um die Präzisionseinpassung zu unterstützen, wenn sich die zwei Formen schließen. Wenn die Unterdruck-formende obere Form 30 und die untere Form 20 vollständig geschlossen sind, ist der Raum 45 zwischen den zwei Formen 20 & 30 im Wesentlichen luftdicht. Ein leichter Druck kann auf die geschlossenen Formen 20 & 30 ausgeübt werden, um dazu beizutragen, Wasser aus dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 heraus zu pressen, während gleichzeitig ein Unterdrucksog ausgeübt wird. Der luftdichte Raum 45 fördert die Effizienz der Unterdruckentwässerung, da keine Infiltration von Umgebungsluft stattfindet. Es wird darauf hingewiesen, dass Unterdruckentwässerung im Vergleich zu thermischem Wasserentzug sehr energiesparend ist. Ohne eine geeignete Abdichtung zwischen den zwei Formen 20 & 30 wird Unterdruckenergie verschwendet, da anstatt Wasser Umgebungsluft aus dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 extrahiert wird.The upper form 30 the vacuum forming station 101 is able to move vertically 39 to move, leaving the upper mold 30 can be lowered and exactly to the lower mold 20 fits. Suitable guide means are in the upper and lower molds 20 & 30 integrated to support the precision fitting when the two forms close. When the vacuum-forming upper mold 30 and the lower form 20 are completely closed, is the room 45 between the two forms 20 & 30 essentially airtight. A slight pressure can on the closed forms 20 & 30 be exercised to help water from the body of wet fibers 10 to press out while exerting a vacuum suction. The airtight room 45 promotes the efficiency of vacuum drainage because there is no infiltration of ambient air. It should be noted that vacuum drainage is very energy efficient compared to thermal dehumidification. Without a proper seal between the two forms 20 & 30 Vacuum energy is wasted because instead of water ambient air from the molded body made of wet fibers 10 is extracted.

Eine geeignete Menge Faserschlamm 12 wird in den Schlammbehälter 28 an der Unterdruckformungsstation 101 gegeben 29. Der Faserschlamm 12 füllt den Schlammbehälter 28 und bedeckt die untere Form 20. Sobald das geeignete Volumen erreicht ist, wird das Unterdruckmittel 15 aktiviert, um das Wasser zu entziehen. Unter Unterdrucksog gelangt das Wasser in dem Faserschlamm 12 durch die Poren in den porösen Formeinlagen 22 in die Unterdruckkammer 23 und aus der Unterdruckformungsstation 101 hinaus. Eine Schicht feuchte Fasern wird dann auf der Fläche der Formeinlage 22 abgelegt und bildet einen Formkörper aus feuchten Fasern 10. Da die durchschnittliche Porengröße der porösen Form geringer ist als die Fasermaße, können Fasern nicht durch die Poren gelangen. Die gleichmäßig verteilten Poren tragen dazu bei, den Unterdrucksog gleichmäßig über die gesamte Fläche der porösen Formeinlagen 22 zu verteilen. Dies führt zur Erzeugung einer gleichmäßigen Schicht eines Formkörpers aus feuchten Fasern 10 auf der Fläche der Formeinlagen 22. Zu diesem Zeitpunkt enthält der Formkörper aus feuchten Fasern 10 in der Regel mehr als 50% Wasser. Der Formkörper aus feuchten Fasern 10 ist zu diesem Zeitpunkt nicht gehärtet.A suitable amount of fiber sludge 12 gets into the mud tank 28 at the vacuum forming station 101 given 29. The fiber sludge 12 fills the mud tank 28 and cover the lower mold 20 , Once the appropriate volume is reached, the negative pressure means 15 activated to extract the water. Under vacuum suction, the water enters the fiber sludge 12 through the pores in the porous mold inserts 22 in the vacuum chamber 23 and from the vacuum forming station 101 out. A layer of wet fibers is then applied to the surface of the mold insert 22 deposited and forms a molded body of wet fibers 10 , Since the average pore size of the porous mold is less than the fiber dimensions, fibers can not pass through the pores. The evenly distributed pores contribute to the vacuum suction evenly over the entire surface of the porous mold inserts 22 to distribute. This leads to the production of a uniform layer of a shaped body of wet fibers 10 on the surface of the mold inserts 22 , At this time, the molded body contains wet fibers 10 usually more than 50% water. The molded body of wet fibers 10 is not cured at this time.

