EP0392983B1 - Verfahren zum Herstellen eines geformten Bauelements - Google Patents

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EP0392983B1
EP0392983B1 EP90810292A EP90810292A EP0392983B1 EP 0392983 B1 EP0392983 B1 EP 0392983B1 EP 90810292 A EP90810292 A EP 90810292A EP 90810292 A EP90810292 A EP 90810292A EP 0392983 B1 EP0392983 B1 EP 0392983B1
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EP
European Patent Office
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synthetic resin
resin binder
fleece
female mould
tower
Prior art date
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EP90810292A
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English (en)
French (fr)
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EP0392983A1 (de
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Eusebio C/O Soc. Az. Italiana Keller Lucca
Paul Henri Gillard
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Matec Holding AG
Original Assignee
Matec Holding AG
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Publication date
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    • D04H1/64—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by applying, incorporating or activating chemical or thermoplastic bonding agents, e.g. adhesives the bonding agent being applied in wet state, e.g. chemical agents in dispersions or solutions
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    • Y10T156/10—Methods of surface bonding and/or assembly therefor
    • Y10T156/1052—Methods of surface bonding and/or assembly therefor with cutting, punching, tearing or severing
    • Y10T156/1062—Prior to assembly

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a shaped component from synthetic resin-bonded fiber material, a fine-grained or free-flowing synthetic resin binder being sprinkled or sprayed onto a nonwoven made of pure or predominantly natural fibers and the nonwoven fabric mixed with the synthetic resin binder being divided, after which the parts are combined in one
  • the tower is deposited on a perforated die belonging to a molding press and precompressed on the die by means of an air stream drawn through the perforations and to form dimensionally stable shaped components of the synthetic resin binder after the attachment and pressing on of a likewise perforated die by means of one through the perforations in the die and the Die-guided hot air flow is cured, and a device for performing this method.
  • a method of the type described is known, for example, from FR patent specification 76-20950 (publication No. 2,357,675). This method enables the production of components which have good cushioning properties, sound absorption and heat insulation and are therefore preferably used for the interior lining of vehicle cabins. The method also makes it possible to produce components with a predetermined outline and in this way to avoid material losses caused by cutting, which experience has shown to average about 30% in the case of the use mentioned.
  • a disadvantage of this known method is seen in the fact that the sound absorption, which is particularly important for the use described for the interior lining of vehicle cabins, cannot be optimized in practice. It is possible that the fleece parts or fibers and a fine-grained synthetic resin binder separate when deposited in the tower, so that the deposited non-woven parts or fibers contain different amounts of synthetic resin binders in some areas, which results in areas with different bonding between the non-woven parts and fibers and when the synthetic resin binder hardens resulting in different areas of elasticity and dependent sound absorption. If, in the known methods, a deposit that is practically constant in thickness over its entire surface is used to produce relief-shaped components with different thicknesses in some areas, then the deposit has to be compressed to different extents in some areas. This different degree of compression creates areas with different material density, which in turn leads to areas with different modulus of elasticity and therefore also different sound absorption.
  • FR patent application 2'439'082 describes a device with which nonwoven fabrics can be produced from cellulose fibers using thermoplastic and thermosetting binders.
  • the cellulose fibers e.g. waste paper fibers
  • the cellulose fleece produced in this way is then passed through an oven in which the thermoplastic fiber is melted.
  • the further processing and in particular solidification of the thermosetting binder is carried out in a conventional manner during the pressing process.
  • This device is also not suitable for the production of shaped components which, even in the case of locally strongly fluctuating shapes (curvature, thickness, etc.), continue to have all the desired physical properties (density, strength, etc.).
  • the present invention was therefore based on the object to provide a method for producing a shaped component in which a separation of fiber parts or fibers and synthetic resin binders is practically not possible and which also enables a relief-shaped component with regions of different thickness, but practically in to produce all areas of uniform material density.
  • this object is achieved with a method of Solved type mentioned above, which is characterized in that the synthetic resin binder after sprinkling or spraying and before cutting the nonwoven fabric is pre-hardened and the nonwoven fabric bonded with the pre-hardened synthetic resin binder is divided into fiber bundles or flakes before insertion into the tower.
  • the method according to the invention enables large-area deposition of fiber material with a practically uniform thickness and the same distribution of the synthetic resin binder.
  • the flakes of the divided nonwoven are deposited to form a deposit with regions of different thickness.
  • This preferred embodiment of the method makes it possible to use a suitably designed die and / or patrix to produce relief-shaped components with different thicknesses and practically the same material density in all areas. Because in the case of a component made of synthetic resin-bonded fiber material, the material density influences the flow resistance for air and the coefficient of elasticity, on which in turn the sound absorption or sound insulation depends, this embodiment of the method also enables components with different thicknesses in different areas and practically the same optimized sound absorption in all areas and insulation.
