EP1623807B1

EP1623807B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Holzwerkstoffkörpers

Info

Publication number: EP1623807B1
Application number: EP05012813A
Authority: EP
Inventors: Manfred Riepertinger
Original assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Current assignee: Fritz Egger GmbH and Co OG
Priority date: 2004-08-06
Filing date: 2005-06-15
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2025-06-15
Also published as: PL1623807T5; DE102004038543B4; EP1623807B2; EP1623807A1; PT1623807E; ATE424980T1; ES2321413T3; ES2321413T5; PL1623807T3; DE502005006792D1; DE102004038543A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoffkörpers, bei dem Holzmaterial zu Holzspänen zerspant wird. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung zum Herstellen eines Holzwerkstoffkörpers mit einem Mittel zum Zerspanen von Holzmaterial zu Holzspänen.
Im Folgenden ist mit dem Begriff Holzwerkstoffkörper ein Körper aus verpressten Holzpartikeln, beispielsweise ein plattenförmiger Körper, insbesondere eine Holzwerkstoffplatte, gemeint. Mit einer Holzwerkstoffplatte im Sinne der Erfindung ist jegliche Form von Partikel- oder Faserplatte wie zum Beispiel mitteldichte Faserplatte (MDF), hochdichte Faserplatte (HDF) oder Faserplatte von sehr geringer Dichte (LDF) gemeint. Auch Spanplatten oder OSB-Platten (Oriented-Strands-Board) fallen unter den Begriff Holzwerkstoffplatte. Es ist auch denkbar, eine Holzwerkstoffplatte aus mehreren, miteinander verklebten Einzelplatten vorzusehen.
Mit dem Begriff Späne sind im Sinne der Erfindung Schnitzel, Späne oder vergleichbare durch Zerspanung hergestellte Partikel jedweder Form und Größe gemeint.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Holzwerkstoffplatten, beispielsweise Spanplatten, aus einer oder mehreren Schichten von mit einem Bindemittel versehenen und verpressten Holzspänen herzustellen. Ein wesentliches Kriterium für die Qualität von insbesondere plattenförmigen Holzwerkstoffkörpern sind deren Festigkeitseigenschaften. Diese hängen wesentlich von der eingesetzten Spangeometrie und der Menge und Art des verwendeten Bindemittels ab. Es liegt auf der Hand, dass größere Späne zu einem besseren Zusammenhalt führen, während Klein- und Kleinstspäne weniger innig ineinander greifen können. Weiter implizieren kleine Späne eine größere, zu beleimende Spanoberfläche als große Späne, weswegen hier der gleiche Bindemittelanteil relativ zum Spangewicht wesentlich schlechtere Festigkeitseigenschaften der fertigen Platte nach sich zieht.
Um nun die Festigkeitseigenschaften einer aus Spänen aufgebauten Platte zu verbessern, ist es aus dem Stand der Technik, beispielsweise der WO 99/32285 A1 , bekannt, ein Gewebe, Gelege oder Vlies aus Naturfasern vorzusehen, welches innerhalb einer Schicht oder zwischen einzelnen Schichten aus mit Bindemittel versehenen Holzspänen eingefügt ist. In ähnlicher Weise offenbart die GB 2 248 256 A die Zugabe von Glasfaser- oder Karbonfasermaterial in Form von Gewebematten oder Streifen. Auch Fäden aus Glasfasern oder anderen Materialien können auf den Spänekuchen aufgelegt werden, wie dies beispielsweise in der US 4,514,258 beschrieben ist. Das Problem dabei ist jedoch der relativ hohe apparative Aufwand, weswegen sich die Anwendung dieser Technologie bis heute noch nicht durchsetzen konnte.
Aus der EP 0 771 259 B1 ist es bekannt, zur Herstellung ausschließlich von faserverstärkten Kunststoffteilen eine Vorrichtung bzw. einen Fasersprühkopf zur Bereitstellung von Fasern einzusetzen. Ebenfalls einen Fasersprühkopf beschreibt die GB 1 360 803 A , jedoch zur ausschließlichen Zugabe des Verstärkungsmaterials zu flüssigem oder zähflüssigem Zement, der auf einen Betonboden aufgebracht wird.