Die obere Form 30 wird dann abgesenkt und presst den Formkörper aus feuchten Fasern 10 auf die untere Form 20. Das Unterdruckmittel 15 wird aktiviert, um eine weitere Menge Wasser von dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 weg durch die oberen und unteren porösen Formeinlagen 31 & 22 zu ziehen. Ein Druck von mehreren Atmosphären wird angewendet, um den Entzug von Wasser aus dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 durch Unterdrucksog 15 zu erleichtern, während die obere und die untere Form 30 & 20 abgedichtet und luftdicht 35 verschlossen werden, um ein Eindringen von Luft zu vermeiden. Unterdruckentwässerung ist am effizientesten, wenn keine externe Luft hinein gelangt, da der Unterdrucksog ausgerichtet ist, um die Wassermoleküle aus dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 zu entfernen. Dieser Prozess trägt dazu bei, die Menge der für das Trocknen des Produkts in der nachfolgenden Phase der thermischen Nachbehandlung 102 erforderliche Energie zu verringern. Dies führt auch zu einer Verringerung der gesamten Produktionszykluszeit, da weniger Zeit erforderlich ist, um den Formkörper aus geformten Fasern 80 nachzubehandeln.The upper form 30 is then lowered and pressed the molding of wet fibers 10 on the lower mold 20 , The vacuum means 15 is activated to make a further amount of water from the body of wet fibers 10 away through the upper and lower porous mold inserts 31 & 22 to draw. A pressure of several atmospheres is applied to the removal of water from the wet fiber shaped body 10 by vacuum suction 15 to facilitate while the upper and the lower mold 30 & 20 sealed and hermetically sealed 35 to prevent ingress of air. Underpressure drainage is most efficient when no external air enters because the vacuum suction is directed to the water molecules from the wet fiber body 10 to remove. This process contributes to the amount of drying of the product in the subsequent phase of thermal aftertreatment 102 reduce required energy. This also leads to a reduction in the overall production cycle time since less time is required to form the formed fiber shaped body 80 aftertreat.

Nach dem Unterdruckformungsprozess 101 sind die Formkörper aus feuchten Fasern 10 für die thermische Nachbehandlung bereit, um den Kleber in dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 zu aktivieren. Der thermische Nachbehandlungsprozess presst den Formkörper aus geformten Fasern 80 auf die gewünschte Dicke.After the vacuum forming process 101 are the moldings of wet fibers 10 for the thermal after-treatment to prepare the adhesive in the wet fiber body 10 to activate. The thermal aftertreatment process presses the molded fiber shaped body 80 to the desired thickness.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die Formkörper aus feuchten Fasern 10 durch die Unterdruck-formende obere Form 30 aufgenommen. In dem Moment, in dem sich der obere und der untere Teil 30 & 20 der geschlossenen Form zu trennen beginnen, wird ein Unterdruck 15 auf die obere Form 30 ausgeübt, während der Unterdruck 15 von der unteren Form 20 entfernt wird. Um die Freigabe des Formkörpers aus feuchten Fasern 10 aus der unteren Form 20 weiter zu erleichtern, wird Druckluft durch die Unterdruckkammer 23 und durch die Poren der unteren Formeinlagen 22 gepumpt. Die aus der Fläche der unteren Form strömende Druckluft trägt dazu bei, den Formkörper aus feuchten Fasern 10 zu entfernen. Die Zugbewegung der oberen Form 30 zusammen mit der Druckbewegung der unteren Form 20 garantieren einen reibungslosen Transfer des Formkörpers aus feuchten Fasern 10 zur oberen Form 30. Die obere Form 30 bewegt sich dann in der erforderlichen Bahn, um den Formkörper aus feuchten Fasern 10 zur thermischen Nachbehandlungsstation 102 zu transferieren.In a preferred embodiment, the moldings are made of wet fibers 10 through the vacuum forming upper mold 30 added. The moment in which the upper and the lower part 30 & 20 Starting to separate the closed mold becomes a negative pressure 15 on the upper mold 30 exercised while the negative pressure 15 from the lower mold 20 Will get removed. To the release of the molding of wet fibers 10 from the lower mold 20 To further facilitate compressed air is through the vacuum chamber 23 and through the pores of the lower mold inserts 22 pumped. The compressed air flowing from the surface of the lower mold helps to make the molded body of wet fibers 10 to remove. The pulling movement of the upper mold 30 together with the pressure movement of the lower mold 20 guarantee a smooth transfer of the molded body from wet fibers 10 to the upper mold 30 , The upper form 30 then moves in the required path to the body of wet fibers 10 to the thermal aftertreatment station 102 to transfer.

