WO2010130711A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen mischen von fasern mit einem bindemittel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen mischen von fasern mit einem bindemittel Download PDF

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binder
mixing
mixing chamber
mixer
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PCT/EP2010/056411
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Wilhelm Franck
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Siempelkamp Maschinen- Und Anlagenbau Gmbh & Co. Kg
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    • 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
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    • B29B7/90—Fillers or reinforcements, e.g. fibres
    • B29B7/92—Wood chips or wood fibres

Definitions

  • the invention relates to a process for the continuous mixing of fibers with a binder for the production of fiberboard, in a continuous mixing device having at least one mixing chamber and one or more mixing tools attached to a rotating mixer shaft, the mixing tools containing the fibers Binders Vermi and promote in a conveying direction through the M ischer or the mixing chamber.
  • the invention relates to a mixing device for mixing fibers with a binder.
  • Such mixing devices are also referred to as gluing mixers.
  • the mixing chamber is generally cylindrical in shape as a drum, but this drum does not rotate, but stands firmly.
  • the gluing of fibers and consequently the mixing of fibers with a binder or glue represents an essential process step in the production of fiberboard.
  • the quality of the fiber boards produced, for. B. wood-based panels, also depends significantly on the quality of the fibers and in particular a homogeneous gluing of the fibers.
  • a device for the continuous gluing of fibers which is configured as a horizontally oriented Beleimmischer in drum construction, is known for example from DE 24 38 818.
  • the mixing shaft is hollow in this embodiment and serves the glue supply.
  • the mixer shaft is occupied with mixing tools, which are provided in the region of their hollow training with it from glue spreading tubes.
  • the diameter of such a mixing container is about 600 mm, wherein a rotational speed of the mixer shaft of 1500 revolutions per minute is proposed. This is to achieve a throughput of 3 to 4 t fibers per hour.
  • the invention has for its object to provide a process for the continuous mixing of fibers with a binder for the production of fiberboard of the type described above, which ensures perfect Belei- results mung with high throughput.
  • the invention teaches in a generic method for continuously mixing fibers with a binder for the production of fiberboard of the type described above, that the rotational speed n of the mixer shaft and the diameter d of the mixing chamber are matched with the proviso that the (Nominal) centrifugal acceleration of the fibers in the area of the mixer inner wall is 10,000 to 30,000 m / sec 2 .
  • the (nominal) centrifugal acceleration is 15000 to 30000 m / sec 2 .
  • the fibers are accelerated by the rotating mixer shaft with the mixer tools towards the mixer jacket and then move substantially on a fiber ring through the mixer.
  • the (nominal) Zenthfugal acceleration is not (necessarily) the actual centrifugal acceleration of the moving fibers, but rather a computationally determined value of the centrifugal acceleration a from the rotational speed n and the diameter d is as follows:
  • Diameter means the inside diameter of the mixing chamber.
  • the invention is based on the recognition that it depends less on the speed or peripheral speed of the fibers than on the centrifugal acceleration of the fibers for optimum gluing.
  • high centrifugal accelerations are set up, so that z. B. is preferably carried out with relatively small diameters of the mixer chamber and relatively high speeds of the mixer shaft.
  • the invention proposes that the diameter d of the mixing chamber is 200 mm to 800 mm, preferably 300 mm to 700 mm.
  • the speed n of the mixer shaft may preferably be 1,000 to 4,000 rpm, particularly preferably 2,000 to 4,000 rpm.
  • the inventive method is initially suitable for the gluing of wood fibers, z. B. for MDF production.
  • fibers of annual plants eg. B. fibers of straw, z. B. rice straw, glues.
  • isocyanate or an isocyanate-containing binder is used as a binder.
  • This binder is particularly useful for such annual plants because some annual plants are often provided with a wax layer.
  • the high adhesive effect of isocyanate-containing binders nevertheless ensures perfect processing. With the inventive method with high centrifugal accelerations is a achieved perfect Beleimungswoven without the previously observed in practice with drum mixers problems occur.
  • the inventive method is also particularly well suited for the mixing of fibers and in particular wood fibers with thermoplastic synthetic fibers, eg. B. bicomponent fibers.
  • thermoplastic synthetic fibers eg. B. bicomponent fibers.
  • It is generally known, as a binder in wood-based panels not only thermosetting binder, z.
  • isocyanates but it has already been proposed as a binder thermoplastic polymer fibers, for. B. bicomponent plastic fibers to be used, which mixed with the wood fibers and z. B. are scattered by means of a mechanical scattering head to a mat.
  • Such multicomponent fibers are characterized in that they have at least a first and a second plastic component, wherein the plastic components have different melting points.
  • a component for. B.
  • such bicomponent fibers can be mixed particularly well with wood fibers of the invention in a homogeneous and high throughput manner.
  • the invention also relates to a device for the continuous mixing of fibers with a binder for the production of fiberboard, in particular by a method of the type described.
  • a device for the continuous mixing of fibers with a binder for the production of fiberboard, in particular by a method of the type described.
  • Such a device has in its basic structure at least one substantially horizontally arranged, cylindrical mixing chamber and at least a mixer shaft arranged in a rotating manner in the mixing chamber, to which a plurality of mixing tools are attached.
  • the mixing chamber has at least one loading opening for the feeding of the fibers and at least one discharge opening for the discharge of the fiber binder mixture as well as a plurality of binder supply openings for the supply of the binder.
  • the invention proposes that as mixing tools a plurality of spiked combs distributed over the circumference of the mixer shaft, each with a plurality of radially outward oriented stingers are provided, wherein the spiked combs extend substantially parallel to the mixer axis and wherein each two adjacent spiked combs are arranged offset in the axial direction by a predetermined amount to each other.