Die DE 1 653 161 offenbart ein Verfahren der eingangs genannten Art, nämlich zur Herstellung eines Holzwerkstoffkörpers, bei dem Holzmaterial zu Holzspänen zerspant wird. Zur Verbesserung der Festigkeitseigenschaften des hergestellten Holzwerkstoffkörpers werden gemäß dieser Druckschrift Bänder oder Streifen aus Fasern auf den zu einer Spänematte geformten Spänekuchen aufgelegt. Aus dem auf diese Weise armierten Spänekuchen wird dann der Holzwerkstoffkörper erzeugt. Problematisch ist allerdings, dass die Armierung im späteren Holzwerkstoffkörper nicht optimal, insbesondere nicht in allen Ebenen, verteilt ist und auf diese Weise die Festigkeitseigenschaften zumindest für eine Belastung in Richtung der Plattenlängsebene einer entsprechenden Holzwerkstoffplatte nicht in nennenswertem Maße verbessert werden.
Der Erfindung liegt, ausgehend von der zuletzt genannten Druckschrift, das technische Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Holzwerkstoffkörpers bereitzustellen, womit die Festigkeitseigenschaften weiter verbessert werden.
Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird gemäß einer ersten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1 gelöst.
Das zuvor aufgezeigte technische Problem wird ferner gemäß einer zweiten Lehre der vorliegenden Erfindung bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 14 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im Folgenden näher beschrieben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird als fadenförmiges Fasermaterial ein Material aus künstlichen Rohstoffen wie zum Beispiel Glas, Carbon, Kunststoff, Metall etc. oder ein Material aus natürlichem Rohstoff wie Zellulose, Hanf, Flachs, Jute, Kokos etc. verwendet. Auch Gemische aus diesen Materialien sind als Fasermaterial denkbar.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht ein solcher Faden aus mehreren parallelen Einzelfasern oder Faserteilen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fäden, also das fadenförmige Fasermaterial, in Form einer oder mehrerer Spulen angeliefert, auf die ein oder mehrere Fäden aufgewickelt sind. Es ist auch denkbar, dass die Fäden mehrerer Spulen miteinander verbunden sind, so dass sich ein kontinuierlicher Faden für eine kontinuierliche Produktion ergibt, der über eine Vielzahl von Spulen verläuft.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein Zerkleinern des fadenförmigen Fasermaterials quer zur Fadenlängsrichtung.
Gemäß eine weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt das Einstreuen der Fasern mit einem Fasersprühkopf, insbesondere mit einem mit einer Schneideeinrichtung versehenen Fasersprühkopf. Mit einem solchen Fasersprühkopf, der insbesondere eine Schneideeinrichtung aufweist, kann auch das Zerkleinern zu einzelnen Fasern erfolgen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird unmittelbar vor dem Zerkleinern und/oder Einstreuen ein Bindemittel auf die Fasern aufgebracht. Das Aufbringen des Bindemittels, bei dem es sich vorzugsweise um das selbe Bindemittel handelt, wie es für das Aufbringen auf die Holzspäne verwendet wird, erfolgt vorzugsweise mit einem Fasersprühkopf, insbesondere einem mit einer Schneideeinrichtung versehenen Fasersprühkopf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern unmittelbar nach dem Zerkleinern des fadenförmigen Fasermaterials insbesondere einzeln in die Holzspäne eingestreut bzw. auf die Holzspäne aufgestreut. Es ist auch denkbar, die Fasern zunächst zu sammeln und erst anschließend mit den Holzspänen zu vermischen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern chemisch, beispielsweise durch Imprägnieren, oder mechanisch, beispielsweise durch Strecken, vorbehandelt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt ein Imprägnieren und/oder Strecken der Fasern in einem Fasersprühkopf der zuvor genannten Art oder unmittelbar davor oder danach. Entsprechendes gilt auch für das Aufbringen des Bindemittels auf die Fasern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern zumindest teilweise in einer vorbestimmten Richtung eingestreut. Auch ist es denkbar, die Fasern an bestimmten Stellen in größerer Menge als an anderen Stellen einzustreuen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Streuköpfe, insbesondere mehrere Fasersprühköpfe der zuvor beschriebenen Art, verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Fasern in einer vorbestimmten Länge eingestreut, insbesondere in einer Länge von 10 bis 50 mm. Es ist auch denkbar, gleichzeitig Fasern unterschiedlicher Längen einzustreuen. Beispielsweise kann bei der Verwendung mehrerer Streu- oder Fasersprühköpfe jeder Kopf Fasern einer anderen Länge einstreuen.