Ziel der thermischen Nachbehandlungsstation 102 ist es, Hitze und Druck auszuüben, um den Kleber nachzubehandeln und so die Fasern miteinander zu verbinden, um die endgültige Gestalt und Größe auszubilden. Die thermische Nachbehandlungsstation 102 umfasst ebenfalls ein Paar zusammen passender Formen 50 & 60, die denjenigen der Unterdruckformungsstation ähnlich sind. Der grundsätzliche Unterschied besteht in der Fähigkeit der Formen für die thermische Nachbehandlung, höheren Druck und höhere Temperaturen auszuhalten als die Unterdruckformungsformen. Die Formen für die thermische Nachbehandlung werden einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 200°C ausgesetzt. Der ausgeübte Druck liegt im Bereich von 0,5 MPa bis 5 MPa. Das Paar zusammenpassender Formen besteht in der oberen Form für die thermische Nachbehandlung 60 und der unteren Form für die thermische Nachbehandlung 50. Die untere Form für die thermische Nachbehandlung 50 umfasst drei Hauptteile. Diese sind die Basis der Form für die thermische Nachbehandlung 51, Formeinlagen 52 und Heizmittel 58. Die Basis der Form für die thermische Nachbehandlung 51 umfasst eine Vielzahl von Hohlräumen zum Aufnehmen der Formeinlagen 52. Eine ausreichende Anzahl an Löchern 53, die als Luftdurchlässe dienen, sind in der Formbasis 51 gebildet, um die Hohlräume mit dem Unterdruckmittel 15 zu verbinden. Diese Löcher 53 ermöglichen auch, dass komprimierte Luft hindurch gelangt. Wenn die porösen Formeinlagen 52 in die Basis der Form für die thermische Nachbehandlung 51 eingepasst werden, werden sie auch mit dem Vakuummittel 15 verbunden. Die Formeinlagen 52 sind vorzugsweise aus porösem Metall, wie beispielsweise einer Kupferlegierung (Bronze) oder einer Aluminiumlegierung gebildet. Die Formbasis 51 wird durch Heizmittel 58 erhitzt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Heizmittel 58 elektrische Heizelemente, die an der Basis der Formbasis 51 befestigt sind. Die Heizmittel 58 können auch Heizrohre sein, die Wärmetransferflüssigkeiten umfassen, welche in der Formbasis 51 zirkulieren.Target of the thermal aftertreatment station 102 It is to exert heat and pressure to post-treat the glue and thus join the fibers together to form the final shape and size. The thermal aftertreatment station 102 also includes a pair of matching shapes 50 & 60 similar to those of the vacuum forming station. The principal difference is the ability of the thermal aftertreatment molds to withstand higher pressure and higher temperatures than the vacuum forming molds. The thermal post-treatment molds are exposed to a temperature in the range of 100 ° C to 200 ° C. The applied pressure is in the range of 0.5 MPa to 5 MPa. The pair of matching molds consists in the upper mold for the thermal aftertreatment 60 and the lower mold for the thermal aftertreatment 50 , The lower mold for the thermal aftertreatment 50 includes three main parts. These are the basis of the mold for the thermal aftertreatment 51 , Mold inserts 52 and heating means 58 , The base of the mold for thermal aftertreatment 51 includes a plurality of cavities for receiving the mold inserts 52 , A sufficient number of holes 53 that serve as air vents are in the mold base 51 formed around the cavities with the vacuum means 15 connect to. These holes 53 also allow compressed air to pass through. If the porous mold inserts 52 into the base of the mold for thermal aftertreatment 51 They are also fitted with the vacuum agent 15 connected. The mold inserts 52 are preferably formed of porous metal, such as a copper alloy (bronze) or an aluminum alloy. The mold base 51 is by heating means 58 heated. In a preferred embodiment, the heating means 58 electrical heating elements attached to the base of the mold base 51 are attached. The heating medium 58 may also be heating tubes comprising heat transfer fluids contained in the mold base 51 circulate.

