EP0507731B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines fibrösen Formteils - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines fibrösen Formteils Download PDF

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EP0507731B1
EP0507731B1 EP92810208A EP92810208A EP0507731B1 EP 0507731 B1 EP0507731 B1 EP 0507731B1 EP 92810208 A EP92810208 A EP 92810208A EP 92810208 A EP92810208 A EP 92810208A EP 0507731 B1 EP0507731 B1 EP 0507731B1
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moulded
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blanks
article blanks
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EP92810208A
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Othmar Weibel
Willi Haeseker
Giovanni Ghigliotti
Michele Vescera
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Matec Holding AG
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Matec Holding AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/10—Moulding of mats
    • B27N3/14—Distributing or orienting the particles or fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00—Manufacture of non-flat articles

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing fibrous press-molded parts, such as those used in automobile construction, in which suitable material components, in particular fibers, binders and additives, are fed into a feed channel by means of a first device, in which the supplied material components are deposited on a transport device by means of a second device for forming a molded part blank, in which the deposited molded blank is fed to a heating device in which the molded blank is subjected to a heat treatment for predrying and condensing the binders, in order then to be pressed into a preform in a preform press, in which the preform is fed to a molding press and in which a press molding is produced from the preform, and an apparatus for performing this method.
  • suitable material components in particular fibers, binders and additives
  • Such methods and devices are mainly used in the automotive industry, which uses such molded parts for the interior of vehicles.
  • the good sound and heat insulating properties of these fibrous molded parts are particularly suitable for this.
  • these molded parts Areas with different thickness and same density or same thickness and different density or different thickness and different density.
  • the materials to be processed are placed evenly on a conveyor belt in order to initially produce a nonwoven fabric with a constant thickness and constant density.
  • This prefabricated nonwoven fabric is then passed through a contour device with which any relief shapes are cut out of the nonwoven fabric, milled, sawn and / or suctioned off. With this contour-imparting treatment of the nonwoven, molded parts can be produced which come close to the above-mentioned requirements.
  • each new contour to be shaped also requires a change in the contour tools, be it cutting rollers, contour saws or milling head arrangements. These tool changes are expensive and mean that molded parts are only manufactured in large quantities and large stocks have to be accepted.
  • the preforming press or in the molding press can be loaded simultaneously with the present invention and the production of the molded parts can thus be carried out more quickly and cost-effectively .
  • controllable depositing device is connected to a control device which coordinates the individual devices required for the manufacturing process in order to optimally utilize the respective molding presses.
  • control device which coordinates the individual devices required for the manufacturing process in order to optimally utilize the respective molding presses.
  • speed of the supplied material components and their composition can be varied, the transport speed and the residence time in the heating device or in the feed can be varied.
  • seizures are simultaneously used for different molded parts and the controllable depositing device is controlled in such a way that a molded part blank corresponding to the press mold is deposited for a specific press.
  • the present invention allows a quick and individual production of molded blanks and leads to one flexible and optimally utilizable, ie cost-effective manufacturing plant. Any defective moldings detected during quality control, or fragments or cutting remnants can be put back into the feed device and used again in the present invention without additional effort.
  • the system 1 shown in FIG. 1 for carrying out the method according to the invention has a first device 2.
  • This device 2 comprises a container 3 for holding suitable raw materials, in particular fibrous materials with predominantly organic fibers, ie cotton, sisal, banana fibers etc., and a shredder 4 in which this raw material is broken up according to the requirements.
  • This first device 2 also has an inlet 5 through which powdered binders and additives are added to the fibers.
  • These are essentially resin compounds of the type usually used and well known to those skilled in the art.
  • Can be used as additives materials containing chitin are also suitable. These materials give the end products their inherent stability and are extremely lightweight.
  • the device 2 conveys the material components mixed in the desired composition into a feed channel 6, which can be moved like a trunk at its outer end.
  • the shredder 4 is equipped with an adjustable roller in order to be able to adjust the delivery quantity and the nature of the raw material.
  • the first device 2 is provided with control mechanisms, for example flaps, in order to regulate the desired air-fiber-resin mixture and its feed rate in the feed channel 6.
  • the trunk-like end of the feed channel 6 is held and guided by a controllable arm 7 of the controllable depositing device 8.
  • This arm moves the trunk-like end of the feed channel in a predetermined manner over a predetermined area of the transport device 9 in order to form a fiber material-like depot 11, in short a molded part blank, which corresponds to a desired geometric distribution.
  • the outlet opening of the feed channel 6 is shaped and equipped accordingly.