Folgende Vorteile werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung, erzielt:

Variable Platzierung im Plattenaufbau: Durch die verhältnismäßig geringen apparativen Kosten und geringen Baugrößen können mehrere Streuköpfe vorgesehen sein, die eine im Schichtaufbau des Holzwerkstoffkörpers bzw. der Holzwerkstoffplatte variable Einbringung und damit Lage der Fasern ermöglicht. Es kann für die Bildung des Spänekuchens immer mindestens ein Streuaggregat für die beleimten Späne vorgesehen sein, in oder zwischen die ein Fasersprühkopf, auch Faserstreukopf genannt, integriert werden kann. Das Integrieren kann auch nachträglich in bestehende Vorrichtungen erfolgen. Für Verlegplatten, die ungeschliffen weiterverarbeitet werden, können die Fasern an den Oberflächen liegen, da so die Auswirkung auf die Biegefestigkeit optimiert ist. Zwischen Deckschicht und Mittelschicht können die Fasern vorgesehen werden, wenn eine geschliffene Oberfläche ermöglicht sein soll. Denkbar ist auch, die Fasern innerhalb einer evtl. mehrschichtigen Mittelschicht einzubringen.
Variable Faserlänge:
- Durch die Verwendung von Fäden als Ausgangsprodukt für die Fasern ist eine große Bandbreite von Faserlängen denkbar. Sinnvolle Bereiche sind 10 bis 50 mm. Auch andere Längen sind denkbar, abhängig von der Art der Faser und abhängig von den gewünschten Eigenschaften, insbesondere Festigkeitseigenschaften.
Variable Vorbehandlung:
Eine Vorbehandlung der Fäden könnte chemisch, zum Beispiel durch Imprägnierung, oder mechanisch, zum Beispiel durch Streckung, geschehen. Im Zuge der Verarbeitung wäre aber ebenso eine andere Behandlung denkbar, insbesondere eine Beleimung, das heißt zum Beispiel ein Aufbringen von Bindemittel.
Variabler Rohstoff:
Je nach gewünschten Eigenschaften der fertigen Platte können verschiedene Faserarten verarbeitet werden. Neben den erwähnten Rohstoffen sind insbesondere dünne Metalldrähte denkbar.

Schließlich soll im folgenden eine besonders bevorzugte Ausführungsform für einen Fasersprühkopf beschrieben werden, wie er erfindungsgemäß verwendet und ausgebildet sein kann. Er soll im folgenden beispielhaft anhand eines Mischkopfes bei der Anwendung in der Kunststoffteileherstellung beschrieben werden. Mit anderen Worten, die folgende Beschreibung bezieht sich zwar auf eine Anwendung zur Herstellung von Kunststoffteilen, kann aber gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend übertragen werden auf die Herstellung von Holzwerketoffkörpern:
Vorrichtung zum Herstellen von mit Verstärkungsfasern durchsetzten Kunststoffteilen mit einer Mischkammer zur Erzeugung eines Gemisches aus chemisch reaktiven Kunststoffkomponenten, mit einer der Mischkammer nachgeordneten zylindrischen Auslaufkammer (7, 70) in der sich ein rohrförmiger Ansatz (11,81) befindet, dessen Außendurchmesser geringer ist als der Innendurchmesser der Auslaufkammer (7;70) und der mit der Innenwandung der Auslaufkammer (7,70) einen ringförmigen Strömungskanal für das Gemisch aus den chemisch reaktiven Kunststoffkomponenten einschließt, wobei im rohrförmigen Ansatz (11,81) ein in die Auslaufkammer (7,70) mündender Faser-Förderkanal angeordnet ist, wobei der rohrförmige Ansatz (11,81) an der Stirnseite (8,80') eines reversierbar in der Auslaufkammer (7,70) geführten Reinigungskolbens (8,80) angeordnet ist und dass dem Faser-Förderkanal Förderwalzen (140, 150) mit einer Schneideinrichtung (160) zur Zuführung von Fasern zugeordnet sind.
