Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffelementes
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Dämmstoffelemen- tes, insbesondere aus organischen und/oder anorganischen Fasern, beispielsweise aus mit oder ohne organischen und/oder anorganischen Bindemitteln versehenen Glas- und/oder Keramikfasem, und/oder aus Kunststoff- Hartschaum, wie beispielsweise expandiertem oder extrudiertem Polystyrol, Phenolharz, Polyurethanschaum oder Polyisocyanoratschaum, und/oder aus Porenbeton, Mineralschaum, Schaumglas, Sinterglas, aufgeschäumten Wasserglas oder ähnlichen sich aufblähenden Schmelzen, wobei das Dämmstoffelement platten- oder bahnenförmig ausgebildet ist und zwei im Abstand zueinander angeordnete und parallel verlaufende große Oberflächen aufweist, die über im wesentlich rechtwinklig zu den großen Oberflächen angeordnete Seitenflächen miteinander verbunden sind, wobei zwei als
Längsseiten ausgebildete Seitenflächen parallel zueinander und im wesentlichen rechtwinklig zu zwei als Schmalseiten ausgebildete Seitenflächen angeordnet sind und in zumindest einer Seitenfläche und/oder große Oberfläche zumindest eine Ausnehmung eingeschnitten wird.
Aus dem Stand der Technik ist die Herstellung von beispielsweise bahnen- oder plattenförmig ausgebildeten Dämmstoffelementen aus Fasermaterial bekannt, bei der eine Schmelze aus Glas oder Gestein hergestellt und einem Zerfaserungsgerät zugeführt wird. In dem Zerfaserungsgerät wird die Schmelze in mikrofeine Fasern zerfasert, die anschließend mit einem Bindemittel und gegebenenfalls weiteren Imprägnierungsmitteln benetzt werden. Die derart vorbereiteten Mineralfasern weisen in diesem Zustand eine bestimmte Temperatur auf. Aufgrund ihrer Temperatur und insbesondere der zugesetzten Bindemittel neigen die Mineralfasern dazu aneinander zu haften. Die Mineralfasern werden daher unmittelbar nach ihrer Benetzung mit zumindest Bindemitteln auf einer Fördereinrichtung, in der Regel ein Förderband abgelegt. Die derart gebildete Mineralfaserbahn kann dann in unterschiedlichen Weisen weiterbearbeitet werden. Beispielsweise kann die Mine-
ralfaserbahn nach Erreichen einer bestimmten Materialstärke aufgependelt werden. In der Regel durchläuft die Mineralfaserbahn Kompressionseinrichtungen, Schneideinrichtungen zur Seitenrandbesäumung sowie zumindest einen Härteofen, um das Bindemitteln auszuhärten.
Nach Verlassen des Härteofens kann die bahnenförmige Mineralfaserbahn einer Wickelstation zugeführt bzw. alternativ in einzelne Platten geschnitten werden, wobei die derart hergestellten Dämmstoffelemente anschließend einer Verpackungseinrichtung zugeführt und zu handelsüblichen Verpa- ckungseinheiten verpackt werden.
Aus dem Stand der Technik sind ferner Dämmstoffelemente, beispielsweise Hartschaumplatten oder Porenbetonplatten bekannt, die auf Grund ihrer Materialeigenschaften lediglich plattenförmig ausgebildet sein können.
Um eine Dämmstoffbahn in einzelne Plattenelemente aufzuteilen ist es bekannt, im Bereich einer Produktionslinie entsprechende Sägeinrichtungen, beispielsweise Pendel-, Kreis- und Bandsägen vorzusehen, die in Abhängigkeit des zu erzeugenden Produktes zum Einsatz gelangen. Mit derartigen Sägen können aber nur geradlinige Schnitte ausgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Sägeeinrichtungen verwendet, um in den Seitenflächen Ausnehmungen auszubilden, die beispielsweise als Schlitze ausgebildet sind, um Befestigungselemente in Form von beispielsweise Federn aufzunehmen. Die Ausnehmungen können auch dazu dienen, die Dämmstoffelemente, ins- besondere die Dämmstoffplatten über vorzugsweise senkrecht stehende Stege von u-förmig ausgebildeten Metallständern von Montagewänden oder Kassettenelementen zu stülpen. Ferner können mit Sägeeinrichtungen auch andere Formen der Seitenflächen, wie beispielsweise Feder und Nut ausgebildet werden.