  • spiked combs or spikes take on the one hand a mixing function and on the other hand a conveying function, because in rotation of the mixer shaft with the mixing tools, the fibers are not only mixed with the binder, but the mixture is transported simultaneously in the conveying direction of the loading opening to the discharge properly and with high throughput , Due to the axial offset of the individual spiked combs one achieves a spiral arrangement of the spikes, which improves the conveying effect.
  • the individual spines can also be referred to as spines or pins.
  • these spikes or mandrels or pins are formed without binder feed, ie the binder is not supplied through the spines themselves, but via separate (non-rotating) binder feed tubes, which in z. B.
  • the supply tubes projecting into the mixing chamber are arranged offset in the longitudinal direction to the spines or the spiked combs. This configuration allows the spiked combs to readily rotate at high speeds without colliding with the feed tubes, although the feed tubes may protrude into the area of the spikes.
  • the spiked combs in the area in which the feed tubes are provided have a plurality of shortened spines. These shortened spikes, which are arranged in the region of the feed tubes, consequently have a shorter length than the remaining spikes, which are arranged outside the region of the feed tubes.
  • the feed pipes are arranged offset in the longitudinal direction of the spikes. The length of these shortened spikes is matched to the extent to which the supply pipes protrude into the interior of the chamber.
  • the binder feed tubes are arranged in the first half of the mixing chamber (with respect to the conveying direction), more preferably in the first third of the mixing chamber. This z. B.
  • glue supply tubes may be provided, which are arranged one behind the other in the mixer longitudinal direction.
  • the invention also includes embodiments in which the binder on the mixer shaft and the mixing tools, for. B. the spines, is supplied.
  • the mixer shaft is formed as a hollow shaft and the spikes are also designed as a binder feed tubes, which are connected to the mixer shaft.
  • the loading opening associated with the region of the mixer shaft is formed spine-free, wherein in this feed area conveying tools, for. B. conveyor paddles are arranged.
  • the fibers entering through the loading opening into the mixing chamber are consequently transported quickly and reliably away from the area of the loading opening into the mixing area by the conveying tools as if they were starting tools, where they are then transported further by the spikes.
  • the area of the mixer shaft assigned to the discharge opening may be designed to be optional or complementary to a spine, in which discharge area ejection tools, for. Ejection paddles.
  • the loading opening is preferably arranged on the mixing chamber top and z. B. formed as a loading funnel.
  • the discharge opening or ejection Opening is preferably in the lower area, z. B. provided in the lower half of the mixing chamber, so that a total of loading and unloading takes place via substantially gravity.
  • glue feed tubes which project in a substantially radial or tangential direction through the mixer jacket into the mixer interior
  • these glue tubes it is possible within the scope of the invention for these glue tubes to have a height-adjustable design. This means that the immersion depth of the glue pipes in the radial or tangential direction into the interior of the mixing chamber can be adjustable.
  • Gluing tubes with single-fluid or dual-fluid atomization can be used.
  • At least one drive is connected to the mixer shaft, if necessary with the interposition of a transmission.
  • the drive is ejection side connected to the mixer shaft.
  • Such a configuration is particularly useful when working with réellebeleimung and the glue is introduced via the feed side in the mixer shaft.
  • the invention proposes that the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins. Also the inner walls of the spikes or pins are designed as wear-resistant spikes or pins.
  • Mixing chamber or the mixer jacket can be designed wear-resistant, z. B. be provided with a hardfacing. Such a wear-resistant design is particularly advantageous because at
  • silicate-containing fibers e.g. As straw, silicates can escape, which strain the surface heavily.
  • the jacket of the mixer can z. B. cooled, preferably be formed water-cooled.
  • FIG. 1 shows a mixing device according to the invention in a simplified perspective view
  • 2a shows an enlarged detail of the article according to FIG. 1 in the region of the fiber feed
  • FIG. 1 shows a mixing device according to the invention in a simplified perspective view
  • 2a shows an enlarged detail of the article according to FIG. 1 in the region of the fiber feed
  • FIG. 1 shows a mixing device according to the invention in a simplified perspective view
  • 2a shows an enlarged detail of the article according to FIG. 1 in the region of the fiber feed
  • FIG. 1 shows a mixing device according to the invention in a simplified perspective view
  • 2a shows an enlarged detail of the article according to FIG. 1 in the region of the fiber feed
  • FIG. 2b shows another enlarged section of the article according to FIG. 1 in the region of the discharge of the fiber-binder mixture
  • FIG. 3 shows a detail of the article of FIG. 2a in another view
  • Fig. 4 shows a detail of a mixing device in a modified embodiment and from another view.
  • a mixing device for continuously mixing fibers with a binder for the production of fiberboard.
  • the mixing device has a substantially horizontally arranged, cylindrical mixing chamber 1 with a hollow cylindrical jacket 6 and at least one mixer shaft 2 arranged rotating in the mixing chamber 1, to which a plurality of mixing tools 3 are fastened.
  • the mixing chamber has a loading opening 4, which is formed in the embodiment as a loading funnel. About this loading funnel, the fibers are introduced from above into the interior of the mixing chamber 1. This is indicated by an arrow B.
  • the fibers are mixed with the binder attached to the rotating mixer shaft 2 mixer tools 3 with a binder and simultaneously conveyed in the conveying direction F through the mixer.
  • the binder is supplied via a plurality of binder supply pipes 5, which are attached to the mixing chamber 1 and project through the mixing chamber jacket 6 into the interior of the mixing chamber 1.
  • the supply of the binder is carried out in the illustrated embodiment, therefore, not on the mixer shaft or on the mixing tools, but on the firmly attached to the mixing chamber 1 and the shell 6 of the M isch chamber 1 Zunnenroh re 5, which are formed as feed nozzles.