  • a preferred device for carrying out the inventive The process contains a fiber magazine and a loading device which loads the fibers for forming a nonwoven onto a conveyor belt, a scattering or spraying device which sprinkles or sprays a suitably prepared synthetic resin binder onto the nonwoven, a transport device which transports the nonwoven with the synthetic resin binder to a rice drum leads, the output of which is connected to the inlet opening of a tower for depositing the parts of the torn nonwoven fabric, and with a die, which is arranged for depositing the parts below or at the lower end of the tower, and with one for placement on the part occupied
  • FIGS. 1 and 2 A device suitable for carrying out the method according to the invention is shown schematically in FIGS. 1 and 2.
  • This device contains a magazine 10 for the fibers to be processed.
  • the magazine is assigned a loading device 11, which contains a plurality of conveyor belts, and an impeller, which deposits the fibers fed through a shaft onto the feed belt 12 of a card 13.
  • an allocation device 14 is provided with a storage container for fine-grained, thermosetting material suitable as a synthetic resin binder and with a screw conveyor for the metered feeding of this material into the area of a carding machine inlet.
  • the card 13 is enclosed in a housing 16 and a first blower 17 is provided, which draws air from the area of the card spout and is connected via a pipe to a cyclone 18, the outlet of which leads to the card inlet.
  • a further conveyor belt 19 is arranged in the card outlet, which transports the fiber fleece removed from the card and interspersed with the fine-grained, thermosetting material to a continuous furnace 21.
  • the conveyor belt runs past a supply roll 20, which carries a roll of a non-woven textile composite (non-woven), which is used to cover the conveyor belt as it passes.
  • a magazine 22 with deflecting rollers which can be displaced in the vertical direction is set up adjacent to the exit of the continuous furnace.
  • a friction lock 23 arranged between which the nonwoven fabric is gripped and passed on to the inlet of a shredder 24.
  • the shredder is arranged above a trickle tower 26, under the lower end of which a support 28 suitable for placing a die 27 is fastened.
  • the upper side of the carrier provided for placing the die has holes which lead into a cavity which is connected to a second blower 29 via a pipeline.
  • the fiber magazine 10 is filled with textile fibers and preferably with rice wool, which was obtained by shredding textile waste from spinning mills, weaving mills, knitting mills, tailoring shops and from households.
  • the fibers are scattered by the loading device 11 from the magazine via the impeller and the sink shaft onto the feed belt 12 and from there to the card 13.
  • the blower 17 sucks air into the suction area from the area surrounding the card and with it also the part of the fine-grained material that was not embedded in the nonwoven fabric or during the rotation of the card or during the transfer of the nonwoven from the card onto the transport path from the Fleece falls out.
  • the fan transports the sucked air and the fine-grained material to the cyclone 18, where the material is separated from the air and returned to the outlet of the metering device for new use.
  • Fleece with the embedded material is heated to a medium temperature at which the thermosetting material softens and the fibers of the fleece stick to one another and to the textile composite without polymerizing or hardening.
  • the fleece with the bonded fibers is then drawn into the magazine 22, where it cools down and the fine-grained material previously softened in the oven is solidified again and at the same time differences in the pulling speed of the fleece are compensated for.
  • the fleece together with the textile composite is reopened, for which purpose the shredder is set in such a way that it does not produce individual fibers, but rather fiber bundles or flakes consisting of a few fibers that are glued together.
  • the fiber bundles fall into the tower 26, where they sink under the effect of their own weight and the weak air flow generated by the fan 29, in order to form a homogeneous deposit on the die 27, which is caused by the air sucked through the holes in the matrix is slightly compressed.
  • the die is lifted off the support structure or swung out to the side.
  • a preforming tool 31 is preferably used, which presses the fiber bundles deposited on the projecting inner edge laterally against the edge and pre-compresses them, so that the deposit when fitting the male 32 can no longer be pushed down.
  • a patrix is then placed on the die, which compresses the deposit to the desired final thickness and shape.
  • the female, male and the enclosed fiber deposit are then heated in a heatable press (not shown) under suitable pressure and temperature until the plastic material is polymerized to a thermoset.
  • a tower 40 which has a plurality of guide surfaces (41, 42; 43, 44, 45) distributed at different heights and over the circumference, as is shown schematically in FIG. 3. These guide surfaces make it possible to steer the fiber bundles sinking in the tower in certain directions and in this way to produce deposits with regions of different thickness. It goes without saying that the guide surfaces for the production of simple components in large quantities are simply permanently installed and are preferably arranged movably for the production of components with a very strong relief-like shape in order to enable the direction of the surfaces to be readjusted and thus the correction of manufacturing parameters .
