Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Fasermatte

Abstract

 Zur Herstellung von Formteilen werden Fasermatten geringer Dichte durch Pressen bei erhöhter Temperatur umgeformt. Solche Fasermatten werden dadurch hergestellt, daß eine Mischung aus Fasern und Bindemitteln zu einem Vlies (2) ausgestreut und dieses bei erhöhter Temperatur zu einer Matte verdichtet wird. Zur gezielten Beeinflussung der Eigenschaften des Formteils bei gleichzeitiger Reduzierung des Bindemittelbedarfs und der Dichte wird vorgeschlagen, daß die Fasermatte oder Zuschnitte derselben durch ein Walzenpaar (15) mit polierten Walzenoberflächen hindurchgeführt und mittels wenigstens einer Walze Bindemittel aus wässriger Phase auf die ihr zugekehrte Seite der Fasermatte unter schwacher Druckeinwirkung aufgetragen wird, und daß die Fasermatte durch das Walzenpaar mit einer geringeren Geschwindigkeit als deren Umfangsgeschwindigkeit und im Anschluß an das Walzenpaar durch eine Trocknungsstrecke (17) geführt wird. Ferner kann zusätzlich ober- und unterseitig eine Deckschicht aus einem Wirrfaservlies aufgebracht werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte geringer Dichte aus Fasern sowie duroplastischen und thermoplastischen Bindemitteln, die durch Pressen bei erhöhter Temperatur zu Formteilen umformbar ist, indem eine Mischung aus Fasern und Bindemitteln zu einem Vlies ausgestreut und dieses bei erhöhter Temperatur zu einer transportfähigen Fasermatte verdichtet wird. Ferner ist die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver­fahrens gerichtet.

[0002] Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE 28 45 112 C3) werden die Fasern zusammen mit trockenem Bindemittel in Pulverform gemahlen und dabei zugleich gemischt und diese Mischung dann zu einem Vlies ausgestreut, das anschließend bei erhöhter Temperatur zu einer Matte verdichtet wird. Die zugeführte Wärme führt zu einer Teilaktivierung der Bindemittel bzw. bestimmter Komponenten, insbesondere der thermoplastischen Komponenten, so daß ein Faserverbund erhalten wird, der zwar eine geringe Dichte, jedoch eine ausreichende Transport- und Lagerstabilität aufweist. Die Matte wird dann zu transport- und handhabungsfähigen Zu­schnitten aufgeteilt. Aus der Fasermatte bzw. den Zuschnit­ten werden durch Pressen bei weiter erhöhter Temperatur Formteile hergestellt, die vielfältigen Anwendungszwecken dienen, beispielsweise als Teile für die Innenverkleidung von Kraftfahrzeugen, als Möbelformteile etc. Bei diesem Umformvorgang werden vor allem die duroplastischen Kompo­nenten der Bindemittel aktiviert und verleihen dem Formteil nach dem Preßvorgang die erforderliche Formstabilität.

[0003] Zur Erzielung besonderer physikalischer Eigenschaften, z. B. einer erhöhten Naßfestigkeit und Tropenklima-Bestän­digkeit müssen häufig flüssige bzw. wässrige Bindemittel in die Fasermischung eingebracht werden, um die einzelnen Fasern zu beleimen. Ferner werden der Mischung Additive zugesetzt, die die chemisch-physikalischen Eigenschaften in einer bestimmten Richtung beeinflussen sollen. Hierzu zählen beispielsweise Formtrennmittel für den späteren Preßvorgang, Hydrophobierungsmittel, Elastifizierungs­mittel, Fungizide, Farbpigmente od. dgl. Fasermatten der vorgenannten Art werden in großen Mengen zu Formteilen ver­arbeitet und haben sich in der Praxis ausgezeichnet bewährt.

[0004] Von Nachteil ist bei den bekannten Fasermatten bzw. den zu ihrer Herstellung dienenden Verfahren die Tatsache, daß sämtliche Komponenten, die den Fasern zugemischt wer­den, in der gesamten Mischung und damit auch innerhalb der Fasermatte homogen verteilt vorliegen. Es muß deshalb die für ein bestimmtes chemisch-physikalisches bzw. tech­nisches Verhalten des Formteils notwendige Menge an Binde­mitteln oder Additiven im gesamten Querschnitt der Matte bzw. des Formteils vorhanden sein.