Ein maximaler Flächenkontakt zwischen dem Heizmittel 58 und der Formbasis 51 muss garantiert sein, um eine hohe thermische Effizienz zu erzielen. Aus dem gleichen Grund ist es gleichermaßen wichtig, einen maximalen Flächenkontakt zwischen der Formbasis 51 und den porösen Formeinlagen 52 zu schaffen. Der Hauptunterschied in der Konstruktion der Unterdruckformungsform und der Form für die thermische Nachbehandlung wird deutlich. Die Unterdruck-formenden Formen 20 & 30 umfassen große Unterdruckkammern 23 & 33 und Kanäle zum Optimieren des Unterdrucktransfers und des Wasserentzugs; hingegen weisen die Formen für die thermische Nachbehandlung 50 & 60 kleinere Unterdruckkanäle 53 & 63 und einen größeren Oberflächenkontakt zwischen Heizmitteln 58 & 67 und Formeinlagen 52 & 62 auf, um den Wärmetransfer zu optimieren.Maximum surface contact between the heating medium 58 and the mold base 51 must be guaranteed to achieve high thermal efficiency. For the same reason, it is equally important to have maximum surface contact between the mold base 51 and the porous mold inserts 52 to accomplish. The main difference in the construction of the vacuum forming mold and the mold for the thermal aftertreatment becomes clear. The vacuum-forming molds 20 & 30 include large vacuum chambers 23 & 33 and channels for optimizing vacuum transfer and dehydration; on the other hand, the molds for the thermal aftertreatment 50 & 60 smaller vacuum channels 53 & 63 and greater surface contact between heating means 58 & 67 and mold inserts 52 & 62 on to optimize the heat transfer.

Die obere Form für die thermische Nachbehandlung 60 umfasst ebenfalls drei Hauptteile, d.h. die Formbasis 61, Formeinlagen 62 und Heizmittel 67. Die oberen Formeinlagen 62 passen genau zu den entsprechenden unteren Formeinlagen 52. Wenn die obere Form 60 und die untere Form 50 vollständig geschlossen sind, verbleibt ein Spalt, welcher der Dicke des getrockneten Formkörpers aus geformten Fasern 80 entspricht. Führungsmittel, wie beispielsweise Führungsstifte, können verwendet werden, um die Ausrichtung der oberen und der unteren Form 60 & 50 während des Schließens zu unterstützen. Ein luftdichter Raum wird zwischen den zwei gegenüber liegenden Flächen der oberen und der unteren Form 60 & 50 erzeugt. Ein Unterdruck wird in diesem Raum erzeugt und so kann die Temperatur, die erforderlich ist, um den Wassergehalt in dem Formkörper aus feuchten Fasern 10 zu verdampfen, verringert werden. Dies ähnelt dem Konzept eines Unterdruckofens Die angewendete Wärme und der Druck härten den Kleber in dem Formkörper aus geformten Fasern und formen ihn zur gewünschten endgültigen Form und Dicke. Der Wasserdampf, der aufgrund des Verdampfens des Wassergehalts in den Formkörper aus geformten Fasern 80 entsteht, entweicht durch die Unterdruckkanäle 53 & 63 und aus der Station 102 hinaus. Nach Abschluss des Zyklus der thermischen Nachbehandlung öffnen sich dann die obere und die untere Form 60 & 50, um den Formkörper aus geformten Fasern 80 freizugeben. Druckluft bläst durch die Unterdruckkammer 54 und trägt dazu bei, den Formkörper aus geformten Fasern 80 von der Formeinlage 52 zu lösen. Es können entweder die obere Form zur thermischen Nachbehandlung 60 oder ein zusätzliches Greif- und Platzierungsmittel verwendet werden, um den Formkörper aus geformten Fasern 80 zu dem geeigneten Aufnahmebereich zu bewegen. In ähnlicher Weise trägt ein Druckluftfluss dazu bei, den Formkörper aus geformten Fasern von den oberen Formeinlagen 62 zu lösen.The upper mold for the thermal aftertreatment 60 also comprises three main parts, ie the mold base 61 , Mold inserts 62 and heating means 67 , The upper mold inserts 62 fit exactly to the corresponding lower mold inserts 52 , When the upper mold 60 and the lower form 50 are completely closed, leaves a gap, which is the thickness of the dried shaped body of shaped fibers 80 equivalent. Guide means, such as guide pins, may be used to guide the alignment of the upper and lower molds 60 & 50 to assist during the closing. An airtight space is created between the two opposing surfaces of the upper and lower molds 60 & 50 generated. A vacuum is generated in this space, and thus the temperature required to maintain the water content in the wet fiber body 10 to evaporate, be reduced. This is similar to the concept of a vacuum oven. The applied heat and pressure cure the adhesive in the molded fiber shaped body and shape it to the desired final shape and thickness. The water vapor due to the evaporation of the water content in the shaped body of shaped fibers 80 arises, escapes through the vacuum channels 53 & 63 and from the station 102 out. After completion of the thermal post-treatment cycle, the upper and lower molds open 60 & 50 to the shaped body of shaped fibers 80 release. Compressed air blows through the vacuum chamber 54 and helps shape the formed fiber body 80 from the mold insert 52 to solve. It can either the upper mold for thermal aftertreatment 60 or an additional gripping and placing agent may be used to form the molded fiber shaped body 80 to move to the appropriate receiving area. Similarly, pressurized air flow helps shape the formed fiber body from the upper mold inserts 62 to solve.