  • the fiber bundles do not sink freely onto the die in the entire cross section of the tower, but are introduced into a flexible tube 50 with a relatively narrow cross section, as is shown schematically in FIG. 4.
  • the outlet opening 51 of the tube is connected in motion to a guide device 52 which moves the outlet opening at different speeds over the surface of the die intended for the deposition of fiber bundles.
  • the guide device can be controlled by a mechanical control device 53, which is equipped, for example, with cam disks, or also by an electronic-numerical working device.
  • a die with bores of different diameters can simply be used. Through these holes, different amounts of air corresponding to the diameter are then sucked in, which results in the deposition of different amounts of fiber bundles.
  • Textile fibers obtained from textile waste, to which no or no more than 50% synthetic fibers are added, are preferably used in the shredder to manufacture components for the interior lining of automobiles.
  • Proven fine-grained materials that can be used for thermosetting hardening are, for example, phenolic resins.
  • the weight ratio of fiber material to fine-grained material is approximately 2: 1.
  • the thickness of a middle deposit on the die is, for example, between 50-100 mm before the patrix is placed, which deposit after the pressing and curing of the synthetic resin binder gives components with thicknesses between 5 to 50 mm and an elastic modulus between 1 to 10 N / cm2.
  • thermosetting the plastic binder depend on the thickness of the deposit and the type of synthetic resin binder used. Their correct selection lies in the area of professional skill, which is why this is not further here are explained.
  • the new method and the device used to carry it out enable a previously unattainable uniformity of the mixture of fiber material and plastic adhesive.
  • the use of a fine-grained and prepolymerized binder has the advantage over a liquid binder that neither the adhesive nor fibers or fiber bundles "wetted" by the adhesive get caught on the inner walls or edges of any device of the device and in particular the holes in the die with their relatively small diameter clog. It has already been mentioned that the prepolymerization of the powdered synthetic resin binder can prevent losses of binder, in particular in the tower and during thermosetting in a hot air stream.
  • the conveyor belt 19, which guides the nonwoven from the card to the continuous furnace 21, is covered with a thin, non-woven, textile composite (non-woven).
  • This composite material is introduced into the continuous furnace with the nonwoven on top and glued to the nonwoven.
  • the composite is then opened together with the fleece lying on top in the shredder so that parts of the composite are also deposited on the die with the fiber bundles and ultimately form part of the component to be produced.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Bauelements aus kunstharzgebundenem Fasermaterial, wobei auf ein Vlies aus reinen oder zum überwiegenden Teil Naturfasern ein feinkörniger oder fliessfähiger Kunstharzbinder aufgestreut bzw. aufgesprüht und das mit dem Kunstharzbinder versetzte Vlies zerteilt wird, wonach die Teile in einem Turm auf eine zu einer Formpresse gehörenden perforierten Matrize abgelagert und mittels eines durch die Perforierungen gesaugten Luftstroms auf der Matrize vorverdichtet werden und zur Bildung formbeständiger geformter Bauelemente der Kunstharzbinder nach dem Aufsetzen und Anpressen einer gleichfalls perforierten Patrize mittels eines durch die Perforierungen in der Patrize und der Matrize geleiteten Heissluftstroms ausgehärtet wird, sowie eine Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.
  • Ein Verfahren der beschriebenen Art ist beispielsweise aus der FR-Patentschrift 76-20950 (Publikation Nr. 2 357 675) bekannt. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Bauelementen, die gute Polsterwirkung, Schallabsorption und Wärmeisolation aufweisen und darum vorzugsweise für die Innenverkleidung von Fahrzeugkabinen verwendet werden. Das Verfahren ermöglicht auch, Bauelemente mit einem vorgegebenen Umriss herzustellen und auf diese Weise durch Zuschneiden bedingte Materialverluste, die bei der genannten Verwendung erfahrungsgemäss im Mittel etwa 30% betragen, zu vermeiden.
  • Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens wird darin gesehen, dass die insbesondere für die beschriebene Verwendung zur Innenauskleidung von Fahrzeugkabinen wichtige Schallabsorption praktisch nicht optimiert werden kann. Es ist möglich, dass sich die Vliesteile oder Fasern und ein feinkörniger Kunstharzbinder beim Ablagern im Turm entmischen, so dass die abgelagerten Vliesteile oder Fasern bereichsweise unterschiedliche Mengen an Kunstharzbinder enthalten, was beim Aushärten des Kunstharzbinders zu Bereichen mit unterschiedlicher Bindung zwischen den Vliesteilen und Fasern und dadurch bedingter, bereichsweise unterschiedlicher Elastizität und davon abhängiger Schallabsorption führt. Wenn aus einer Ablagerung, die bei den bekannten Verfahren notwendigerweise eine über ihrer gesamten Fläche praktisch konstante Dicke aufweist, reliefartig ausgeformte Bauelemente mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke hergestellt werden, dann muss die Ablagerung entsprechend bereichsweise unterschiedlich stark verdichtet werden. Diese unterschiedlich starke Verdichtung erzeugt Bereiche mit unterschiedlicher Materialdichte, was wieder zu Bereichen mit unterschiedlichem Elastizitätsmodul und darum auch unterschiedlicher Schallabsorption führt.