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die physikali­schen, technischen oder chemischen Eigenschaften der Faser­matte bzw. des hieraus hergestellten Formteils in definier­ter Weise örtlich zu beeinflussen und die Menge an Binde­mitteln oder Additiven auf das für ein gewünschtes Verhal­ten notwendige Maß zu reduzieren.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fasermatte oder Zuschnitte derselben durch ein Walzen­paar mit polierten Walzenoberflächen hindurchgeführt und mittels wenigstens einer Walze Bindemittel aus wässriger Phase auf die ihr zugekehrte Seite der Fasermatte unter schwacher Druckeinwirkung aufgetragen wird, und daß die Fasermatte durch das Walzenpaar mit einer geringeren Geschwindigkeit als deren Umfangsgeschwindigkeit und im Anschluß an das Walzenpaar durch eine Trocknungsstrecke geführt wird.

[0007] Es ist zwar bekannt, auf Fasermatten, beispielsweise Glas­fasermatten, oberflächig Bindemittel aufzubringen, was bisher durch Sprühen, Tauchen, durch Aufgießen mittels Spaltdüsen oder durch Rakelauftrag geschieht. Alle diese bekannten Methoden führen jedoch zu einem ungleichmäßigen Bindemittelauftrag, insbesondere zu einer ungleichmäßigen Oberfläche, die eine Weiterverarbeitung zu Formteilen nicht oder nur bei Verwendung bestimmter Fasern zuläßt. Diese Verfahren haben insbesondere den Nachteil, daß nicht alle Fasern in die Oberfläche eingelagert, also eine glatte Oberfläche erhalten werden kann. Es entstehen auf der Ober­fläche Schlieren oder Lufteinschlüsse. Um eine einwandfreie Oberflächenqualität zu erhalten, mußte man deshalb bisher das Vlies aus zwei oder mehr hintereinander aufgestreuten Faserschichten bilden, von denen jede die für das endgül­tige Formteil gewünschte Zusammensetzung aufweist.

[0008] Praktische Versuche mit dem erfindungsgemäßen Verfahren haben gezeigt, daß ein an sich bekannter Walzenauftrag von Bindemitteln aus wässriger Phase dann zu einer einwand­freien Oberflächenqualität bei einer Fasermatte führt, wenn polierte Stahlwalzen verwendet werden und der Auftrag unter leichter Druckeinwirkung und mit einer Transport­geschwindigkeit der Fasermatte erfolgt, die geringer ist als die Umlaufgeschwindigkeit der Walzen. Unter leichter Druckeinwirkung wird insbesondere ein solcher Druck ver­standen, der nicht zur weiteren Verdichtung der Mittel­schicht führt. Im Anschluß an die Trockenstrecke wird dann eine Fasermatte mit voluminösem Kern mit sehr geringer Dichte und demgegenüber dichteren Deckschichten erhalten. Dabei sind die Bindemittel in den Deckschichten gegenüber der Kernschicht angereichert. Eine geringe Dichte bei zugleich guter Formstabilität wird insbesondere bei KFZ-­Verkleidungsteilen angestrebt. Beispielsweise wird für Türverkleidungen, die aus herkömmlichen Fasermatten geformt werden, eine Dichte von 1,0 bis 1,1 g/cm³ erreicht, wohin­gegen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren die Dichte auf 0,7 bis 0,8 g/cm³ reduziert werden kann, so daß eine leichte, gleichwohl aber steife Verkleidung erhalten wird. Bei einem Dachhimmel, der stark dämpfende Eigenschaften haben soll, lassen sich Dichten zwischen 0,05 (partiell) und 0,1 g/cm³ bei bis zu 20 mm Wandstärke und hoher Form­beständigkeit erzielen.

[0009] Es ist ferner möglich, bestimmte Additive nur in die Deck­schichten einzuarbeiten, um eine bestimmte Oberflächen­qualität zu erreichen. Auch können die mittels der Walzen aufgetragenen Bindemittel so ausgewählt werden, daß die Fasermatte bzw. das hieraus hergestellte Formteil bestimmte Anforderungen an die Oberfläche erfüllt. Fasermatten dieses Aufbaus lassen sich insbesondere zu Formteilen mit einwand­frei glatter Oberfläche verarbeiten. Auch lassen sich Ober­ flächen mit einer Feuchtigkeitssperre bei wechselnden Klima­bedingungen erzielen, so daß die bisher für diesen Zweck notwendige PE-Folie entfallen kann, gleichwohl ein Verzug durch wechselnden Feuchtegehalt ausgeschlossen ist. Die erzielbare glatte Oberfläche führt beim direkten Lackieren oder Einfärben des Formteils zu einer Reduzierung des Bedarfs an Lack und Farbe. Wird das Formteil statt dessen kaschiert, kann der hierfür notwendige Kleber sparsamer eingesetzt werden.