Bei der Verwendung von fließfähigem Kunststoff in Form von schmelzeflüssigem Thermoplast-Kunststoff bestand bislang ebenfalls nur die Möglichkeit, lange Verstärkungsfasern in Form der vorbeschriebenen Fasermatten in gesonderten Arbeitsschritten in das Kunststoffteil einzubringen.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als fließfähiger Kunststoff ein Gemisch aus chemisch reaktiven Kunststoffkomponenten in eine zylindrische Auslaufkammer geleitet, in der ein Reinigungskolben reversierbar geführt ist und durch dessen Zentrumsbereich ein Faser-Förderkanal verläuft. Infolge eines an der Stirnseite des Reinigungskolbens angeordneten rohrförmigen Ansatzes wird in der Auslaufkammer ein ringförmiger Strömungskanal geschaffen, durch den sich eine schlauchartige Gemischströmung bildet, in dessen Zentrumsbereich der Faser-Förderkanal mündet, wodurch die Möglichkeit besteht, lange Verstärkungsfasern in den fließfähigen Kunststoff einzubringen. Dem Faser-Förderkanal sind, vorzugsweise jeweils paarweise an seiner Eintrittsöffnung angeordnete Förderwalzen zugeordnet, die einen Endlos-Faserstrang von einer Spule abziehen und mit hoher Geschwindigkeit durch den Faser-Förderkanal schießen. Diese Förderwalzen sind mit Schneideinrichtungen versehen, wodurch die Verstärkungsfasem in Abschnitte bestimmter Länge unterteilt werden können. Werden mehrere Förderwalzenpaare mit unterschiedlichen Durchmessern zur Erzeugung von Faserabschnitten unterschiedlicher Länge nebeneinander angeordnet und sind diese Förderwalzen in beliebiger Abfolge zu der Eintrittsöffnung des Faser-Förderkanals positionierbar, so können dem Strom aus fließfähigem Kunststoff in zeitlicher Abfolge Verstärkungsfasern in unterschiedlicher Länge beigemengt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn die Vorrichtung zur Erzeugung der beiden Ströme aus fließfähigem Kunststoff und aus langen Verstärkungsfasern über die Oberfläche eines Kunststofformwerkzeugs geführt wird, um ein flächiges, mit langen Verstärkungsfasern durchsetztes Kunststoffteil zu erzeugen. Durch Variierung der Länge der Faserabschnitte durch Zupositionierung der entsprechenden Förderwalzen auf die Eintrittsöffnung des Faser-Förderkanals kann ein Kunststoffteil geschaffen werden, das, je nach Festigkeitsanforderungen und Formbeschaffenheit, Fasern unterschiedlicher Länge enthält. So kann es z.B. vorteilhaft sein, stark geneigte Oberflächenbereiche des Formwerkzeugs mit fließfähigem Kunststoff zu überdecken der besonders lange Verstärkungsfasern enthält. Desgleichen kann durch unterschiedliche Geschwindigkeit der Förderwalzen dafür gesorgt werden, daß das Kunststoffteil in bestimmten Teilbereichen mit Fasern in höherer oder geringerer Dichte durchsetzt wird. Die Verstärkungsfasern werden dabei vollständig von fließfähigem Kunststoff ummantelt.
Der mit der vorbeschriebenen Vorrichtung geschaffene ringförmige Strömungskanal kann anstelle eines fest mit dem Reinigungskolben verbundenen rohrförmigen Ansatzes auch mit Hilfe eines Tauchrohres geschaffen werden, das den Reinigungskolben zentrisch durchsetzt und den Faser-Förderkanal bildet. Damit besteht die Möglichkeit, daß der Reinigungskolben unabhängig vom Tauchrohr bewegt werden kann. Das Tauchrohr kann den Reinigungskolben sowie dessen hydraulische Betätigungselemente durchsetzen und im Gehäuse der Vorrichtung befestigt sein. Damit ergibt sich der Vorteil, daß die Einrichtungen zur Erzeugung langer Verstärkungsfasern und zum Transport dieser Verstärkungsfasern durch den Faser-Förderkanal im Tauchrohr gehäusefest angeordnet werden können.