  • the material to be processed can also be deposited in an appropriately dimensioned drip tray.
  • these shells suitably have deep-drawn bottom contours.
  • the laying surface on which the molded part blanks 11 are built is permeable to air and, as part of the second device 12, lies above a suction device 13 which the fiber material is held in its stored contour.
  • the transport device 9 shown in the present FIG. 1 essentially comprises a conveyor belt 14, with which the deposited fiber material forming the blank 11 is brought to a heating device 15.
  • the binders in particular phenolic resins, are condensed.
  • This heat treatment i.e. Temperature control and duration depends essentially on the composition of the binders used and is known to the person skilled in the art, for example from EP-A-76429.
  • This treatment is controlled by a control device 18 coupled to the controllable depositing device 8.
  • the vapors produced during this treatment are usually collected in a fume cupboard 16 and carried away.
  • the molded part blanks 11 treated in this way are then fed to a preform press 17 and are compacted, preformed and fixed in a known manner therein using hot steam to form a preform.
  • the production system 1 shown in the present FIG. 1 has two molding presses 19 which form the desired molds 21 from the preforms. These presses preferably have cutting tools on their periphery in order to cut off any protruding edges of the molded parts.
  • the transport device comprises a rotatable one Transport table on which several blanks 11 can be placed.
  • This carousel-like transport table essentially serves for the coordinated loading of the molding presses and, according to the invention, is coupled to the controllable depositing device 8 via the control device 18.
  • their controls are also connected in a suitable manner to the control device 18.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung fibröser Pressformteile, wie sie im Automobilbau verwendet werden, bei welchem geeignete Werkstoffkomponenten, insbesondere Fasern, Bindemittel und Zusatzstoffe mittels einer ersten Vorrichtung in einen Zuführkanal eingespeist werden,
    bei welchem die zugeführten Werkstoffkomponenten mittels einer zweiten Vorrichtung zum Bilden eines Formteil-Rohlings auf eine Transportvorrichtung abgelegt werden,
    bei welchen der abgelegten Formteil-Rohling einer Heizvorrichtung zugeführt wird, in welcher der Formteil-Rohling zur Vortrocknung und Kondensation der Bindemittel einer Hitzebehandlung unterworfen wird, um anschliessend in einer Vorformpresse zu einem Vorformling gepresst zu werden,
    bei welchem der Vorformling einer Formpresse zugeführt wird, und in welcher aus dem Vorformling ein Pressformteil erzeugt wird,
    sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
  • Solche Verfahren und Vorrichtungen finden ihre Verwendung im wesentlichen in der Automobilindustrie, welche solche Pressformteile für die Innenausstattung der Fahrzeuge einsetzt. Die guten schall- und wärmeisolierenden Eigenschaften dieser faserigen Formteile sind dafür besonders geeignet. Um den spezifischen geometrischen, akustischen und Festigkeits-Anforderungen gerecht zu werden, weisen diese Formteile Bereiche mit unterschiedlicher Dicke und gleicher Dichte oder gleicher Dicke und unterschiedlicher Dichte oder unterschiedlicher Dicke und unterschiedlicher Dichte auf.
  • Bei bekannten Verfahren werden die zu verarbeitenden Werkstoffe gleichmässig auf ein Transportband abgelegt, um vorerst ein Faservlies mit konstanter Dicke und konstanter Dichte herzustellen. Dieses vorgefertigte Faservlies wird anschliessend durch eine Kontur-Vorrichtung geführt, mit welcher beliebige Reliefformen aus dem Faservlies herausgeschnitten, gefräst, gesägt und/oder abgesaugt werden. Mit dieser konturgebenden Behandlung des Faservlieses können Pressformteile erzeugt werden, welche den obengenannten Anforderungen nahekommen.
  • Diese bekannten Verfahren weisen jedoch verschiedene Nachteile auf. Insbesondere werden durch die konturgebende Behandlung des Faservlieses grosse Abfallmengen erzeugt, die in der Regel nicht wieder zurückgeführt werden, da die Herstellung der Faservliese und die Herstellung der Pressformteile in voneinander unabhängigen Betrieben vorgenommen werden.
  • Ausserdem erfordert jede neu zu formende Kontur auch eine Aenderung der Konturwerkzeuge, seien das Schneidwalzen, Kontursägen oder Fräskopfanordnungen. Diese Werkzeugänderungen sind teuer und führen dazu, dass Pressformteile nur in hohen Stückzahlen hergestellt werden und hohe Lagerbestände in Kauf genommen werden müssen.