  • the mixing device has a discharge opening 7, which is arranged endwise in the conveying direction F. About this discharge opening 7, the mixture of fibers on the one hand and Binder on the other hand discharged or ejected. This is indicated by the arrow E.
  • the discharge opening 7 is provided in the lower region of the mixing chamber 1.
  • the spiked combs 3 extend along the longitudinal direction L of the mixing chamber and consequently parallel to the longitudinal axis A of the mixer.
  • This z. B. three to fifteen, preferably five to ten, spiked combs 3 distributed over the circumference of the mixer shaft 2.
  • the invention now proposes that in each case two adjacent spiked combs 3 are arranged offset in the axial direction or in the longitudinal direction L by a predetermined amount M. This configuration results in that the ends of the individual spines 8 and 8 'are arranged in a spiral in a plan view.
  • a plurality of feed pipes 5 are arranged in a row along the longitudinal direction L of the mixer.
  • the feed tubes 5 protruding into the mixing chamber through the mixer wall 6 are arranged offset in the longitudinal direction L to the spikes 8 of the spiked combs 3. This can be seen, for example, from FIG. 3. It can be seen that in this embodiment, the feed tubes 5 as it were immersed between the spines 8 of the spiked combs 3, without causing collisions between the spikes 8 and the feed tubes 5.
  • the design is made such that the distance between the spikes 8 and the feed tubes 5 is at least 2 mm, preferably at least 4 mm.
  • the feed pipes 5 are not offset from the spines 8, 8 'of the spiked combs 3, but they are aligned as it were.
  • 5 shortened spines 8' are provided there in the region of the feed tubes. The length of the spikes 8 'in the region of the feed tubes 5 is consequently less than the length of the spikes 8 in the remaining regions of the mixer.
  • the figures furthermore show that the region of the mixer shaft 2 assigned to the loading opening 4 is designed to be free of spikes, wherein conveying tools 9 are fastened to the mixer shaft 2 in this feed region.
  • these conveying tools are designed to be paddle-shaped as starting tools or starting paddles. They ensure that the fibers entering via the loading opening 4 into the mixing chamber 1 are rapidly accelerated and conveyed into the gluing area (see Fig. 2a).
  • the region of the mixer shaft 2 assigned to the discharge opening 7 is likewise formed without a spike, with ejection tools 10 being fastened to the mixer shaft 2 in this discharge region.
  • ejection tools 10 are paddle shaped as ejection paddle. They ensure rapid removal of the mixture of fibers and binder and consequently the glued fibers via the discharge opening 7 (see Fig. 2b).
  • the mixer tools 3 designed as spiked combs have a retaining strip 11 fastened to the mixer shaft 2, which extends along the longitudinal direction L and consequently parallel to the axis A. At this retaining strip 11, the spikes or pins 8 and 8 'are attached. The spikes 8, 8 'are aligned orthogonal to the retaining strip 11.
  • An unillustrated drive is connected to the mixer shaft 2 in a conventional manner.
  • Fig. 2b only a pulley 12 is indicated in this context, via which the drive is connected to the mixer shaft 2.
  • the drive is therefore arranged on the end or outlet side.
  • the fibers are introduced according to arrow B through the hopper 4 in the mixing chamber 1 and at the same time the binder, for. B. a glue such.
  • As isocyanate fed via the feed tubes 5.
  • the fibers are transported by means of the mixing tools 3 according to the invention along the longitudinal direction L and thereby brought into the outer region via the centrifugal acceleration and consequently accelerated into the region of the mixer wall 6.
  • the rotational speed n of the mixer shaft and the diameter d of the mixing chamber are matched to one another in such a way that the nominal (nominal) centrifugal acceleration a of the fibers in the region of the mixer inner wall is 15,000 to 30,000 m / sec 2 .
  • the diameter d is preferably 300 mm to 700 mm and the speed n of the mixer shaft is preferably 2000 to 4000 U / min. It is therefore worked with relatively small diameters and high speeds, so that high centrifugal accelerations are achieved. This ensures that the fibers are pressed well on the jacket 6 and the inner wall of the mixer 1 and compressed as it were. This leads to increased friction and thus to a better gluing behavior. It can also high throughputs of z. B. reach 5 1 to 10 1 per hour.

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Abstract

Es handelt sich um ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten, in einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, welche zumindest eine Mischkammer sowie ein oder mehrere an einer rotierenden Mischerwelle befestigte Mischwerkzeuge aufweist, wobei die Mischwerkzeuge die Fasern mit dem Bindemittel vermischen und in einer Förderrichtung durch den Mischer fördern. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (n) der Mischerwelle und der Durchmesser (d) der Mischkammer mit der Maßgabe aufeinander abgestimmt sind, dass die (Nenn-) Zentrifugalbeschleunigung der Fasern im Bereich der Mischerinnenwand 10000 bis 30000 m/sec2 beträgt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten, in einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, welche zumindest eine Mischkammer sowie eine oder mehrere an einer rotierenden Mischerwelle befestigten Mischwerk- zeuge aufweist, wobei die Mischwerkzeuge die Fasern mit dem Bindemittel verm ischen und in einer Förderrichtung durch den M ischer bzw. d ie Mischkammer fördern. Außerdem betrifft die Erfindung eine Mischvorrichtung zum Mischen von Fasern mit einem Bindemittel. Solche Mischvorrichtungen werden auch als Beleimungsmischer bezeichnet. Die Mischkammer ist in der Regel zylindrisch als Trommel ausgebildet, wobei diese Trommel jedoch nicht rotiert, sondern fest steht.