Anstelle der vorbeschriebenen Vorrichtungen zur Erzeugung einer schlauchartigen Strömung aus fließfähigem Kunststoff kann auch eine Ringdüse verwendet werden, in deren Zentrumsbereich der Faser-Förderkanal oder ein Kanal zur Förderung anderer Füllstoffe mündet.
Ausführungsbeispiele des Fasersprühkopfes werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in Seitenansicht den Schnitt durch einen Mischkopf zur Erzeugung eines Gemischstromes aus chemisch reaktiven Kunststoffkomponenten mit einer Einrichtung zur zusammenführung des Gemischstromes mit einem Strom aus langen Verstärkungsfasern, und
Fig. 2 einen Mischkopf nach Fig. 1 mit einer abgewandelten Einrichtung zur Zusammenführung des Gemischstromes mit einem Strom aus langen Verstärkungsfasern.

Die Fig. 1 zeigt den Mischkopf einer Polyurethananlage, in dem chemisch reaktive Kunststoff komponenten, wie Polyol und Isocyanat zu einem Gemisch aus fließfähigem Kunststoff vermengt werden. Gemäß Fig. 1 ist in einer Mischkammer 1 ein Steuerkolben 2 angeordnet, der mittels eines Hydraulikkolbens 3 reversierbar in der Mischkammer 1 geführt ist. In die Mischkammer 1 münden senkrecht zur Zeichnungsebene führende Injektionsöffnungen (nicht dargestellt) für die chemisch reaktiven Kunststoffkomponenten. Mit dem Steuerkolben 2 werden die Injektionsöffnungen zeitgleich auf- und zugesteuert, desgleichen erfüllt der Steuerkolben 2 die Funktion, das in der Mischkammer 1 aus den reaktiven Kunststoffkomponenten gebildete Reaktionsgemisch aus der Mischkammer 1 auszutreiben und die Wände der Mischkammer 1 von Reaktionsgemisch zu reinigen.
Im rechten Winkel zur Mischkammer 1 ist eine Beruhigungskammer 4 angeordnet, in der ein erster Reinigungskolben 5 reversierbar geführt ist. Der erste Reinigungskolben 5 ist mittels eines zweiten Hydraulikkolbens 6 betätigbar.
An die Beruhigungskammer 4 schließt sich im rechten Winkel ein Auslaufrohr 7 an, in dem ein zweiter Reinigungskolben 8 reversierbar geführt ist. Der zweite Reinigungskolben 8 ist mittels eines dritten Hydraulikkolbens 9 betätigbar. Das Auslaufrohr 7 mündet mit seiner Austragsöffnung 10 in den Formhohlraum einer Spritzform (nicht dargestellt).
Der zweite Reinigungskolben 8 und der dritte Hydraulikkolben 9 werden von einem Tauchrohr 11 zentrisch durchsetzt, das im Zylinderdeckel 12 des Hydraulikzylinders 13 befestigt ist.
Durch das Tauchrohr 11 sind von außen Füllstoffe bis unmittelbar zur Austragsöffnung 10 in das aus dem Auslaufrohr 7 strömende Reaktionsgemisch einführbar.
Besonders geeignet ist das Tauchrohr 11 zur Einführung von langen Fasern, beispielsweise zum Einführen von Strängen aus Glasfasern oder Kohlestoffasern.
Die Faserstränge werden über Förderwalzen 14 und 15 erfaßt und durch das in der zentrischen Bohrung 83' angeordnete Tauchrohr 11 in das Reaktionsgemisch eingeschossen.
Eine der Förderwalzen 14 kann mit Schneideinrichtungen in Form von vier auf dem Walzenumfang verteilten Messern 16 versehen sein, wodurch der Faserstrang in bestimmte Längen abschnitte unterteilt werden kann. Die Länge der Abschnitte ist beliebig variierbar. Grundsätzlich können über die Förderwalzen 14 und 15 auch bereits vorher in Längenabschnitte unterteilte Faserstränge durch das Tauchrohr 11 in das Reaktionsgemisch eingeschossen werden. Der Faserstrang wird nach dem Einführen durch die Einführöffnung 17 zunächst von der Förderwalze 15 und der Andruckwalze 18 erfaßt, worauf der Faserstrang zwischen die beiden Förderwalzen 14 und 15 gelangt und von diesen zentrisch durch das Tauchrohr 11 geschossen wird.