  • In der DE-Patentschrift 1'635'615 wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Herstellen von einschichtigen Wirrfaservliesen mit Füllstoffen beschrieben. Bei diesem Verfahren werden die auf einem Förderband abgelegten Textilfasern mit einem Kunstharzpulver und mit mineralischen Füllstoffen überstreut um anschliessend zur Durchmischung durch eine erste Wirbelzone geschleudert zu werden. Die derart erhaltene Vliesschicht wird ein zweites Mal mit pulverförmigen Bindeharz- und Zusatzstoffen bestreut und wiederum einer Wirbelzone zugeführt. Wegen den spezifischen Strömungsverhältnissen in den Wirbelzonen muss auf die Dichteverteilung der einzelnen Fliesskomponenten genau geachtet werden. Mit einer solchen Anlage lässt sich kein wesentlicher Einfluss nehmen auf das Mischungsverhältnis und die lokale Verteilung der einzelnen Materialien wie dies insbesondere bei der Herstellung geformter Bauelemente von wesentlicher Bedeutung ist. Die erzielte Durchmischung und Dichteverteilung ist nicht in genügender Weise kontrollierbar.
  • In der FR-Patentanmeldung 2'439'082 wird eine Vorrichtung beschrieben, mit welcher aus Zellulosefasern unter Verwendung von thermoplastischen und duroplastischen Bindern Faservliese hergestellt werden können. Dabei werden die Zellulosefasern (bspw. Altpapierfasern) zusammen mit den Bindemitteln und allfälligen flammhemmenden Zusatzstoffen in einen Mischturm gegeben und einem Reisswolf zugeführt, bevor diese auf einem Transportband abgelegt werden. Das derart erzeugte Zellulosevlies wird anschliessend durch einen Ofen geführt, in welchem die thermoplastischen Faser geschmolzen werden. Die weitere Verarbeitung und insbesondere Verfestigung der duroplastischen Bindemittel wird in konventioneller Weise während des Pressvorgangs durchgeführt. Auch diese Vorrichtung eignet sich nicht zur Herstellung von geformten Bauelementen, welche auch bei lokal stark schwankender Formgebung (Krümmung, Dicke, etc.) weiterhin alle gewünschten physikalischen Eigenschaften (Dichte, Festigkeit, etc.) aufweisen.
  • Der vorliegenden Erfindung lag darum die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines geformten Bauelements zu schaffen, bei dem eine Entmischung von Faserteilen oder Fasern und Kunstharzbinder praktisch nicht möglich ist und das auch ermöglicht, ein reliefartig geformtes Bauelement mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke, aber praktisch in allen Bereichen gleichmässiger Materialdichte herzustellen.
  • Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Kunstharzbinder nach dem Aufstreuen bzw. Aufsprühen und vor dem Zerteilen des Faservlieses vorgehärtet und das mit dem vorgehärteten Kunstharzbinder gebundene Faservlies vor dem Einführen in den Turm in Faserbündel oder Flocken zerteilt wird.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht das grossflächige Ablegen von Fasermaterial mit praktisch gleichmässiger Dicke und ebensolcher Verteilung des Kunstharzbinders.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens werden zum Herstellen von Bauelementen mit Bereichen unterschiedlicher Dicke und in allen Bereichen gleichmässiger Materialdichte die Flocken des zerteilten Faservlieses zu einer Ablagerung mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke abgelegt.
  • Diese bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens ermöglicht, mit einer entsprechend ausgebildeten Matrize und/oder Patrize reliefartig geformte Bauelemente mit unterschiedlicher Dicke und praktisch in allen Bereichen gleicher Materialdichte herzustellen. Weil bei einem Bauelement aus kunstharzgebundenem Fasermaterial die Materialdichte den Durchströmwiderstand für Luft und den Elastizitätskoeffizienten beeinflusst, von denen wiederum die Schallabsorption bzw. die Schalldämmung abhängig ist, ermöglicht diese Ausführungsform des Verfahrens auch, Bauelemente mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke und praktisch in allen Bereichen gleicher optimierter Schallabsorption und -dämmung herzustellen.