Die Beleimung von Fasern und folglich das Mischen von Fasern mit einem Bindemittel bzw. Leim stellt einen wesentlichen Prozessschritt im Zuge der Her- Stellung von Faserplatten dar. Die Qualität der hergestellten Faserplatten, z. B. Holzwerkstoffplatten, hängt auch maßgeblich von der Qualität der Fasern und insbesondere einer homogenen Beleimung der Fasern ab.
Es ist grundsätzlich bekannt, Holzfasern in einer sogenannten Blowline mit einem Bindemittel bzw. Leim zu vermischen und folglich zu beleimen. Die Durchsätze sind bei dieser Beleimungstechnik jedoch begrenzt. Im Übrigen treten in der Praxis gelegentlich Probleme mit sogenannten Leimflecken auf. Insbesondere die Handhabung von Isocyanat-Bindemitteln bereitet in der Blowline-Technologie Probleme.
Aus diesem Grunde wurde bereits die Beleimung von Fasern in einem Beleimmischer vorgeschlagen. Die in der Vergangenheit in der Praxis mit bekannten Beleimmischern erzielten Ergebnisse waren jedoch häufig unbefriedigend. Eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Beleimen von Fasern, welche als horizontal orientierter Beleimmischer in Trommel bauweise ausgestaltet ist, ist beispielsweise aus der DE 24 38 818 bekannt. Die Mischwelle ist bei dieser Ausführungsform hohl ausgebildet und dient der Leimzufuhr. Dazu ist die Mischerwelle mit Mischwerkzeugen besetzt, die im Bereich ihrer hohlen Ausbildung mit davon abstehenden Leimschleuderrohren versehen sind. Der Durchmesser eines solchen Mischbehälters beträgt ca. 600 mm, wobei eine Drehzahl der Mischerwelle von 1500 Umdrehungen pro Minute vorgeschlagen wird. Damit soll eine Durchsatzleistung von 3 bis 4 t Fasern pro Stunde erreicht werden.
In der Praxis ist bislang bei der Beleimung von Fasern mit derartigen Vorrichtungen darauf geachtet worden, dass die zu beleimenden Fasern, die von den Mischwerkzeugen in eine "rotierende" Bewegung versetzt werden, eine vorgegebene Geschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit aufweisen. Mischer mit unterschiedlichem Durchmesser sind daher in der Praxis mit stark unterschiedlichen Drehzahlen betrieben worden, so dass vergleichbare Geschwindigkeiten eingestellt wurden. Die auf diese Weise erzielten Ergebnisse waren häufig unbefriedigend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, welches einwandfreie Belei- mungsergebnisse bei gleichzeitig hohem Durchsatz gewährleistet.
Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung bei einem gattungsgemäßen Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten der eingangs beschriebenen Art, dass die Drehzahl n der Mischerwelle und der Durchmesser d der Mischkammer mit der Maßgabe aufeinander abgestimmt sind, dass die (Nenn-)Zentrifugalbeschleu- nigung der Fasern im Bereich der Mischerinnenwand 10000 bis 30000 m/sec2 beträgt. Bevorzugt beträgt die (Nenn-)Zentrifugalbeschleunigung 15000 bis 30000 m/sec2. Die Fasern werden von der rotierenden Mischerwelle mit den Mischerwerkzeugen in Richtung zum Mischermantel beschleunigt und bewegen sich dann im Wesentlichen auf einem Faserring durch den Mischer. Bei der (Nenn-)Zenthfugalbeschleunigung handelt es sich nicht (zwangsläufig) um die tatsächliche Zentrifugalbeschleunigung der bewegten Fasern, sondern gemeint ist vielmehr ein rechnerisch aus der Drehzahl n und dem Durchmesser d wie folgt bestimmter Wert für die Zentrifugalbeschleunigung a:
a = 2 π2 n2 d.
Durchmesser meint den Innendurchmesser der Mischkammer. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass es für eine optimale Beleimung weniger auf die Geschwindigkeit bzw. Umfangsgeschwindigkeit der Fasern als vielmehr auf die Zentrifugalbeschleunigung der Fasern ankommt. Im Rahmen der Erfindung werden hohe Zentrifugalbeschleunigungen eingerichtet, so dass z. B. vorzugsweise mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern der Mischerkammer und verhältnismäßig hohen Drehzahlen der Mischerwelle gearbeitet wird. Bevorzugt schlägt die Erfindung vor, dass der Durchmesser d der Mischkammer 200 mm bis 800 mm, vorzugsweise 300 mm bis 700 mm, beträgt. Die Drehzahl n der Mischerwelle kann vorzugsweise 1 000 bis 4000 U/min, besonders bevorzugt 2000 bis 4000 U/min, betragen.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zunächst einmal für die Beleimung von Holzfasern, z. B. für die MDF-Produktion. Besonders bevorzugt werden im Rahmen der Erfindung auch Fasern von Einjahrespflanzen, z. B. Fasern von Stroh, z. B. Reisstroh, beleimt. Insbesondere bei derartigen Fasern von Einjahrespflanzen wird als Bindemittel Isocyanat oder ein isocyanathaltiges Bindemittel verwendet. Dieses Bindemittel ist für derartige Einjahrespflanzen besonders deshalb zweckmäßig, weil einige Einjahrespflanzen häufig mit einer Wachsschicht versehen sind. Die hohe Klebewirkung von isocyanathaltigen Bindemitteln gewährleistet dennoch eine einwandfreie Verarbeitung. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren mit hohen Zentrifugalbeschleunigungen wird ein einwandfreies Beleimungsergebnis erzielt, ohne dass die bislang in der Praxis bei Trommelmischern beobachteten Probleme auftreten.