Die Freigabe aus der Form ist bei der Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern ein wesentliches Problem. Die vorliegende Erfindung verwendet poröse Formeinlagen und angeraute Flächen, um die Adhäsion des Formkörpers aus geformten Fasern an der Formfläche zu verringern. Es wird darauf hingewiesen, dass die Oberfläche einer porösen Form ausreichend rau ist. Wenn die oberen Formeinlagen nicht aus porösem Material gefertigt sind, muss die Oberfläche der oberen Formeinlagen ausreichend angeraut werden. Eine der üblichen Techniken zum Anrauen der Formoberfläche ist das Sandstrahlen, üblicherweise im Bereich von 8 bis 40 Mikrometer Rauheit. Die porösen Formen und die angeraute Formoberfläche erzeugen zufällig verteilte mikroskopische Lufttaschen zwischen dem Formkörper aus geformten Fasern und der Formoberfläche, die die Adhäsion aneinander drastisch verringern. Mit der weiteren Unterstützung eines aus den porösen Formeinlagen kommenden Luftstroms kann der Formkörper aus geformten Fasern 80 leicht aus der Form gelöst werden.Release from the mold is a significant problem in the production of molded fiber moldings. The present invention uses porous mold inserts and roughened surfaces to reduce the adhesion of the molded fiber shaped article to the mold surface. It should be noted that the surface of a porous mold is sufficiently rough. If the upper mold inserts are not made of porous material, the surface of the upper mold inserts must be sufficiently roughened. One of the usual techniques for roughening the mold surface is sandblasting, usually in the range of 8 to 40 microns roughness. The porous molds and roughened mold surface create randomly distributed microscopic air pockets between the molded fiber mold body and the mold surface, which dramatically reduce adhesion to one another. With the further support of an airflow coming from the porous mold inserts, the shaped body of molded fibers 80 be easily released from the mold.

Die porösen Formeinlagen 22 an der Unterdruckformungsstation 101 können durch in den Poren steckende feine Fasern verstopfen. Die verfangenen Fasern mit Klebern müssen entfernt werden, um die Funktionsfähigkeit der Formeinlagen 22 zu erhalten. Abhängig von Typ und Größe der verwendeten Fasern, sowie abhängig von der Porengröße, Dicke und Porosität der Formeinlagen, verlieren die Formeinlagen 22 ihre Effizienz nach einigen Betriebszyklen.The porous mold inserts 22 at the vacuum forming station 101 can clog through fine fibers stuck in the pores. The entangled fibers with adhesives must be removed to ensure the functionality of the mold inserts 22 to obtain. Depending on the type and size of the fibers used, as well as on the pore size, thickness and porosity of the mold inserts, the mold inserts lose 22 their efficiency after a few operating cycles.