  • Eine bevorzugte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens enthält ein Fasermagazin und eine Ladeeinrichtung, die die Fasern zur Vliesbildung auf ein Transportband ladet, eine Streu- oder Sprüheinrichtung, die einen entsprechend aufbereiteten Kunstharzbinder auf das Vlies streut bzw. sprüht, eine Transporteinrichtung, die das mit dem Kunstharzbinder versetzte Vlies zu einer Reisstrommel führt, deren Ausgang mit der Einlassöffnung eines Turms zum Ablegen der Teile des zerrissenen Faservlieses verbunden ist, und mit einer Matrize, die zum Ablegen der Teile unterhalb oder am unteren Ende des Turms angeordnet ist, sowie mit einer zum Aufsetzen auf die mit den Teilen belegte Matrize vorgesehene Patrize, welche Matrize und welche Patrize Perforierungen aufweisen, wovon die Perforierungen der Matrize während des Ablegens der Teile mit einer Unterdruckquelle und die Perforierungen der Patrize nach dem Aufsetzen auf die Matrize zum Einleiten eines Heissluftstroms vorgesehen sind und ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einrichtung zum Aufstreuen oder Aufsprühen des Kunstharzbinders und der Reisstrommel eine Einrichtung zum Vorhärten des Kunstharzbinders angeordnet und die Reisstrommel zum Zerreissen des mit dem vorgehärteten Kunstharzbinders gebundenen Faservlieses in Faserbündel oder Flocken eingestellt ist.
  • Nachfolgend werden das erfindungsgemässe Verfahren und eine zu dessen Ausführung geeignete Vorrichtung mit Hilfe der Figuren beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 und 2
    das Prinzipschema einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens,
    Fig. 3
    die Prinzipskizze einer ersten Ausführungsform des Turms zum Ablegen von mit einem Kunstharzbinder gebundenen Faserflocken und
    Fig. 4
    die Prinzipskizze einer zweiten Ausführungsform dieses Turms.
  • Eine zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens geeignete Vorrichtung ist schematisch in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Diese Vorrichtung enthält ein Magazin 10 für die zu verarbeitenden Fasern. Dem Magazin ist eine Ladeeinrichtung 11 zugeordnet, die mehrere Transportbänder enthält, und ein Flügelrad, das die zugeführten Fasern durch einen Schacht auf das Speiseband 12 einer Karde 13 ablegt. Weiter ist eine Zuteileinrichtung 14 vorgesehen mit einem Vorratsbehälter für feinkörniges, duroplastisch härtbares, als Kunstharzbinder geeignetes Material und mit einer Transportschnecke zur dosierten Zuführung dieses Materials in den Bereich eines Kardeneinlaufs. Die Karde 13 ist in einem Gehäuse 16 eingeschlossen, und es ist ein erstes Gebläse 17 vorgesehen, das Luft aus dem Bereich des Kardenauslaufs absaugt und über eine Rohrleitung mit einem Zyklon 18 verbunden ist, dessen Ausgang an den Kardeneinlauf führt. Im Kardenauslauf ist ein weiteres Transportband 19 angeordnet, dass das von der Karde abgenommene und mit dem feinkörnigen, duroplastisch härtbaren Material durchsetzte Faservlies zu einem Durchlaufofen 21 transportiert. Das Transportband läuft an einer Vorratsrolle 20 vorbei, die einen Wickel aus einem nichtgewebten textilen Verbundstoff (non-woven) trägt, mit dem das Transportband beim Vorbeilauf belegt wird. Dem Ausgang des Durchlaufofens benachbart ist ein Magazin 22 mit in senkrechter Richtung verschiebbaren Umlenkwalzen aufgestellt. Am Ausgang des Magazins sind zwei reibungsschlüssig umlaufende Transportbänder 23 angeordnet, zwischen denen das Faservlies erfasst und an den Einlauf eines Reisswolfs 24 weitergeleitet wird. Der Reisswolf ist über einem Rieselturm 26 angeordnet, unter dessen unterem Ende ein zum Aufsetzen einer Matrize 27 geeigneter Träger 28 befestigt ist. Die zum Aufsetzen der Matrize vorgesehene Oberseite des Trägers weist Bohrungen auf, die in einen Hohlraum führen, der über eine Rohrleitung mit einem zweiten Gebläse 29 verbunden ist.