Je nach Länge des Tauchrohres 11 können die Langfaserstränge oder sonstige Füllstoffe in beliebigen Bereichen des Auslaufrohres 7 in das Reaktionsgemisch eingeschossen werden. Die Fasern oder die sonstigen Füllstoffe gelangen zentrisch in das durch das Auslaufrohr 7 strömende Reaktionsgemisch und werden somit bei der Überleitung in den Formhohlraum gleichförmig im Gießteil verteilt.
Die Förderung der Faserstränge oder der sonstigen Füllstoffe durch das Tauchrohr 11 kann durch ein Fluidisierungsmittel, wie z.B. Druckgas, unterstützt werden, das durch die Öffnung 19 eingeführt wird. Anstelle oder zusätzlich zu dem Fluidisierungsmittel können auch weitere fluide Mittel in das Reaktionsgemisch eingebracht werden. So können beispielsweise neben Fasersträngen zusätzlich Füllstoffe mit einem Fluidisierungsgas in das Reaktionsgemisch eingetragen werden.
Die Erfindung ist am Beispiel eines Tauchrohres 11 erläutert, das den im Auslaufrohr 7 reversierbar geführten Reinigungskolben 8 durchsetzt. Ein Tauchrohr der beschriebenen Art kann jedoch auch im Steuerkolben 2 und in der Mischkammer 1 eines einfachen Geradeausmischkopfes angeordnet sein, dessen Mischkammer 1 keine Beruhigungskammer 4 nachgeordnet ist.
Das Tauchrohr 11 kann auch bei einem Mischkopf, der lediglich aus einer Mischkammer 1 und einer Beruhigungskammer 4 besteht, im Reinigungskolben und in der Beruhigungskammer angeordnet sein.
Die Fig. 2 zeigt einen dem Mischkopf nach Fig. 1 entsprechenden Mischkopf, wobei für die übereinstimmenden Funktionselemente die gleichen Bezugszeichen 1 bis 6 verwendet wurden.
An die Beruhigungskammer 4 schließt sich im rechten Winkel ein Auslaufrohr 70 an, in dem ein Reinigungskolben 80 reversierbar geführt ist. Der Reinigungskolben 80 ist mittels eines dritten Hydraulikkolbens 90 betätigbar. Das Auslaufrohr 70 mündet mit seiner Austragsöffnung 100 in den Formhohlraum einer Spritzform (nicht dargestellt).
Der zweite Reinigungskolben 80 weist einen rohrartigen Ansatz 81 und der dritte Hydraulikkolben 90 weist ein rohrförmiges Ansatzstück 82 auf. Sowohl der rohrartige Ansatz 81 als auch das rohrartige Ansatzstück 82 werden von einem im Reinigungskolben 80 fest eingepreßten Rohr gebildet, so daß der Reinigungskolben 80. der rohrartige Ansatz 81 und das rohrartige Ansatzstück 82 ein einheitliches Bauteil bilden. Der rohrförmige Ansatz 81 und das rohrartige Ansatzstück 82 können auch einstückig mit dem Reinigungskolben 80 verbunden sein, d.h. alle Teile können aus einem einstückigen Drehteil bestehen. Durch den Reinigungskolben 80 sowie den rohrförmigen Ansatz 81 und das rohrförmige Ansatzstück 82 verläuft eine zentrische Bohrung 83, die von einem Tauchrohr 111 umschlossen ist.
Der Reinigungskolben 80 und das rohrartige Ansatzstück 82 durchsetzen einen Zylinderdeckel 120.
Durch die zentrische Bohrung 83 sind von außen Füllstoffe in das aus dem Auslaufrohr 70 strömende Reaktionsgemisch einführbar. Das Zusammentreffen der Füllstoffe mit dem Reaktionsgemisch kann je nach Länge des rohrförmigen Ansatzes 81 oder der axialen Positionierung des Reinigungskolbens 80 frei gewählt werden. Für die Erfindung ist wesentlich, daß durch den rohrartigen Ansatz 81 eine schlauchförmige Strömung aus Reaktionsgemisch erzeugt wird, in die die Füllstoffe zentrisch eingetragen werden. Die Füllstoffe werden dabei vom Reaktionsgemisch ummantelt und vermischen sich aufgrund der Tatsache, daß die Füllstoffe und das Reaktionsgemisch in derselben Transportrichtung gefördert werden auf besonders schonende Weise, Das erfindungsgemäße Verfahren und die hierzu angegebenen Vorrichtungen eignen sich daher besonders für die Beimengung von langen Fasern in das Reaktionsgemisch, insbesondere von Strängen aus Glasfasern oder Kohlestoffasern. Es können jedoch auch Naturfasern, wie z.B. Hanffasern verwendet werden.