  • Es ist deshalb das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Verfahren überwindet. Insbesondere ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, ein kostengünstiges und flexibles Verfahren zu schaffen, welches a priori keine Abfälle erzeugt, welches für die Herstellung verschieden gestalteter Formteile keine neuen Kontur-Werkzeuge benötigt und eine optimale Auslastung der gesamten Anlage ermöglicht.
  • Dieses Ziel wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 5 erreicht, und insbesondere dadurch, dass die Herstellung der Faservliesrohlinge und der Pressformteile in geeigneter Weise kombiniert wird. Erfindungswesentlich ist dabei eine steuerbare Ablegevorrichtung, mit welcher nicht ein gleichmässig verteiltes Faservlies erzeugt wird, sondern ein dem zu fabrizierenden Formteil entsprechend geformter Rohling abgelegt wird. Dieser reliefartig abgelegte Rohling wird ohne Zwischenlagerung vorverfestigt und kann an Ort und Stelle in seine endgültige Form gepresst werden.
  • Da die Zeitdauer zum Ablegen eines Formteil-Rohlings wesentlich kürzer ist als die Verweilzeit der Rohformlinge in der Heizvorrichtung, der Vorformpresse oder in der Formpresse, lassen sich mit der vorliegenden Erfindung gleichzeitig mehrere Pressen beschicken und kann damit die Fertigung der Pressformteile schneller und kostengünstiger ausgeführt werden.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung ist die steuerbare Ablegevorrichtung mit einer Kontrollvorrichtung verbunden, welche die einzelnen für das Fertigungsverfahren benötigten Vorrichtungen miteinander koordiniert, um die jeweiligen Formpressen optimal auszulasten. Beispielsweise kann damit die Geschwindigkeit der zugeführten Werkstoffkomponenten und deren Zusammensetzung variiert werden, kann die Transportgeschwindigkeit und die Verweilzeit in der Heizvorrichtung oder den Fressen variiert werden.
  • Damit wird das kostenverursachende Zwischenlagern von vorgefertigten oder fertigen Vorformlingen vermieden.
  • In einer weiteren Ergänzung des erfindungsgemässen Fertigungsverfahrens werden gleichzeitig Fressen für verschiedene Formteile verwendet und wird die steuerbare Ablegevorrichtung derart gesteuert, dass für eine bestimmte Presse ein der Pressform entsprechender Formteil-Rohling abgelegt wird.
  • Als besonders geeignet für die gezielte Beschickung der Pressen erweist sich die Verwendung eines oder mehrerer karussellartiger Transporttische. Dabei werden die Formteil-Rohlinge auf diesem karussellartigen Transporttisch abgelegt und im Takt entweder direkt für die Wärmebehandlung durch eine Heizvorrichtung geführt oder individuell zu einer für die weitere Behandlung freistehende oder frei werdende Fertigungskolonne gedreht.
  • Die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens sind unmittelbar ersichtlich und liegen insbesondere darin, dass bei der Fertigung von für die Automobilindustrie geeigneten fibrösen Pressformteile keine Spezialwerkzeuge für die Konturierung der Formteil-Rohlinge benötigt werden und auch keine Werkstoffabfälle aus dieser Fertigungstufe anfallen.
  • Die vorliegende Erfindung erlaubt eine rasche und individuelle Anfertigung von Formteil-Rohlingen und führt zu einer flexiblen und optimal auslastbaren, d.h. kostengünstig arbeitenden Fertigungsanlage. Allfällige bei der Qualitätskontrolle detektierte fehlerbehaftete Formlinge, oder Bruchstücke oder Zuschneidreste können bei der vorliegenden Erfindung ohne Mehraufwand wieder in die Einspeisevorrichtung gegeben und wieder verwendet werden.
  • Weitere bevorzugte Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der weiteren Beschreibung und insbesondere aus den vorliegenden Ansprüchen.
  • Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und mit Hilfe der beiliegenden Figur näher erläutert werden.
    • Fig. 1
    zeigt eine räumliche Darstellung einer erfindungsgemässen Vorrichtung in ihrer einfachsten Ausführungsform.
  • Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage 1 zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist eine erste Vorrichtung 2 auf. Diese Vorrichtung 2 umfasst einen Behälter 3 für die Aufnahme von geeigneten Rohmaterialien, insbesondere Faserstoffe mit vorwiegend organischen Fasern, d.h. Baumwoll-, Sisal-, Bananenfasern etc., und einen Reisswolf 4, in welchem dieses Rohmaterial den Anforderungen entsprechend fein aufgebrochen wird. Diese erste Vorrichtung 2 weist auch einen Einlass 5 auf, durch welchen den Fasern pulverförmige Bindemittel und Zusatzstoffe beigemischt werden. Dabei handelt es sich im wesentlichen um Harzverbindungen, wie sie üblicherweise verwendet werden und dem Fachmann auf diesem Gebiet hinlänglich bekannt sind. Als Zusatzstoffe können auch chitinhaltige Materialien in Frage kommen. Diese Materialien verleihen den Endprodukten ihre Eigenstabilität und sind ausserordentlich leichtgewichtig. Die Vorrichtung 2 fördert die in gewünschter Zusammensetzung gemischten Werkstoffkomponenten in einen Zuführkanal 6, welcher an seinem äusseren Ende rüsselartig bewegbar ist. Es versteht sich, dass der Reisswolf 4 mit einer verstellbaren Walze ausgerüstet ist, um die Fördermenge und Beschaffenheit des Rohmaterials einstellen zu können. Ebenso ist die erste Vorrichtung 2 mit Regelmechanismen, beispielsweise Klappen, versehen, um das gewünschte Luft-Faser-Harz-Gemisch und dessen Zuführgeschwindigkeit im Zuführkanal 6 zu regeln.
  • Das rüsselartige Ende des Zuführkanals 6 wird von einem steuerbaren Arm 7 der steuerbaren Ablegevorrichtung 8 gehalten und geführt. Dieser Arm bewegt das rüsselartige Ende des Zuführkanals in vorbestimmter Weise über einer vorgegebenen Fläche der Transportvorrichtung 9, um ein fasergebirgsartiges, einer gewünschten geometrischen Verteilung entsprechendes Faserwerkstoffdepot 11, kurz einen Formteil-Rohling, zu bilden. Es versteht sich, dass die Austrittsöffnung des Zuführkanals 6 entsprechend geformt und ausgerüstet ist.
  • Hilfsweise kann das zu verarbeitende Material auch in einer entsprechend dimensionierten Auffangschale deponiert werden. In einer weiterführenden Ausformung weisen diese Schalen in geeigneter Weise tiefgezogene Bodenkonturen auf.
  • Die Ablegefläche, auf welcher die Formteil-Rohlinge 11 aufgebaut werden, ist luftdurchlässig und liegt als Teil der zweiten Vorrichtung 12 über einer Ansaugvorrichtung 13, mit welcher das Fasergut in seiner abgelegten Kontur festgehalten wird.
  • Die in der vorliegenden Fig. 1 dargestellte Transportvorrichtung 9 umfasst im wesentlichen ein Förderband 14, mit welchem das den Rohling 11 bildende abgelegte Fasergut zu einer Heizvorrichtung 15 gebracht wird. In dieser Heizvorrichtung 15 werden die Bindemittel, insbesondere phenolische Harze, kondensiert. Diese Hitzebehandlung, d.h. Temperaturführung und Dauer, hängt wesentlich von der Zusammensetzung der verwendeten Bindemittel ab und ist dem Fachmann beispielsweise aus der EP-A-76429 bekannt. Diese Behandlung wird über eine mit der steuerbaren Ablegevorrichtung 8 gekoppelten Kontrollvorrichtung 18 gesteuert. Ueblicherweise werden die bei dieser Behandlung anfallenden Dämpfe in einem Abzug 16 aufgefangen und weggeführt.
  • Die derart behandelten Formteil-Rohlinge 11 werden anschliessend einer Vorformpresse 17 zugeführt und darin mittels heissem Dampf in bekannter Weise zu einem Vorformling verdichtet, vorgeformt und fixiert.
  • Die in der vorliegenden Fig. 1 dargestellte Fertigungsanlage 1 weist zwei Formpressen 19 auf, welche aus den Vorformlingen die gewünschten Pressformen 21 formen. Vorzugsweise weisen diese Pressen an ihrer Peripherie Schneidwerkzeuge auf, um allfällig überstehende Ränder der Formteile abzuschneiden.
  • In einer bevorzugten und nicht näher dargestellten Ausführungsform umfasst die Transportvorrichtung einen drehbaren Transporttisch, auf welchem mehrere Rohlinge 11 abgelegt werden können. Dieser karussellartige Transporttisch dient im wesentlichen der koordinierten Beschickung der Formpressen und ist erfindungsgemäss über die Kontrollvorrichtung 18 mit der steuerbaren Ablegevorrichtung 8 gekoppelt. Es versteht sich, dass zur optimalen Auslastung der einzelnen Pressen deren Steuerungen ebenfalls mit der Kontrollvorrichtung 18 in geeigneter Weise verbunden sind. Mit der vorliegenden Erfindung und einer entsprechend gebauten Kontrollvorrichtung 18 können problemlos mehrere Formpressen für verschieden gestaltete Pressformteile derart beschickt werden, dass weder für die Ablegevorrichtung noch für die einzelnen Pressen kostenverursachende Standzeiten entstehen.