Die Verwendung von Sägeeinrichtung hat sich zwar im Stand der Technik bewährt, führt aber auch zu einem großen verfahrenstechnischen Aufwand hinsichtlich der Steuerung der Sägeeinrichtung und insbesondere hinsichtlich
des hiermit verbundenen Anfalls an Faserstäuben, die abgesaugt und dem Produktionsprozess zugeführt werden. Schließlich werden durch die mechanische Bearbeitung der Dämmstoffelemente insbesondere bei Dämmstoffelementen aus Mineralfasern Schwächezonen erzeugt, die die Stabilität der Dämmstoffelemente nachteilig beeinflussen. Hierbei ist darauf hinzuweisen, dass mit den Sägeeinrichtungen Faserbestandteile aus dem Faserverbund des Dämmstoffelementes herausgerissen werden können, die in Bereichen angeordnet sind, die nicht mechanisch bearbeitet werden sollen.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Bearbeitung der Seitenflächen und/oder der großen Oberflächen eines Dämmstoffelementes in einfacher und kostengünstiger Weise möglich ist, wobei die voranstehenden Nachteile zu vermeiden sind.
Die L ö s u n g dieser Aufgabenstellung sieht vor, dass die Ausnehmung in einer Seitenfläche und/oder einer großen Oberfläche mit zumindest einem Laserstrahl durch partielles Aufschmelzen des Dämmstoffmaterials ausgeschnitten wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher auf die Verwendung von mechanisch einwirkenden Sägen verzichtet und die Bearbeitung der Seitenflächen und/oder großen Oberflächen mit zumindest einem Laserstrahl durchgeführt. Die Verwendung von Laserstrahlen führt hierbei insbesondere bei Mineralfaserdämmstoffelementen zu einem partiellen Aufschmelzen der Fasern und/oder des Bindemittels im Bereich der mit dem Laserstrahl beaufschlagten Fläche, wodurch eine Verdichtung dieser Flächenbereiche erzielt wird. Diese Verdichtung erhöht die Stabilität der Dämmstoffelemente im Bereich der eine Schwächungszone darstellenden Ausnehmungen, so dass die nach diesem Verfahren hergestellten Dämmstoffelemente im Vergleich zu den mit Sägeeinrichtungen bearbeiten Dämmstoffelemente eine größere Stabilität aufweisen und für eine Vielzahl von Einsatzzwecken verwendbar sind, ohne dass die Gefahr besteht, dass eine Vielzahl derartiger Dämmstoffelemente bei der Montage beschädigt und/oder zerstört wird.
Ferner hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass im Bereich der Seitenflächen- bzw. Oberflächenbearbeitung eine verringerte Staubemission zu verzeichnen ist, so dass auf aufwendige Staubsammelanlagen verzichtet werden kann. Derartige Staubsammelanlage, die den gesammelten Staub dem Produktionsprozess zuführen sollen sind nicht nur bei der Einrichtung einer Produktionslinie, sondern auch bei der Wartung kostenintensiv. Regelmäßige Reinigungsmaßnahmen können die gesamte Produktionslinie zeitweise stillsetzen, was insbesondere bei der Herstellung von Dämmstoffele- menten aus einer Schmelze hinsichtlich des Energiebedarfs zum Erreichen der erforderlichen Schmelztemperatur nach einem Stillsetzten der Produktionslinie von Nachteil ist.
Schließlich hat das erfindungsgemäße Verfahren den Vorteil, dass in einfa- eher Weise unterschiedliche Ausnehmungen in die Seitenflächen bzw. die großen Oberflächen eingebracht werden können. Neben geradlinigen und durchgehenden Schlitze, wie sie mit Sägeeinrichtungen möglich sind, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren die Ausbildung von komplizierten Ausnehmungen mit nicht geradlinig begrenzten Flächen, die im übrigen auch über die Länge des Dämmstoffelementes unterbrochen sein können.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass der Laser- strahl relativ zur Seitenfläche und/oder großen Oberfläche des Dämmstoffelementes in ihrer Längsrichtung und/oder Querrichtung bewegt wird. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass das Dämmstoffelement an einem stationären Laser vorbeigeführt wird, sofern lediglich linienförmige Schlitze als Ausnehmungen in die Seitenfläche eingebracht werden sollen. Andererseits kann der Laser entlang einem nicht bewegten Dämmstoffelement vorbeigeführt werden. Optimale Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn sowohl der Laser, als auch das Dämmstoffelement bewegbar sind, so dass insbesondere eine schnelle Bearbeitung der Dämmstoffelemente möglich ist.
Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Ausnehmung in der Seitenfläche und/oder großen Oberfläche als Einschnitt ohne wesentlichen Materialabtrag ausgebildet wird. Bei dieser Ausgestaltung werden Schlitze ausgebildet, die der Aufnahme von Stegen, beispielsweise von Metallständern oder druckausgleichenden, in die Oberfläche eines Dämmstoffelementes, insbesondere einer Dach- oder Fassaden-Dämmplatte, einzubringenden u-förmigen Profilen dienen. Durch den annähernd vollständig fehlenden Materialabtrag weisen die Ausnehmungen auch dann eine große Reibkraft relativ zu diesen Stegen auf, wenn diese aus Gewichtsgründen mit geringer Materialstärke ausgebildet sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere solche Ausnehmungen in die Seitenflächen und/oder großen Oberflächen eingearbeitet werden, die als Nut, vorzugsweise mit v- oder u-förmigem Querschnitt ausgebildet sind. Hierbei können die Ausnehmungen umlaufend vorgesehen sein. Alternativ können die Nuten, aber auch die Schlitze an parallelen Längsseiten und/oder angrenzenden Schmalseiten ausgebildet werden. Auch können in einer Seitenfläche zwei oder mehrere Schlitze oder Nuten eingearbeitet werden, die vorzugsweise parallel oder gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Um in einer Seitenfläche eine Ausnehmung einzuarbeiten, die in Form einer Feder ausgebildet ist, ist vorgesehen, dass die Ausnehmung in der Seitenflä- ehe zu einer großen Oberfläche hin offen ausgebildet wird. Bei dieser Vorgehensweise wird aus der Seitenfläche ein im Querschnitt rechtwinkliges Element herausgeschnitten. Vorzugsweise werden hierzu zwei im rechten Winkel zueinander ausgerichtete Laserstrahl verwendet. Die parallel und mit gleicher Geschwindigkeit zueinander bewegt werden. Die Stärke der Laser- strahlen ist derart eingestellt, dass sie auf einen Punkt fokussiert sind, der Bestandteil der Im Dämmstoffelement liegenden Kante des rechtwinkligen Elementes ist, welches aus der Seitenfläche herausgetrennt werden soll und Teile der großen Oberfläche umfasst.
Es ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Ausnehmung in der Mitte der Seitenfläche angeordnet wird. Bei entsprechender Steuerbarkeit des Laserstrahls können die Ausnehmungen selbst- verständlich auch außermittig und individuell angeordnet werden.
Für bestimmte Anwendungen vom Dämmstoffelementen im Boden- bzw. Dachdämmbereich hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in gegenüberliegenden Seitenflächen und/oder großen Oberflächen des Dämmstoffelementes komplementäre oder identische Ausnehmungen auszubilden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können derartige Dämmstoffelemente in einfacher und kostengünstiger Verfahrenstechnik hergestellt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aus- nehmung über die gesamte Länge oder über Teilabschnitte der Länge zumindest einer Seitenfläche und/oder einer großen Oberfläche ausgebildet wird.
Weiterhin sieht eine vorteilhafte Weiterbildung des Verfahrens vor, dass mehrere, vorzugsweise parallel und/oder versetzt zueinander angeordnete Ausnehmungen in einer Seitenfläche und/oder großen Oberfläche ausgebildet werden. Diese Ausgestaltung hat sich insbesondere bei der Ausbildung von Ausnehmungen im Bereich der großen Oberflächen von Dachdämmplatten bewährt, bei denen die Ausnehmungen der Aufnahmen von Stegen eines u-förmig ausgebildeten Verstärkungsprofils dienen.
Alternativ zu der einzelnen Bearbeitung eines jeden Dämmstoffelementes kann nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen sein, dass mehrere Dämmstoffelemente in einem Stapel übereinander liegend im Be- reich ihrer Seitenflächen mit zumindest einem Laserstrahl im Hinblick auf die Ausbildung von Ausnehmungen bearbeitet werden.
Über die Energiesteuerung des Laserstrahls können die Ausnehmungen mit vorbestimmter Einschnitttiefe ausgebildet werden.
Schließlich ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, dass die Ausnehmung in der Seitenfläche und/oder der großen Oberfläche als flächige Vertiefung und/oder als Loch ausgebildet wird.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Eine einem Härteofen entnommene Mineralfaserdämmstoffbahn bestimmter Dicke und bestimmter Rohdichte wird beim Ausführungsbeispiel der Erfindung einer Schneidvorrichtung zugeführt. Die Schneidvorrichtung weist einen CO2-Laser mit variabler Leistung bis zu 1500 Watt und einer Wellenlänge von ca. 1 bis 12 μm, insbesondere von 9 bis 12 μm auf. Der Laserstrahl wird über einen Spiegel auf die Seitenflächen und/oder großen Oberflächen der Mineralfaserdämmstoffbahn gelenkt. Alternativ kann vorgesehen sein, dass der den Laserstrahl erzeugende Laser seitlich einer Transporteinrichtung, auf der die Mineralfaserdämmstoffbahn gefördert wird, auf einem motorbetriebe- nen Doppelkreuzschlitten montiert ist, so dass er in allen Achsen verfahrbar ist. Darüber hinaus ist der Laser innerhalb des Doppelkreuzschlittens schwenkbeweglich gelagert, so dass ein vom Laser erzeugter Laserstrahl unter einem bestimmten Winkel, abweichend von der Flächennormalen auf die Seitenfläche der Mineralfaserdämmstoffbahn aufgebracht werden kann.