Überraschenderweise eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren auch besonders gut für das Mischen von Fasern und insbesondere Holzfasern mit thermoplastischen Kunststofffasern, z. B. Bikomponentenfasern. Es ist grundsätzlich bekannt, als Bindemittel bei Holzwerkstoffplatten nicht nur duroplastische Bindemittel, z. B. Isocyanate, zu verwenden, sondern es wurde bereits vorgeschlagen, als Bindemittel thermoplastische Kunststofffasern, z. B. Bikomponenten-Kunststofffasern zu verwenden, welche mit den Holzfasern gemischt und z. B. mittels eines mechanischen Streukopfes zu einer Matte gestreut werden. Derartige Mehrkomponentenfasern zeichnen sich dadurch aus, dass sie zumindest eine erste und eine zweite Kunststoff-Komponente aufweisen, wobei die Kunststoff-Komponenten unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen. Beim Erwärmen der Fasermatte wird eine Komponente, z. B. die zweite Komponente der Kunststofffasern erweicht und anschließend wird die Fasermatte zur Erzeugung der Faserplatte, z. B. Dämmplatte abgekühlt. Überraschenderweise lassen sich derartige Bikomponentenfasern mit dem erfindungsgemäßen Verfahren besonders gut mit Holzfasern homogen und mit hohem Durchsatz vermischen.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten, insbesondere nach einem Verfahren der beschriebenen Art. Eine solche Vor- richtung weist in ihrem grundsätzlichen Aufbau zumindest eine im Wesentlichen horizontal angeordnete, zylindrische Mischkammer und zumindest eine in der Mischkammer rotierend angeordnete Mischerwelle auf, an welcher mehrere Mischwerkzeuge befestigt sind. Die Mischkammer weist zumindest eine Beladeöffnung für die Zuführung der Fasern und zumindest eine Entladeöffnung fü r d i e Abfü h ru n g d es F a se r-Bindemittel-Gemisches sowie mehrere Bindemittelzuführöffnungen für die Zuführung des Bindemittels auf. Die Erfindung schlägt vor, dass als Mischwerkzeuge mehrere über den Umfang der Mischerwelle verteilte Stachelkämme mit jeweils mehreren radial nach außen orientierten Stacheln vorgesehen sind, wobei die Stachel kämme sich im Wesentlichen parallel zur Mischerachse erstrecken und wobei jeweils zwei benachbarte Stachelkämme in axialer Richtung um ein vorgegebenes Maß versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Stachelkämme bzw. Stacheln übernehmen einerseits eine Mischfunktion und andererseits eine Förderfunktion, denn in Rotation der Mischerwelle mit den Mischwerkzeugen werden die Fasern nicht nur mit dem Bindemittel vermischt, sondern das Gemisch wird zugleich in Förderrichtung von der Beladeöffnung zur Entladeöffnung einwandfrei und mit hohem Durchsatz transportiert. Durch den axialen Versatz der einzelnen Stachelkämme erreicht man gleichsam eine spiralförmige Anordnung der Stacheln, welche die Förderwirkung verbessert. Die einzelnen Stacheln können auch als Dorne oder Stifte bezeichnet werden. Bevorzugt sind diese Stacheln bzw. Dorne oder Stifte ohne Bindemittelzuführung ausgebildet, d. h. das Bindemittel wird nicht über die Stacheln selbst, sondern über separate (nicht rotierende) Bindemittelzuführrohre zugeführt, welche in z. B. radialer oder tangentialer Richtung um ein vorgegebenes Maß durch den Mischkammermantel in das Innere der Mischkammer ragen. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die in die Mischkammer ragenden Zuführrohre in Längsrichtung versetzt zu den Stacheln bzw. den Stachelkämmen angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, dass die Stachelkämme ohne weiteres mit hohen Geschwindigkeiten rotieren können, ohne mit den Zuführrohren zu kollidieren, obwohl die Zuführrohre bis in den Bereich der Stacheln hineinragen können.
Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Stachelkämme in dem Bereich, in dem die Zuführrohre vorgesehen sind, mehrere verkürzt ausgebildete Stacheln aufweisen. Diese verkürzt ausgebildeten Stacheln, die im Bereich der Zuführrohre angeordnet sind, weisen folglich eine geringere Länge auf als die übrigen Stacheln, die außerhalb des Bereichs der Zuführrohre angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist es nicht erforderlich, dass die Zuführrohre in Längsrichtung versetzt zu den Stacheln angeordnet sind. Die Länge dieser verkürzten Stacheln ist dabei auf das Maß abgestimmt, um welches die Zuführrohre in das Innere der Kammer ragen. Besonders bevorzugt sind die Bindemittel-Zuführrohre in der ersten Hälfte der Mischkammer (bezogen auf die Förderrichtung) angeordnet, besonders bevorzugt im ersten Drittel der Mischkammer. Dabei können z. B. zwei bis zehn, bevorzugt drei bis sieben Leimzuführrohre vorgesehen sein, die in Mischerlängsrichtung hintereinander angeordnet sind. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, mehrere derartige Reihen von Zuführrohren vorzusehen, die beispielsweise über den Umfang verteilt angeordnet sein können oder auch über die Länge der Kammer verteilt angeordnet sein können.
In einer alternativen Ausgestaltung umfasst die Erfindung auch Ausführungsformen, bei welchen das Bindemittel über die Mischerwelle und die Mischwerkzeuge, z. B. die Stacheln, zugeführt wird. Bei einem solchen Mischer mit "Innenbeleimung" ist die Mischerwelle als Hohlwelle ausgebildet und die Stacheln sind zugleich als Bindemittel-Zuführrohre ausgebildet, welche an die Mischerwelle angeschlossen sind.
Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass der der Beladeöffnung zugeordnete Bereich der Mischerwelle stachelfrei ausgebildet ist, wobei in diesem Zuführbereich Förderwerkzeuge, z. B. Förderpaddel, angeordnet sind. Die durch die Beladeöffnung in die Mischkammer eintretenden Fasern werden folglich von den Förderwerkzeugen als gleichsam Anschub- werkzeuge schnell und zuverlässig aus dem Bereich der Beladeöffnung weg in den Mischbereich transportiert, wo sie dann von den Stacheln weiter transportiert werden.
Nach einem weiteren Vorschlag kann der der Entladungsöffnung zugeordnete Bereich der Mischerwelle optional oder ergänzend stachelfrei ausgebildet sein, wobei in diesem Abführbereich Auswurfwerkzeuge, z. B. Auswurfpaddel, vor- gesehen sind.
Die Beladeöffnung ist vorzugsweise auf der Mischkammeroberseite angeordnet und z. B. als Beladetrichter ausgebildet. Die Entladeöffnung oder Auswurf- Öffnung ist vorzugsweise im unteren Bereich, z. B. in der unteren Hälfte der Mischkammer vorgesehen, so dass insgesamt eine Beladung und Entladung über im Wesentlichen die Schwerkraft erfolgt.
Sofern mit Leimzuführrohren gearbeitet wird, welche in im Wesentlichen radialer oder tangentialer Richtung durch den Mischermantel in das Mischerinnere hineinragen, besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass diese Leimrohre höhenverstellbar ausgebildet sind. Das bedeutet, dass die Eintauchtiefe der Leimrohre in radialer oder tangentialer Richtung in das Innere der Mischkammer einstellbar sein kann. Es können Beleimungsrohre mit Einstoff- oder Zweistoffverdüsung verwendet werden.
An die Mischerwelle ist im Übrigen zumindest ein Antrieb angeschlossen, ggf. unter Zwischenschaltung eines Getriebes. Vorzugsweise ist der Antrieb auswurfseitig an die Mischerwelle angeschlossen. Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn mit Innenbeleimung gearbeitet wird und der Leim über die Zuführseite in die Mischerwelle eingeführt wird.
Ferner schlägt die Erfindung vor, dass die Stacheln bzw. Stifte als verschleißfeste Stacheln oder Stifte ausgebildet sind. Auch die Innenwände der
Mischkammer bzw. des Mischermantels können verschleißfest ausgebildet sein, z. B. mit einer Auftragsschweißung versehen sein. Eine solche verschleißfeste Ausgestaltung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil beim
Mischen von silikathaltigen Fasern, z. B. Stroh, Silikate austreten können, welche die Oberfläche stark beanspruchen. Der Mantel des Mischers kann z. B. gekühlt, bevorzugt wassergekühlt ausgebildet sein.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Mischvorrichtung in einer vereinfachten perspektivischen Darstellung, Fig. 2a einen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Faserzuführung,
Fig. 2b einen anderen vergrößerten Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 1 im Bereich der Abführung des Faser-Bindemittel-Gemisches,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus dem Gegenstand nach Fig. 2a in einer anderen Ansicht und
Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Mischvorrichtung in abgewandelter Ausführungsform und aus einer anderen Ansicht.
In den Figuren ist eine Mischvorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten dargestellt. Die Mischvorrichtung weist eine im Wesentlichen horizontal angeordnete, zylindrische Mischkammer 1 mit hohlzylindrischem Mantel 6 und zumindest eine in der Mischkammer 1 rotierend angeordnete Mischerwelle 2 auf, an welcher mehrere Mischwerkzeuge 3 befestigt sind. Die Mischkammer weist eine Beladeöffnung 4 auf, welche im Ausführungsbeispiel als Beladetrichter ausgebildet ist. Über diesen Beladetrichter werden die Fasern von oben in das Innere der Mischkammer 1 eingeführt. Dieses ist durch einen Pfeil B angedeutet. Die Fasern werden über die an der rotierenden Mischerwelle 2 befestigten Mischerwerkzeuge 3 mit einem Bindemittel vermischt und zugleich in Förderrichtung F durch den Mischer gefördert. Das Bindemittel wird über mehrere Bindemittel-Zuführrohre 5 zugeführt, welche an der Mischkammer 1 befestigt sind und durch den Mischkammermantel 6 hindurch in das Innere der Mischkammer 1 hineinragen. Die Zuführung des Bindemittels erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform folglich nicht über die Mischerwelle bzw. über die Mischwerkzeuge, sondern über die fest an der Mischkammer 1 bzw. dem Mantel 6 der M isch kammer 1 befestigten Zuführroh re 5, welche als Zuführdüsen ausgebildet sind. Ferner weist die Mischvorrichtung eine Entladeöffnung 7 auf, welche in Förderrichtung F endseitig angeordnet ist. Über diese Entladeöffnung 7 wird die Mischung aus Fasern einerseits und Bindemitteln andererseits abgeführt bzw. ausgeworfen. Dieses ist durch den Pfeil E angedeutet. Die Entladeöffnung 7 ist dabei im unteren Bereich der Mischkammer 1 vorgesehen.