  • Beim Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird das Fasermagazin 10 mit textilen Fasern und vorzugsweise mit Reisswolle gefüllt, die durch Zerfasern von Textilabfällen aus Spinnereien, Webereien, Wirkereien, Schneidereien und aus Haushalten gewonnen wurde. Die Fasern werden von der Ladeeinrichtung 11 aus dem Magazin über das Flügelrad und den Sinkschacht auf das Speiseband 12 gestreut und von diesem zur Karde 13 geführt. Dem Kardeneinlauf benachbart endet der Auslass der Zuteileinrichtung 14 für das feinkörnige, duroplastisch härtbare Material, das in das auf der Karde zu bildende Faservlies eingestreut wird. Das Faservlies wird nach der Abnahme von der Karde an das weitere mit dem textilen Verbundstoff belegte Transportband 19 übergeben, das das Vlies zum Einlauf des Ofens 21 führt. Das Gebläse 17 saugt in seine Ansaugöffnung Luft aus der Umgebung der Karde und mit dieser auch den Teil des feinkörnigen Materials, der nicht in das Faservlies eingelagert wurde oder während der Drehung der Karde oder bei der Uebergabe des Vlieses von der Karde auf die Transportbahn aus dem Vlies herausfällt. Das Gebläse transportiert die angesaugte Luft und das feinkörnige Material zum Zyklon 18, wo das Material von der Luft getrennt und zur neueren Verwendung wieder an den Auslass der Zuteileinrichtung geführt wird. Im Durchlaufofen 21 wird das Vlies mit dem eingelagerten Material auf eine mittlere Temperatur erwärmt, bei der das duroplastisch härtbare Material erweicht und die Fasern des Vlieses miteinander und mit dem textilen Verbundstoff verklebt, ohne dass es polymerisiert oder aushärtet.
  • Das Vlies mit den verklebten Fasern wird dann in das Magazin 22 gezogen, wobei es abkühlt und das vorgängig im Ofen erweichte feinkörnige Material wieder verfestigt wird und in dem zugleich Unterschiede in der Durchzuggeschwindigkeit des Vlieses ausgeglichen werden. Im Reisswolf wird das Vlies mitsamt dem textilen Verbundstoff erneut geöffnet, wozu der Reisswolf derart eingestellt ist, dass keine einzelnen Fasern, sondern aus wenigen miteinander verklebten Fasern bestehende Faserbündel oder Flocken entstehen. Die Faserbündel fallen in den Turm 26, wo sie unter der Wirkung des eigenen Gewichts und der vom Lüfter 29 erzeugten schwachen Luftströmung nach unten sinken, um auf der Matrize 27 eine homogene Ablagerung zu bilden, die von der durch die Bohrungen in der Matrix gesaugten Luft geringfügig verdichtet wird.
  • Sobald eine ausreichend dicke Ablagerung erzeugt ist, wird die Matrize von der Trägerkonstruktion abgehoben oder seitlich ausgeschwenkt. Bei der Herstellung von Bauelementen mit einem steil aufragenden seitlichen Bord ist es möglich, dass die auf dem entsprechenden Innenrand der Matrize abgelagerten Faserbündel beim Einführen der Patrize nach unten zusammengeschoben werden und dadurch die angestrebte Verteilung der Faserbündel gestört wird. Um letzteres zu vermeiden, wird vorzugsweise ein Vorformwerkzeug 31 verwendet, das die am aufragenden Innenrand abgelagerten Faserbündel seitlich gegen den Rand drückt und vorverdichtet, so dass die Ablagerung beim Aufsetzen der Patrize 32 nicht mehr nach unten zusammengeschoben werden kann. Auf die Matrize wird sodann eine Patrize aufgesetzt, die die Ablagerung auf die gewünschte Enddicke und mit der gewünschten Form verdichtet. Matrize, Patrize und die eingeschlossene Faserablagerung werden dann in einer (nicht gezeigten) heizbaren Presse unter geeignetem Druck und bei geeigneter Temperatur erwärmt, bis das Kunststoffmaterial zu einem Duroplast polymerisiert ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Turm 40 verwendet, der eine Mehrzahl in unterschiedlicher Höhe und über dem Umfang verteilter Leitflächen (41, 42; 43, 44, 45) aufweist, wie es schematisch in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Leitflächen ermöglichen, die im Turm absinkenden Faserbündel in bestimmte Richtungen zu lenken und auf diese Weise Ablagerungen mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke zu erzeugen. Dabei versteht sich, dass die Leitflächen für die Herstellung von einfachen Bauelementen in grossen Stückzahlen einfacherweise fest eingebaut und für die Herstellung von Bauelementen mit sehr starker reliefartiger Ausformung vorzugsweise beweglich angeordnet sind, um das Nachstellen der Richtung der Flächen zu ermöglichen und damit das Korrigieren von Fabrikationsparametern.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sinken die Faserbündel nicht frei im gesamten Querschnitt des Turms auf die Matrize ab, sondern werden in ein flexibles Rohr 50 mit relativ engem Querschnitt eingeleitet, wie es schematisch in Fig. 4 gezeigt ist. Zum Erzeugen von Ablagerungen mit unterschiedlicher Schichtdicke ist die Auslassöffnung 51 des Rohrs mit einer Führungseinrichtung 52 bewegungsverbunden, die die Auslassöffnung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit über die zum Ablagern von Faserbündeln vorgesehene Fläche der Matrize führt. Die Führungseinrichtung kann dazu von einer mechanischen und beispielsweise mit Nockenscheiben ausgerüsteten oder auch von einer elektronisch-numerisch arbeitenden Steuereinrichtung 53 gesteuert werden.