[0010] Das erfindungsgemäße Verfahren kann so ausgeführt werden, daß die Bindemittel aus der wässrigen Phase nur auf einer Seite aufgetragen werden. Vorzugsweise wird man jedoch einen Auftrag auf beiden Seiten vorsehen, wobei dieser Auftrag gleichzeitig mittels nur eines Walzenpaars erfolgen kann.

[0011] In einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Bindemittel mit vornehmlich duroplastischen Binderanteilen aufgetragen. Aus einer solchen Fasermatte lassen sich Form­teile größerer Härte und Steifigkeit erzeugen. Stattdessen können auch Bindemittel mit vornehmlich thermoplastischen Binderanteilen aufgetragen werden. Hieraus lassen sich Formteile größerer Elastizität herstellen.

[0012] Das Bindemittel kann prinzipiell aus einer Lösung, einer Emulsion oder einer Dispersion aufgetragen werden, wobei wässrigen Emulsionen oder Dispersionen der Vorzug zu geben ist. Hierfür kommen insbesondere als duroplastische Anteile Phenol-, Resol-, Melamin- oder Harnstoffharze in Frage, während als thermoplastische Komponenten Homo- oder Copoly­mere, wie Acrylharze, Butadien-Styrol, Butadien-Acrylnitril, Polyurethane, Polyester und Vinylesterharze eingesetzt werden können. Es ist natürlich auch jede beliebige Kombi­nation für ein solches Bindemittelsystem möglich.

[0013] Wie bereits angedeutet, können der wässrigen Phase des Bindemittels Zusätze, die das physikalische, technische oder chemische Verhalten der Fasermatte und/oder des hier­aus gepreßten Formteils beeinflussen, zugegeben und mit dem Bindemittel auf die Fasermatte aufgetragen werden. Als Zusätze kommen insbesondere Hydrophobierungsmittel, z. B. Paraffinemulsionen, Formtrennmittel, z. B. sulfonierte Fett­säuren, Elastifizierungsmittel, z. B. Polyäthylenglykole, die mit gewissen Bindern, nämlich Kondensationsharzen rea­gieren können, sowie Fungizide, Farbpigmente, Flammschutz­mittel, Antioxydantien, Netzmittel od.dgl. in Frage. Ebenso wie durch den Bindemittelauftrag aus der wässrigen Phase, wo das physikalische und technische Verhalten des Formteils in den Schichten, wo es notwendig ist, beeinflußt werden kann, werden durch die Zugabe der Zusätze nur in den Deck­schichten der Fasermatte die durch die Zusätze angestrebten Eigenschaften nur dort gezielt erzeugt, wo sie notwendig sind. Auf diese Weise lassen sich die Bindemittel oder Additive nicht nur örtlich gezielt anreichern, sondern die für die Erzielung einer bestimmten Eigenschaft notwendige Menge auch auf das erforderliche Maß reduzieren, indem die Bindemittel oder Zusätze nicht mehr über den gesamten Matten- bzw. Formteilquerschnitt homogen verteilt sind.

[0014] Es ist ferner möglich, der wässrigen Phase des Bindemittels bei erhöhter Temperatur wirksam werdende Treibmittel oder schäumfähige Harze anteilig zuzugeben. Diese schäumfähigen Harze werden beispielsweise erst anläßlich des Umformens zu einem Formteil, was bei erhöhter Temperatur geschieht, aktiviert. Auf diese Weise läßt sich auch in den Deckschich­schichten bei ausreichender Härte und Oberflächenqualität ten bei ausreichender Härte und Oberflächenqualität eine geringe Dichte erzielen.

[0015] Das erfindungsgemäße Verfahren eröffnet ferner die Möglich­keit, in die Fasermischung vor der Herstellung der Faser­matte ausschließlich Bindemittel in Pulverform zuzugeben, so daß eine trockene Verarbeitung der Fasermischung zu einem Vlies möglich ist, während diejenigen Bindemittel, die zu einer Faserimprägnierung führen, mittels der Walzen aufgetragen werden.