Als Mischerwerkzeuge 3 sind im Ausführungsbeispiel mehrere über den Umfang der Mischerwelle 2 verteilte Stachelkämme 3 mit jeweils einer Vielzahl von radial nach außen orientierten Stacheln 8, 8' vorgesehen. Die Stachelkämme 3 erstrecken sich entlang der Längsrichtung L der Mischkammer und folglich parallel zur Längsachse A des Mischers. Dabei können z. B. drei bis fünfzehn, vorzugsweise fünf bis zehn, Stachelkämme 3 über den Umfang der Mischerwelle 2 verteilt sein. Die Erfindung schlägt nun vor, dass jeweils zwei benachbarte Stachelkämme 3 in axialer Richtung bzw. in Längsrichtung L um ein vorgegebenes Maß M versetzt zueinander angeordnet sind. Diese Ausgestaltung führt dazu, dass die Enden der einzelnen Stacheln 8 bzw. 8' in einer Draufsicht gleichsam spiralförmig angeordnet sind . Dadurch wird gewährleistet, dass über die Stacheln 8, 8' nicht nur ein einwandfreies Mischen der Fasern mit dem Bindemittel erfolgt, sondern dass zugleich ein einwandfreier Transport der Mischung mit hohem Durchsatz gewährleistet ist. In den Ausführungsbeispielen sind mehrere Zuführrohre 5 in einer Reihe entlang der Längsrichtung L des Mischers angeordnet.
Die durch die Mischerwand 6 hindurch in die Mischkammer ragenden Zuführrohre 5 sind im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 3 in Längsrichtung L versetzt zu den Stacheln 8 der Stachelkämme 3 angeordnet. Dieses ergibt sich beispielsweise aus der Fig. 3. Es ist erkennbar, dass bei dieser Ausführungsform die Zuführrohre 5 gleichsam zwischen die Stacheln 8 der Stachelkämme 3 eintauchen, ohne dass es zu Kollisionen zwischen den Stacheln 8 und den Zuführrohren 5 kommt. Die Ausgestaltung ist dabei so getroffen, dass der Abstand zwischen den Stacheln 8 und den Zuführrohren 5 zumindest 2 mm, vorzugsweise zumindest 4 mm beträgt.
In der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 4 sind die Zuführrohre 5 nicht versetzt zu den Stacheln 8, 8' der Stachelkämme 3 angeordnet, sondern sie sind gleichsam fluchtend ausgerichtet. Um Kollisionen zwischen den Stacheln 8, 8' einerseits und den Zuführrohren 5 andererseits zu vermeiden, sind dort im Bereich der Zuführrohre 5 verkürzt ausgebildete Stacheln 8' vorgesehen. Die Länge der Stacheln 8' im Bereich der Zuführrohre 5 ist folglich geringer als die Länge der Stacheln 8 in den übrigen Bereichen des Mischers.
Die Figuren zeigen ferner, dass der der Beladeöffnung 4 zugeordnete Bereich der Mischerwelle 2 stachelfrei ausgebildet ist, wobei in diesem Zuführbereich Förderwerkzeuge 9 an der Mischerwelle 2 befestigt sind. Diese Förderwerk- zeuge sind im Ausführungsbeispiel paddeiförmig als Anschubwerkzeuge bzw. Anschubpaddel ausgebildet. Sie sorgen dafür, dass die über die Beladeöffnung 4 in die Mischkammer 1 eintretenden Fasern schnell beschleunigt und in den Beleimungsbereich gefördert werden (vgl. Fig. 2a).
Außerdem ist erkennbar, dass der der Entladungsöffnung 7 zugeordnete Bereich der Mischerwelle 2 ebenfalls stachelfrei ausgebildet ist, wobei in diesem Abführbereich Auswurfwerkzeuge 10 an der Mischerwelle 2 befestigt sind. Auch diese Auswurfwerkzeuge 10 sind paddeiförmig als Auswurfpaddel ausgebildet. Sie gewährleisten eine schnelle Abfuhr der Mischung aus Fasern und Bindemittel und folglich der beleimten Fasern über die Abwurföffnung 7 (vgl. Fig. 2b).
Die als Stachelkämme ausgebildeten Mischerwerkzeuge 3 weisen eine an der Mischerwelle 2 befestigte Halteleiste 11 auf, welche sich entlang der Längsrich- tung L und folglich parallel zur Achse A erstreckt. An dieser Halteleiste 11 sind die Stacheln bzw. Stifte 8 und 8' befestigt. Die Stacheln 8, 8' sind dabei orthogonal zu der Halteleiste 11 ausgerichtet.