  • Um mit einem Turm der beschriebenen Art Ablagerungen mit unterschiedlicher Dicke zu erzeugen, kann einfacherweise eine Matrize mit Bohrungen unterschiedlichen Durchmessers verwendet werden. Durch diese Bohrungen werden dann dem Durchmesser entsprechende unterschiedliche Luftmengen eingesaugt, was die Ablagerung unterschiedlicher Mengen an Faserbündeln zur Folge hat.
  • Zur Herstellung von Bauelementen für die Innenverkleidung von Automobilen werden vorzugsweise im Reisswolf aus textilen Abfällen gewonnene textile Fasern verwendet, denen keine oder nicht mehr als 50% synthetische Fasern zugesetzt sind. Bewährte feinkörnige und zum duroplastischen Härten brauchbare Materialien sind beispielsweise phenolhaltige Harze. Das Gewichtsverhältnis von Faserwerkstoff zu feinkörnigem Material beträgt etwa 2:1. Die Dicke einer mittleren Ablagerung auf der Matrize beträgt vor dem Aufsetzen der Patrize beispielsweise zwischen 50-100 mm, welche Ablagerung nach dem Pressen und Aushärten des Kunstharzbinders Bauelemente mit Dicken zwischen 5 bis 50 mm und einem Elastizitätsmodul zwischen 1 bis 10 N/cm² ergibt.
  • Der Pressdruck sowie die zum duroplastischen Aushärten des Kunststoffbinders erforderliche Temperatur und Zeit sind von der Dicke der Ablagerung und der Art des verwendeten Kunstharzbinders abhängig. Deren richtige Auswahl liegt im Bereich fachmännischen Könnens, weshalb diese hier nicht weitter erläutert werden.
  • Das neue Verfahren und die zu dessen Ausführung verwendete Vorrichtung ermöglichen eine bisher nicht erreichbare Gleichmässigkeit der Mischung von Fasermaterial und Kunststoffkleber. Die Verwendung eines feinkörnigen und vorpolymerisierten Binders hat gegenüber einem flüssigen Bindemittel den Vorteil, dass weder der Kleber noch vom Kleber "benetzte" Fasern oder Faserbündel an den Innenwänden oder Rändern irgendeiner Einrichtung der Vorrichtung hängenbleiben und insbesondere die Bohrungen in der Matrize mit ihrem relativ kleinen Durchmesser verstopfen. Es wurde bereits erwähnt, dass durch das Vorpolymerisieren des pulverförmigen Kunstharzbinders Verluste an Bindemittel insbesondere im Turm und beim duroplastischen Härten in einem Heissluftstrom vermieden werden können.
  • Bei noch einer weiteren Ausführungsform des beschriebenen Verfahrens wird das Transportband 19, das das Faservlies von der Karde zum Durchlaufofen 21 führt, mit einem dünnen, nichtgewebten, textilen Verbundstoff (non-woven) belegt. Dieser Verbundstoff wird mit dem aufliegenden Vlies in den Durchlaufofen eingeführt und dabei mit dem Vlies verklebt. Der Verbundstoff wird dann mitsamt dem aufliegenden Vlies im Reisswolf geöffnet, so dass mit den Fasernbündeln auch Teile des Verbundstoffs auf der Matrize abgelagert werden und schliesslich einen Teil des herzustellenden Bauelements bilden.