Die vorliegende Erfindung offenbart die Verwendung von Ultraschallreinigungsverfahren und Spülverfahren zur Durchführung einer Selbstreinigung der porösen Formeinlagen. Ohne die Integration einer Selbstreinigungsfunktion ist die Verwendbarkeit der porösen Formen aufgrund des Verlusts der Porosität durch verstopfende Fasern und Verunreinigungen eingeschränkt. Ultraschallwandler werden an dem Faserschlammbehälter 28 der Unterdruckformungsform 20 befestigt. Wasser wird in Schlammbehälter 28 der unteren Form injiziert und bedeckt in ausreichendem Umfang alle porösen Formeinlagen 22. Die Ultraschallwandler werden dann eingeschaltet. Der Ultraschallwandler erzeugt Ultraschallwellen, die mikroskopische Blasen erzeugen, welche in die Poren eindringen. Diese mikroskopischen Blasen werden kontinuierlich erzeugt und platzen. Das Platzen der mikroskopischen Blasen trägt dazu bei, die festsitzenden Fasern und andere Verunreinigungen in den Poren zu lösen. Um die Reinigung der porösen Formeinlagen noch weiter zu erleichtern, wird ein Spülverfahren verwendet. Das Spülverfahren erfolgt, indem Druckluft in die Unterdruckkammer gepumpt wird, was Wasser, Fasern und Verunreinigungen aus den porösen Formeinlagen hinaus drängt. Die Kombination von Ultraschallreinigen und Spülen stellt die Effizienz der Unterdruckformungsform wieder her. Die hier beschriebene eingebaute Selbstreinigungsfunktion ist in der Regel nach wenigen Sekunden abgeschlossen und muss nur einmal alle mehrere Hundert Zyklen durchgeführt werden.The present invention discloses the use of ultrasonic cleaning methods and rinsing methods for performing self-cleaning of the porous mold inserts. Without the integration of a self-cleaning function, the utility of the porous molds is limited due to the loss of porosity by clogging fibers and contaminants. Ultrasonic transducers are attached to the fiber sludge container 28 the vacuum forming mold 20 attached. Water gets into mud tank 28 The lower mold injects and adequately covers all porous mold inserts 22 , The ultrasonic transducers are then turned on. The ultrasonic transducer generates ultrasonic waves that generate microscopic bubbles that penetrate into the pores. These microscopic bubbles are continuously generated and burst. The bursting of the microscopic bubbles helps to release the stuck fibers and other contaminants in the pores. To the cleaning of the porous mold inserts even further easier, a rinsing process is used. The rinsing process is performed by pumping compressed air into the vacuum chamber, forcing water, fibers and contaminants out of the porous mold inserts. The combination of ultrasonic cleaning and rinsing restores the efficiency of the vacuum forming mold. The built-in self-cleaning function described here is usually completed after a few seconds and only needs to be done once every several hundred cycles.

Der thermisch nachbehandelte Formkörper aus geformten Fasern kann durch die Nachbearbeitungsstation 103 weiter bearbeitet werden, beispielsweise mittels Beschichten, Bedrucken, Beschneiden, Sterilisieren und Verpacken. Diese Nachbearbeitungsverfahren und Vorrichtungen sind technisch bekannt und werden hier nicht beschrieben. Die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung offenbart die Verwendung einer unabhängigen Unterdruckformungsstation und einer thermischen Nachbehandlungsstation, wobei jede Station poröse Formeinlagen verwendet, um ein Lösen aus der Form zu ermöglichen und eine verbesserte Gleichmäßigkeit des Formkörpers aus geformten Fasern zu erzielen. Ferner offenbart sie die Verwendung mechanischer Entwässerungsmittel, insbesondere Unterdruckentwässerung, um einen hohen Prozentsatz Entwässerung des Formkörpers aus feuchten Fasern zu erzielen, was zu einem geringeren Energieverbrauch führt. Ferner ermöglicht sie eine Selbstreinigung der porösen Formeinlagen durch die Integration eines Ultraschallwandlers und die Einführung von Spülverfahren unter Verwendung von Druckluft. Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung vergrößert die Gesamtproduktivität der Herstellung von Formkörpern aus geformten Fasern.The thermally post-formed molded fiber shaped body may pass through the post-processing station 103 be further processed, for example by means of coating, printing, trimming, sterilization and packaging. These post-processing methods and devices are technically known and will not be described here. The preferred embodiment of the present invention discloses the use of an independent vacuum forming station and a thermal aftertreatment station wherein each station uses porous mold inserts to allow release from the mold and to achieve improved uniformity of molded fiber shaped body. Further, it discloses the use of mechanical dewatering agents, particularly vacuum dewatering, to achieve a high percentage dewatering of the wet fiber shaped body resulting in lower energy consumption. Further, it enables self-cleaning of the porous mold inserts by the integration of an ultrasonic transducer and the introduction of rinsing methods using compressed air. The preferred embodiment of the invention increases the overall productivity of producing molded fiber molded articles.