Weiterhin kann der Laserstrahl mit Hilfe von elektronisch justierbaren, optischen Einrichtungen wie Linsen, Linsensystemen, optisch wirksamen Gittern oder Spiegeln in der gewünschten Weise abgelenkt und somit über die zu bearbeitende Seitenfläche geführt werden. Durch diese optischen Hilfsein- richtungen, sowie durch Variation des Abstandes derselben zu der zu bearbeitenden Seitenfläche, durch Veränderung des Neigungswinkels und der Intensität des Laserstrahls können die Breite und Tiefe der einzubringenden Ausnehmung verändert werden.
Bei einer Anordnung des Lasers auf einem Doppelkreuzschlitten wird der Laserstrahl in einem ersten Schritt derart eingestellt, dass er rechtwinklig auf die Seitenfläche der Mineralfaserdämmstoffbahn auftrifft. Der Doppelkreuzschlitten ist hierbei mit einem Rechner verbunden, über den die Bewegungen des Doppelkreuzschlittens gesteuert werden. Die Daten zur Steuerung der Bewegung des Doppelkreuzschlittens erhält der Rechner aus einer Auftragsverwaltung, in die die Art und die Dimension der herzustellenden Mineralwolleplatten sowie die Form der Ausnehmungen eingegeben ist.
Die Mineralfaserdämmstoffbahn gelangt in den Bereich der Schneidvorrichtung, wobei die Schneidvorrichtung in ihrer maximalen Stellung in Richtung der auflaufenden Mineralfaserdämmstoffbahn steht. Unmittelbar nach Erreichen der Schneidvorrichtung beginnt diese die vorgesehene Ausnehmung bzw. Ausnehmungen in die Seitenfläche der Mineralfaserdämmstoffbahn einzuschneiden. Hierbei bewegt sich die Schneidvorrichtung in Förderrichtung der Mineralfaserdämmstoffbahn. Sobald die Ausnehmung bzw. Ausnehmungen vollständig eingebracht ist bzw. sind, bewegt sich die Schneidvorrichtung in ihre Ausgangsstellung zurück, um mit der Bearbeitung des nächsten Abschnitts der Mineralfaserdämmstoffbahn zu beginnen. Mit einer oberhalb der Fördereinrichtung angeordneten Schneidvorrichtung, die zumindest einen weiteren Laser aufweist, wird anschließend die Mineralfaserdämmstoffbahn in einem vorbestimmten Schneidbereich quer zu ihrer Längsachsenrichtung geschnitten, um die zuvor im Bereich zumindest einer Seitenfläche bearbeitete Mineralfaserdämmstoffbahn um eine Plattenlänge zu verkürzen.
Die zweite, oberhalb der Fördereinrichtung angeordnete Schneideinrichtung kann zusätzlich dazu genutzt werden, in die große Oberfläche der Mineralfa- serdämmstoffbahn Ausnehmungen, insbesondere flächige Vertiefungen und/oder Löcher einzubringen.
Für die vollständige Bearbeitung an allen Seitenflächen und Oberflächen hat sich eine Vorrichtung bewährt, die im Bereich jeder Oberfläche einen Laser und jeweils einen weiteren Laser im Bereich einer Längsseite aufweist, wobei jeder Laser an einer Längsseite eine angrenzende Schmalseite eines plat- tenförmigen Dämmstoffelementes bearbeitet.
Bei plattenförmigen Dämmstoffelementen kann die Bearbeitung der Seitenflächen auch im Anschluss an eine Stapeleinrichtung erfolgen, in dem ein Laser entlang der Seitenflächen eines Stapels Dämmstoffplatten bewegt wird, um dort die Seitenflächen der einzelnen Dämmstoffplatten zu bearbeiten.
Die Verfahrgeschwindigkeit des Lasers ist bei dem erfindungsgemäßen so gewählt, dass sie wesentlich größer als die Fördergeschwindigkeit der Dämmstoffelemente ist. Darüber hinaus wird die Leistung des Lasers in Abhängigkeit der Dimensionen der Ausnehmungen eingestellt. Die Einstellung kann beispielsweise produktbezogen in der den Laser steuernden Steuerungseinrichtung gespeichert sein. Während des Einschneiden eines Schlitzes vorgegebener Tiefe in eine Seitenfläche wird beispielsweise eine Leis- tung von 250 mW eingestellt, wohingegen der Schneidvorgang während des Abtrennens einer Platte von der Mineralfaserdämmstoffbahn bei einer Leistung von 1500 W durchgeführt wird.