Claims (13)

  1. Verfahren zum Herstellen eines geformten Bauelements aus kunstharzgebundenem Fasermaterial, wobei auf ein Vlies aus reinen oder zum überwiegenden Teil Naturfasern ein feinkörniger oder fliessfähiger Kunstharzbinder aufgestreut bzw. aufgesprüht und das mit dem Kunstharzbinder versetzte Vlies zerteilt wird, wonach die Teile in einem Turm (26) auf eine zu einer Formpresse gehörenden perforierten Matrize (27) abgelagert und mittels eines durch die Perforierungen gesaugten Luftstroms auf der Matrize (27) vorverdichtet werden und zur Bildung formbeständiger geformter Bauelemente der Kunstharzbinder nach dem Aufsetzen und Anpressen einer gleichfalls perforierten Patrize mittels eines durch die Perforierungen in der Patrize (32) und der Matrize (27) geleiteten Heissluftstroms ausgehärtet wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Kunstharzbinder nach dem Aufstreuen bzw. Aufsprühen und vor dem Zerteilen des Faservlieses vorgehärtet
    und das mit dem vorgehärteten Kunstharzbinder gebundene Faservlies vor dem Einführen in den Turm (26) in Faserbündel oder Flocken zerteilt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Faservlies vor dem Aufstreuen oder Aufsprühen des Kunstharzbinders auf einen aus einem nichtgewebten textilen Verbundstoff gebildeten bahnförmigen Träger aufgebracht wird,
    welcher Träger beim Vorhärten des Kunstharzbinders mit dem Vlies verbunden und mit diesem in Flocken zerteilt und auf der Matrize (27) abgelegt wird, um einen integralen Teil des Bauelements zu bilden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen von Bauelementen mit Bereichen unterschiedlicher Dicke und in allen Bereichen gleichmässiger Materialdichte die Flocken des zerteilten Faservlieses mit bereichsweise unterschiedlicher Dicke auf der Matrize (27) abgelegt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Herstellen von Bauelementen mit optimaler Schallabsorption und -dämmung die unterschiedliche Dicke der Ablegebereiche entsprechend dem angestrebten Durchströmwiderstand für Luft und Elastizitätsmodul gesteuert wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Verwendung einer Matrize (27) mit stark geneigter Umrandung auf dieser Umrandung abgelagerte Flocken an die Umrandung angedrückt werden, bevor die Patrize (32) aufgesetzt wird.
  6. Vorrichtung zum Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Fasermagazin (10) und einer Ladeeinrichtung (11), die die Fasern zur Vliesbildung auf ein Transportband (12) ladet, einer Streu- oder Sprüheinrichtung (14), die einen entsprechend aufbereiteten Kunstharzbinder auf das Vlies streut bzw. sprüht, eine Transporteinrichtung (19), die das mit dem Kunstharzbinder versetzte Vlies zu einer Reisstrommel (24) führt, deren Ausgang mit der Einlassöffnung eines Turms (26) zum Ablegen der Teile des zerrissenen Faservlieses verbunden ist, und mit einer Matrize (27), die zum Ablegen der Teile unterhalb oder am unteren Ende des Turms angeordnet ist, sowie mit einer zum Aufsetzen auf die mit den Teilen belegte Matrize vorgesehene Patrize (32), welche Matrize und welche Patrize Perforierungen aufweisen, wovon die Perforierungen der Matrize während des Ablegens der Teile mit einer Unterdruckquelle (29) und die Perforierungen der Patrize nach dem Aufsetzen auf die Matrize zum Einleiten eines Heissluftstroms vorgesehen sind,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Einrichtung (14) zum Aufstreuen oder Aufsprühen des Kunstharzbinders und der Reisstrommel (24) eine Einrichtung (21, 22) zum Vorhärten des Kunstharzbinders angeordnet und die Reisstrommel (24) zum Zerreissen des mit dem vorgehärteten Kunstharzbinders gebundenen Faservlieses in Faserbündel oder Flocken eingestellt ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablegen der den vorgehärteten Kunstharzbinder enthaltenden Flocken in Bereichen mit unterschiedlicher Dicke im Turm (40) entsprechend angeordnete Leitflächen (41, 42, 43, 44, 45) vorgesehen sind.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablegen der den vorgehärteten Kunstharzbinder enthaltenden Flocken in Bereichen mit unterschiedlicher Dicke im Turm (40) bewegbare Leitflächen (43, 44, 45) angeordnet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablegen der den vorgehärteten Kunstharzbinder enthaltenden Flocken in Bereichen mit unterschiedlicher Dicke der Turm als Führungsrohr (50) ausgebildet ist, dessen Auslassöffnung (51) über der Matrize seitlich verschwenkbar ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Leitflächen (43, 44, 45) bzw. die Verschiebung der Auslassöffnung (51) des Führungsrohrs (50) programmgesteuert ist.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablegen der den vorgehärteten Kunstharzbinder enthaltenden Flocken in Bereichen mit unterschiedlicher Dicke der Saugluftstrom durch die Perforierungen der Matrize (27) bereichsweise auf unterschiedliche Werte einstellbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen unterschiedlicher Werte des Saugluftstroms durch die Perforierungen der Matrize (27) diese Perforierungen unterschiedlich grosse Querschnitte aufweisen.,
  13. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Transporteinrichtung (19) benachbart eine Vorratsrolle (20) mit einem zum Belegen der Transporteinrichtung vorgesehenen, nicht gewebten textilen Verbundstoff angeordnet ist.
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