  • Weiterbildungen des erfindungsgemässen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung liegen im Bereich des gewöhnlichen fachmännischen Handelns und werden hier nicht explizit aufgeführt. Nur beispielsweise soll erwähnt werden, dass zusätzliche Vorrichtungen zum Besprühen der Formteil-Rohlinge oder Nachbehandeln der Pressformteile dem Fachmann bekannt sind und auch für das vorliegende Fertigungsverfahren verwendet werden können.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Fertigung fibröser Pressformteile (21), wie sie im Automobilbau verwendet werden, bei welchem geeignete Werkstoffkomponenten, insbesondere Fasern, Bindemittel und Zusatzstoffe mittels einer ersten Vorrichtung (2) in einen Zuführkanal (6) eingespeist werden,
    bei welchem die zugeführten Werkstoffkomponenten mittels einer zweiten Vorrichtung (12) zum Bilden von Formteil-Rohlingen (11) auf eine Transportvorrichtung (9) abgelegt werden,
    bei welchen die abgelegten Formteil-Rohlinge (11) einer Heizvorrichtung (15) zugeführt werden, in welcher diese Formteil-Rohlinge (11) zur Vortrocknung und Kondensation der Bindemittel einer Hitzebehandlung unterworfen werden, um anschliessend in einer Vorformpresse (17) zu einem Vorformling gepresst zu werden,
    bei welchem der Vorformling einer Formpresse (19) zugeführt wird, in welcher aus dem Vorformling ein Pressformteil (21) erzeugt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die zugeführten Werkstoffkomponenten zur Bildung von den zu fabrizierenden Formteilen entsprechenden reliefartigen Formteil-Rohlingen (11) in dynamischer Weise von einer steuerbaren Ablegevorrichtung (8) an gewünschten Stellen und in gewünschten Mengen abgelegt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass von der steuerbaren Ablegevorrichtung (8) Formteil-Rohlinge (11) für verschieden gestaltete Pressformteile (21) abgelegt werden.
  3. Verfahren gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Ablegevorrichtung (8) eine Kontrollvorrichtung (18) umfasst, mittels welcher die Menge und die Geschwindigkeit der zugeführten Werkstoffkomponenten, die Geschwindigkeiten der Transportvorrichtung (9), der Heizvorrichtung (15), der Vorformpresse (17) und der Formpresse (19) derart kontrolliert und gesteuert werden, dass die Formpresse (19) optimal ausgelastet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Ausschuss-Formlinge, Bruchstücke oder Zuschneidreste der ersten Vorrichtung (2) wieder zugeführt werden.
  5. Vorrichtung zum Ausführen des Verfahrens gemäss Anspruch 1, mit einer ersten Vorrichtung (2) zum Einspeisen geeigneter Werkstoffkomponenten, insbesondere Fasern, Bindemittel und Zusatzstoffe, in einen Zuführkanal (6),
    mit einer zweiten Vorrichtung (12) zum Ablegen der zugeführten Werkstoffkomponenten und zum Bilden von Formteil-Rohlingen (11) auf einer Transportvorrichtung (9), welche zweite Vorrichtung (12) eine steuerbare Ablegevorrichtung (8) zum dynamischen Ablegen der zugeführten Werkstoffkomponenten an gewünschten Stellen und in gewünschten Mengen und zum Bilden von den zu fabrizierenden Formteilen entsprechenden reliefartigen Formteil-Rohlingen (11) umfasst,
    mit mindestens einer Heizvorrichtung (15) zum Kondensieren der Bindemittel und zum Vortrocknen,
    mit mindestens einer Vorformpresse (17) zum Pressen der Rohlinge (11) zu Vorformlingen und
    mit mindestens einer Formpresse (19) zum Erzeugen von Pressformteilen (21).
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Ablegevorrichtung (8) zum Ablegen von Formteil-Rohlingen (11) für verschieden gestaltete Pressformteile (21) geeignet ist und mit einer Kontrollvorrichtung (18) verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportvorrichtung (9) für das Ablegen und Weitergeben der Formteil-Rohlinge (11) mindestens einen karussellartigen Transporttisch umfasst.
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EP0507731A1 EP0507731A1 (de) 1992-10-07
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