[0016] Als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Bindemittel aus einer wässrigen Phase in einer Menge zwischen 10 und 150 g/m², vorzugsweise zwischen 60 und 80 g/m² aufgetra­gen werden.

[0017] Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Bindemittel-Lösung, Dispersion oder Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 60 Gew.%, vorzugsweise von 30 bis 40 Gew.% verwendet wird. Hiermit läßt sich beim Walzen­auftrag eine einwandfreie Oberfläche erzielen.

[0018] Das Auftragen der Bindemittel kann zwar prinzipiell von der Herstellung der transportfesten Fasermatte räumlich und zeitlich getrennt und beispielsweise in dem Verarbei­tungswerk, wo die Formteile produziert werden, durchgeführt werden, vorzugsweise jedoch ist vorgesehen, daß die Faser­matte anläßlich ihrer Herstellung unmittelbar nach dem Verdichten zur Transportfestigkeit durch das Walzenpaar geführt wird. Damit ergibt sich ein kontinuierliches Durch­laufverfahren vom Ausstreuen der Mischung zu einem Vlies bis zur Erzeugung der Fasermatte mit den gewünschten Eigen­schaften in den Deckschichten.

[0019] Dabei wird die Fasermatte vorzugsweise mit der beim Ver­dichten zur Transportfestigkeit notwendigen erhöhten Tem­peratur dem Walzenpaar zum Auftragen der Bindemittel aus der wässrigen Phase zugeführt, so daß der noch vorhandene Wärmeinhalt der Fasermatte genutzt und das Trocknen der Fasermatte beschleunigt wird.

[0020] Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens ist ferner von Vorteil, wenn die beim Aufwärmen anläßlich des Verdichtens der Fasermatte anfallende Abluft zum Trocknen der Faser­matte nach dem Auftragen der Bindemittel aus der wässrigen Phase verwendet wird, so daß sich eine günstige Energie­bilanz ergibt. Damit ergibt sich vor allem der Vorteil, daß die Herstellung der Fasermatte gegenüber dem herkömm­lichen System nicht zu einer Verteuerung führt. Die Feuch­tigkeit wird dabei von etwa ursprünglich 20 % auf 5 bis 10 % verringert.

[0021] Schließlich ist vorgesehen, daß die Fasermatte nach dem Trocknen gekühlt wird, z. B. auf ≦ 40 Grad Celsius, um ein Stapeln der Mattenzuschnitte zu ermöglichen, ohne daß die Zuschnitte verkleben.

[0022] Eine weitere Möglichkeit, die physikalischen, technischen oder chemischen Eigenschaften der Fasermatte bzw. des hier­aus hergestellten Formteils in definierter Weise örtlich zu beeinflussen, besteht darin, auf die Fasermatte Deck­schichten größerer Zugfestigkeit aufzubringen. Dies ge­schieht beispielsweise dadurch (DE-OS 36 29 891), daß auf die Fasermatte einseitig oder beidseitig Wirrfasern auf­gebracht und über thermisch härtende Bindemittel, mit denen die Wirrfasern imprägniert sind, mit der Fasermatte ver­bunden werden. Dabei bildet also die eigentliche Fasermatte eine Mittelschicht geringer Dichte, deren Oberfläche durch die Deckschichten veredelt ist. Dabei wird in den Deck­schichten eine offene Struktur bevorzugt, um keine Sperr­schichtwirkung gegen Feuchtigkeit, Wärme od. dgl. zu er­zeugen. Das Vorbereiten und Auftragen der Wirrfasern ist umständlich und es ist auch nur mit erheblichem Aufwand möglich, die Wirrfasern so auf die Mittelschicht abzulegen, daß die Deckschichten stets gleichbleibende Struktur und gleiche Faseranteile und Faseranordnung aufweisen, was Voraussetzung dafür ist, daß die hieraus hergestellten Formteile stets gleichbleibende Qualität haben.

[0023] Erfindungsgemäß wird das bekannte Verfahren dadurch verein­facht und eine gleichbleibende Mattenqualität dadurch er­reicht, daß die die Deckschicht bildenden Wirrfasern in Form eines endlosen, offenen Wirrfaservlieses auf der Mittelschicht nach deren Verdichten abgelegt werden und das Wirrfaservlies mittels zu den Fasern und/oder den Bindemitteln der Mittelschicht affinen Bindemitteln mit dieser verbunden wird.