Claims

Improved process for producing a molded fiber shaped body ( 80 comprising the steps of: subjecting a low consistency vegetable fiber sludge ( 12 ) of a vacuum forming ( 101 ) for forming a shaped body of wet fibers ( 10 ); Thermal aftertreatment ( 102 ) of the shaped body of wet fibers ( 10 ) for producing the final formed body of shaped fibers ( 80 ); characterized in that porous materials are used as mold inserts ( 22 . 52 ) for the processes of vacuum forming ( 101 ) and thermal aftertreatment ( 102 ) be used.

An improved process for producing a molded fiber shaped body according to claim 1, characterized in that the process of vacuum forming on a pair. matching shapes ( 20 . 30 ) with porous mold inserts ( 22 . 31 ) to produce a molded body of damp fibers of uniform thickness under negative pressure.

An improved process for producing a molded fiber shaped body according to claim 2, characterized in that the molds ( 20 . 30 ) are effectively sealed for vacuum forming when closed to provide highly efficient vacuum dewatering of the wet fiber shaped body ( 10 ) to reach.

Improved process for producing a molded fiber shaped body ( 80 ) according to claim 1, characterized in that the process of thermal aftertreatment on a pair of matching shapes ( 50 . 60 ) with porous mold inserts ( 52 . 62 ), which are heated by heaters.

Improved process for producing a molded fiber shaped body ( 80 ) according to claim 4, characterized in that the forms ( 50 . 60 ) are effectively sealed for thermal aftertreatment, when closed, for heating energy used to post-treat the molded fiber shaped body ( 80 ) is required to reduce.

Improved process for producing a molded fiber shaped body ( 80 ) according to claim 1, characterized in that the porous mold inserts ( 22 . 31 ) in the forms ( 20 . 30 ) are cleaned for vacuum forming by ultrasonic waves and rinsing.

Apparatus for producing a molded fiber shaped body with a sludge preparation station ( 1 ), a vacuum forming station ( 101 ) and a thermal post-treatment station ( 102 ).

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 7, characterized in that the vacuum forming station ( 101 ) a pair of matching shapes ( 20 . 30 ), which are arranged in an upper and lower arrangement.

Apparatus for producing a formed body of shaped fibers according to claim 8, characterized in that the lower mold ( 20 ) for vacuum forming from a mold platform ( 21 ) with openings for installing porous mold inserts ( 22 ), a fiber sludge container ( 28 ) and a vacuum chamber ( 23 ) for connecting a negative pressure device ( 15 ) and a compressed air device.

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 7, characterized in that the upper mold ( 30 ) for vacuum forming from a mold platform ( 32 ) with openings for mold inserts ( 31 ), which with the shape of the lower mold inserts ( 22 ) match.

Apparatus for producing a shaped body of shaped fibers according to claim 10, characterized in that the upper platform ( 32 ) for vacuum forming from a vacuum chamber ( 33 ), which with a vacuum device ( 15 ) and a compressed air device is connected.

Apparatus for producing a shaped body of shaped fibers according to claim 11, characterized in that the upper and lower molds ( 20 . 30 ) for vacuum forming can move vertically and be hermetically sealed to allow ingress of ambient air to the molded body of wet fibers ( 10 ) during the vacuum dewatering process.

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 12, characterized in that ultrasonic signal transmitter on the fiber sludge container ( 28 ) are mounted.

Apparatus for producing a formed body of shaped fibers according to claim 7, characterized in that the molds ( 50 . 60 ) for thermal aftertreatment a pair of matching shapes ( 50 . 60 ), which are arranged in an upper and lower arrangement.

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 14, characterized in that the upper mold ( 60 ) for the thermal aftertreatment from a non-porous molding base ( 61 ) with an optimized air duct ( 63 ) and heating contact surfaces ( 67 ) consists.

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 15, characterized in that the lower mold ( 50 ) for the thermal aftertreatment from a non-porous molding base ( 51 ) with an optimized air duct ( 53 ) and heating contact surfaces ( 58 ) consists.

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 16, characterized in that the upper and lower molds ( 50 . 60 ) can be moved vertically for thermal aftertreatment and closed in order to apply heat and pressure around the shaped body of moist fibers ( 10 ) to form the shaped body of shaped fibers ( 80 ) to create.

Device for producing a formed body of shaped fibers according to claim 7, characterized in that the porous mold inserts ( 52 . 62 ) for the thermal post-treatment station ( 102 ) are preferably made of porous metal.