An die Mischerwelle 2 ist in an sich bekannter Weise ein nicht dargestellter Antrieb angeschlossen. In Fig. 2b ist in diesem Zusammenhang lediglich eine Riemenscheibe 12 angedeutet, über welche der Antrieb mit der Mischerwelle 2 verbunden wird. Im Ausführungsbeispiel ist der Antrieb folglich endseitig bzw. auslassseitig angeordnet. Während des Betriebs der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung werden die Fasern gemäß Pfeil B über den Trichter 4 in die Mischkammer 1 eingebracht und zugleich das Bindemittel, z. B. ein Leim, wie z. B. Isocyanat, über die Zuführrohre 5 zugeführt. Die Fasern werden mittels der erfindungsgemäßen Mischwerkzeuge 3 entlang der Längsrichtung L transportiert und dabei über die Zentrifugalbeschleunigung in den Außenbereich gebracht und folglich in den Bereich der Mischerwand 6 beschleunigt. Die Drehzahl n der Mischerwelle und der Durchmesser d der Mischkammer sind erfindungsgemäß derart aufeinander abgestimmt, dass die (Nenn-)Zenthfugalbeschleunigung a der Fasern im Bereich der Mischerinnenwand 15000 bis 30000 m/sec2 beträgt. Dabei beträgt der Durchmesser d vorzugsweise 300 mm bis 700 mm und die Drehzahl n der Mischerwelle beträgt vorzugsweise 2000 bis 4000 U/min. Es wird folglich mit verhältnismäßig kleinen Durchmessern und hohen Drehzahlen gearbeitet, so dass hohe Zentrifugalbeschleunigungen erreicht werden. Dadurch wird erreicht, dass die Fasern gut an den Mantel 6 bzw. die Innenwand des Mischers 1 gepresst und gleichsam verdichtet werden. Dieses führt zu einer erhöhten Reibung und damit zu einem besseren Beleimungsverhalten. Es lassen sich zugleich hohe Durchsätze von z. B. 5 1 bis 10 1 pro Stunde erreichen.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten,
in einer kontinuierlich arbeitenden Mischvorrichtung, welche zumindest eine Mischkammer (1 ) sowie ein oder mehrere an einer rotierenden Mischerwelle (2) befestigte Mischwerkzeuge (3) aufweist, wobei die Mischwerkzeuge (3) die Fasern mit dem Bindemittel vermischen und in einer Förderrichtung durch die Mischkammer (1 ) fördern, dadurch gekennzeichnet,
dass die Drehzahl (n) der Mischerwelle (2) und der Durchmesser (d) der Mischkammer (1 ) mit der Maßgabe aufeinander abgestimmt sind, dass die (Nenn-) Zentrifugalbeschleunigung der Fasern im Bereich des Mischkammermantels (6) 10000 bis 30000 m/sec2 beträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die (Nenn-) Zentrifugalbeschleunigung (a) der Fasern im Bereich des Mischkammermantels (6) 15000 bis 30000 m/sec beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die (Nenn-) Zentrifugalbeschleunigung (a) der Fasern aus der Drehzahl (n) und dem Durchmesser (d) wie folgt bestimmt:
a = 2 ττ2 - n2 " d
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) der Mischkammer (1 ) etwa 200 mm bis 800 mm, vorzugsweise 300 mm bis 700 mm beträgt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl (n) der Mischerwelle (2) etwa 1000 bis 4000 U/min, vorzugsweise 2000 bis 4000 U/min, beträgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Beleimen von Fasern ein duroplastisches Bindemittel, z. B. Isocyanat oder ein isocyanathaltiges Bindemittel, verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern aus Holz oder vorzugsweise aus Einjahrespflanzen, z. B. Stroh, mit einem Bindemittel gemischt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Fasern, z. B. Holzfasern, mit einem thermoplastischen Bindemittel, z. B. thermoplastischen Kunststofffasern, gemischt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastische Kunststofffasern Mehrkomponentenfasern, z. B. Bikomponenten- fasern, verwendet werden, welche aus zumindest einer ersten und einer zweiten Kunststoff-Komponente bestehen, die unterschiedliche Schmelzpunkte aufweisen.
10. Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen von Fasern mit einem Bindemittel für die Herstellung von Faserplatten, insbesondere nach einem Verfahren der
Ansprüche 1 bis 9,
mit zumindest einer im Wesentlichen horizontal angeordneten Mischkammer (1 ) mit zylindrischem Mischkammermantel (6) und
mit zumindest einer in der Mischkammer (1 ) rotierend angeordneten Mischerwelle (2), an welcher mehrere Mischwerkzeuge (3) befestigt sind,
wobei die Mischkammer (1 ) zumindest eine Beladeöffnung (4) für die Fasern und zumindest eine Entladeöffnung (7) für das Faser-Bindemittel-Gemisch sowie mehrere Bindemittel-Zuführöffnungen, z. B. Bindemittel-Zuführrohre (5), für die Zuführung des Bindemittels aufweist, wobei als Mischwerkzeuge (3) mehrere über den Umfang der Mischerwelle (2) verteilte und parallel zur Mischerlängsachse (L) verlaufende Stachelkämme (3) vorgesehen sind, die jeweils mehrere Stacheln (8, 8') aufweisen,
wobei jeweils zwei benachbarte Stachel kämme (3) in axialer Richtung bzw. in Mischerlängsrichtung (L) um ein vorgegebenes Maß (M) versetzt zueinander angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stacheln (8, 8') ohne Bindemittelzuführung ausgebildet sind, wobei das Bindemittel über in das Innere der Mischkammer (1 ) ragende Zuführrohre (5) zugeführt wird.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stacheln selbst als Bindemittel-Zuführrohre ausgebildet sind, welche an eine als Hohlwelle ausgebildete Mischerwelle angeschlossen sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die in die Mischkammer (1 ) ragenden, vorzugsweise radial oder tangential ausgerichteten Zuführrohre (5) in Längsrichtung (11 ) versetzt zu den Stacheln (8) bzw. Stachelkämmen (3) angeordnet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die im Bereich der Zuführrohre (5) angeordneten Stacheln (8') der Stachel kämme (3) verkürzt ausgebildet sind und eine gegenüber den übrigen Stacheln (8) verringerte Länge aufweisen.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der der Beladeöffnung (4) zugeordnete Bereich der Mischerwelle (2) stachelfrei ausgebildet ist, wobei in diesem Zuführbereich der Mischerwelle (2) Förderwerkzeuge (9), z. B. Förderpaddel an der Mischerwelle (2) befestigt sind.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der der Entladeöffnung (7) zugeordnete Bereich der Mischerwelle (2) stachelfrei ausgebildet ist, wobei in dem Abführbereich der Mischerwelle (2) Auswurfwerkzeuge (10), z. B. Auswurfpaddel, an der Mischerwelle (2) befestigt sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die als Stachelkämme ausgebildeten Mischwerkzeuge (3) jeweils eine Halteleiste (11 ) aufweisen, welche parallel zur Mischerlängsrichtung (L) orientiert und an der Mischerwelle (2) befestigt ist, wobei an der Halteleiste (11 ) eine Vielzahl von orthogonal zur Halteleiste (11 ) orientierte Stacheln (8, 8') befestigt sind.
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