Die endlos auf einer Faserspule aufgewickelten Fasern (z.B. Glasfaserrovings) werden von Förderwalzen 140 und 150 erfaßt und durch die zentrische Bohrung 83 in das schlauchartige Reaktionsgemisch eingetragen.
Die Förderwalzen 140 und 150 sowie deren Antriebe sind auf einem am rohrartigen Ansatzstück 82 befestigten Gehäuse 84 gelagert und bewegen sich zusammen mit dem Reinigungskolben 80.
Eine der Förderwalzen 140 ist mit Schneideinrichtungen in Form von auf dem Walzenumfang verteilten Messern 160 versehen, wodurch der Faserstrang in bestimmte Längenabschnitte unterteilt werden kann. Die Länge der Abschnitte ist je nach Anzahl der Messer und Walzenumfang beliebig variierbar. Der Faserstrang wird nach dem Einführen durch die Einführöffnung 170 zunächst von der Förderwalze 150 und der Andruckwalze 180 erfaßt, worauf der Faserstrang zwischen die beiden Förderwalzen 140 und 150 gelangt und von dieser zentrisch in die Bohrung 83 geschossen wird.
Grundsätzlich können die Förderwalzen 140 und 150 bzw. das Gehäuse 84 anstelle der Befestigung am rohrförmigen Ansatzstück 82 bzw. am Reinigungskolben 80 auch unabhängig vom Reinigungskolben 80 befestigt sein, z.B. am Zylinderdeckel 120, wobei die Überführung der von den Förderwalzen 140 und 150 beschleunigten Faserstränge in die zentrische Bohrung 83 im rohrartigen Ansatzstück 82 durch Zwischenschaltung eines Teleskoprohres erfolgen kann.
Die Transportgeschwindigkeit, mit der die Faserstränge durch die zentrische Bohrung 83 geschossen werden, ist auf die Strömungsgeschwindigkeit der schlauchartigen Reaktionsgemischströmung nach der Maßgabe abgestimmt, daß bei intensiver und homogener Durchmischung der langen Faserabschnitte mit dem Reaktionsgemisch Faserbruch in jedem Fall ausgeschlossen werden kann. Die Vermischung kann z.B. bei gleichen Transportgeschwindigkeiten der beiden Elemente erfolgen, es können jedoch auch durch geringe Geschwindigkeitsdifferenzen und dadurch an den Kontaktbereichen zwischen Fasern und Reaktionsgemisch hervorgerufene Scherströmungen die Vermischungseffekte gesteigert werden.
Im Betrieb wird das aus der Beruhigungskammer 4 austretende Reaktionsgemisch in der Auslaufkammer 70 umgelenkt und durch den Ringkanal, der durch das Auslaufrohr 70 und den rohrförmigen Ansatz 81 gebildet wird, zu einem schlauchartigen Fließstrom geformt, in dessen zentrische Öffnung die Füllstoffe eingetragen werden. Die Füllstoffe werden dadurch nicht unmittelbar mit dem Reaktionsgemisch in Kontakt gebracht sondern erst im Verlauf einer mit dem Reaktionsgemisch gleichgerichteten Transportphase.
Anstelle der in den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 dargestellten Mischköpfe (Bezugszeichen 1 bis 6), die fließfähigen Kunststoff in Form eines Reaktionsgemisches liefern, können die Auslaufröhre 7 bzw. 70 auch an eine Plastifiziereinheit angeschlossen werden, wie sie bei einer Kunststoffspritzgießmaschine zur Herstellung von Kunststoffteilen aus Thermoplast-Kunststoff verwendbar ist. Auch ist ein Anschluß an einen Extruder möglich. Beide Vorrichtungen liefern fließfähigen Kunststoff in Form einer Thermoplast-Kunststoffschmelze.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoffkörpers, bei dem Holzmaterial zu Holzspänen zerspant wird, dadurch gekennzeichnet, dass ferner die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Zerkleinern von fadenförmigem Fasermaterial zu einzelnen Fasern,

- Einstreuen der Fasern in die Holzspäne,

- Aufbringen eines Bindemittels zumindest auf die Späne,

- Bilden eines Spänekuchens unter Verwendung der Holzspäne und Fasern und

- Pressen des Kuchens zu einem Holzwerkstoffkörper oder Teil eines Holzwerkstoffkörpers.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Fasermaterial ein Material aus künstlichen Rohstoffen, wie Glas, Carbon, Kunststoff oder Metall, ist oder ein Material aus natürlichem Rohstoff, wie Zellulose, Hanf, Flachs, Jute oder Kokos, oder ein Gemisch aus diesen Materialien.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Fasermaterial aus mehreren parallelen Einzelfasern oder Faserteilen besteht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fadenförmige Fasermaterial in Form einer oder mehrerer Spulen vorgesehen ist, auf die ein oder mehrere Fäden aufgewickelt sind, wobei insbesondere mehrere Spulen miteinander derart verbunden sind, dass sich ein kontinuierlicher Faden für eine kontinuierliche Produktion ergibt, der über eine Vielzahl von Spulen verläuft.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinern des fadenförmigen Fasermaterials quer zur Fadenlängsrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstreuen der Fasern mit einem Fasersprühkopf, insbesondere mit einem mit einer Schneideeinrichtung (14,15,16,140,150,160) versehenen Fasersprühkopf, erfolgt, wobei mit dem Fasersprühkopf insbesondere auch das Zerkleinern zu einzelnen Fasern erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar vor dem Zerkleinern und / oder Einstreuen, vorzugsweise mit einem Fasersprühkopf, insbesondere einem mit einer Schneideeinrichtung (14,15,16,140,150,160) versehenen Fasersprühkopf, ein Bindemittel auf die Fasern aufgebracht wird, wobei das Bindemittel vorzugsweise das selbe Bindemittel ist, welches nach dem Einstreuen der Fasern zumindest auf die Späne aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern unmittelbar nach dem Zerkleinern des fadenförmigen Fasermaterials, insbesonderen einzeln, in die Holzspäne eingestreut und / oder aufgestreut werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern chemisch, beispielsweise durch Imprägnieren, oder mechanisch, beispielsweise durch Strecken, vorbehandelt werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Imprägnieren und / oder Strecken der Fasern in einem Fasersprühkopf, insbesondere einem mit einer Schneideeinrichtung (14,15,16,140,150,160) versehenen Fasersprühkopf, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zumindest teilweise in einer vorbestimmten Richtung und / oder an bestimmten Stellen in größerer Menge als an anderen Stellen eingestreut werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Streuköpfe, vorzugsweise mehrere Fasersprühköpfe, insbesondere mit einer Schneideeinrichtung (14,15,16,140,150,160) versehene Fasersprühköpfe, verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern in einer vorbestimmten Länge, insbesondere in einer Länge von 10 - 50 mm und / oder in unterschiedlichen Längen, vorzugsweise durch Verwendung mehrerer Streu- oder Fasersprühköpfe, wobei jeder Kopf Fasern einer anderen Länge einstreut, eingestreut werden.
Vorrichtung zum Herstellen eines Holzwerkstoffkörpers, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, mit einem Mittel zum Zerspanen von Holzmaterial zu Holzspänen, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist:
- eine Schneideeinrichtung (14,15,16,140,150,160) zum Zerkleinern von fadenförmigem Fasermaterial zu einzelnen abgeschnittenen Fasern,

- ein Mittel (10,11,100,81) zum Einstreuen der Fasern in die Holzspäne,

- ein Mittel zum Aufbringen eines Bindemittels zumindest auf die Späne,

- ein Mittel zum Bilden eines Spänekuchens unter Verwendung der Holzspäne und Fasern, und

- ein Mittel zum Pressen des Kuchens zu einem Holzwerkstoffkörper oder Teil eines Holzwerkstoffkörpers.