[0024] Bei diesem Verfahren wird also ein vorbereitetes Wirrfaser­vlies von stets gleichbleibender Qualität eingesetzt, das erst nach dem Verdichten der Mittelschicht aufgebracht und direkt eingebunden wird, so daß das Wirrfaservlies auch nach der Ablage auf der Mittelschicht keine oder keine wesentliche Strukturänderung mehr erfährt. Aus solchen oberflächenseitig veredelten Fasermatten lassen sich vor allem solche Formteile erzeugen, die eine geringe Dichte, gleichwohl aber eine ausreichende Formstabilität aufweisen müssen. Dies gilt beispielsweise für solche Innenverklei­dungsteile an Kraftfahrzeugen, die zur Schalldämmung bei­tragen sollen, z. B. für den Dachhimmel. Mit dem erfin­dungsgemäßen Verfahren lassen sich beispielsweise Matten mit einer Dichte von nur 0,05 g/cm³ erzeugen, die sich problemlos zu selbsttragenden Formteilen verarbeiten lassen.

[0025] In bevorzugter Ausführung wird das vorgenannte Verfahren mit dem eingangs genannten Verfahren dadurch verknüpft, daß das Wirrfaservlies unmittelbar vor dem das Bindemittel aus der flüssigen Phase auftragenden Walzenpaar der ver­ dichteten Mittelschicht zugeführt wird und mittels des Walzenpaars an die Mittelschicht leicht angedrückt wird, wobei die Bindemittel das Wirrfaservlies imprägnieren und zugleich bis in die angrenzende Mittelschicht penetrieren, ohne daß jedoch die Mittelschicht zusätzlich verdichtet wird.

[0026] Es wird also ein weitgehend unbehandeltes Wirrfaservlies an der Stelle der Mittelschicht zugeführt, wo das Binde­mittel in die äußeren Grenzschichten der Fasermatte ein­gearbeitet wird, so daß gleichzeitig mit diesem Auftrags­vorgang auch das Bindemittel für das Einbinden des Wirr­faservlieses in die Mittelschicht aufgebracht wird.

[0027] Das Wirrfaservlies kann in Abhängigkeit von den geforderten Eigenschaften des Formteils aus Zellulose-, Glasfaser-, Polyester- oder Viskosefasern oder aus Mischfasern bestehen und weist ein Flächengewicht von 20 bis 120 g/m², vorzugs­weise 40 bis 60 g/m² auf.

[0028] Zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens geht die Erfindung aus von einer bekannten Vorrichtung (DE-OS 28 45 112) mit einer umlaufenden, durchlässigen Trägerbahn, einer darüber angeordneten, die Mischung aus Fasern und Bindemitteln auf die Trägerbahn zu einem Vlies austragenden Streueinrichtung, einer dahinter angeordneten die Binde­mittel aktivierenden Heizstrecke, entlang der Heißluft durch das Vlies und die Trägerbahn transportiert wird und einem dahinter angeordneten Preßwalzenpaar zum Verdichten des Vlieses.

[0029] Eine solche Vorrichtung zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, daß hinter dem Presswalzenpaar das Auftrags­walzenpaar mit polierten Walzenoberflächen zum Auftragen der Bindemittel aus der flüssigen Phase und dahinter eine Trocknungseinrichtung angeordnet ist, und daß die Umfangs­geschwindigkeit der Auftragswalzen größer ist als die Durchlaufgeschwindigkeit der Fasermatte. Dabei kann hinter der Trocknungseinrichtung, in der die flüssigen Bestand­teile des aufgetragenen Bindemittels abgedampft und das Bindemittel aktiviert wird, eine Kühleinrichtung angeord­net sein, um die Fasermatte auf Lagertemperatur, z. B. ≦ 40 Grad Celsius, abzukühlen.

[0030] In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Trocknungseinrichtung mit der Abluftseite der Heizstrecke verbunden ist, so daß die Abluft der Heizstrecke, wo die Bindemittel der Mittelschicht aktiviert werden, für den Trocknungsvorgang genutzt wird.

[0031] Die Fasermatte kann entweder hinter der Trocknungseinrich­tung in Zuschnitte gewünschter Größe aufgetrennt werden oder es ist vorgesehen, daß zwischen dem Auftragswalzenpaar und der Trocknungseinrichtung eine Schneideinrichtung zum Auftrennen der Fasermatte in Zuschnitte angeordnet ist, und daß der die Zuschnitte aufnehmende Förderer mit größerer Geschwindigkeit läuft als der die Fasermatte bis zur Schneideinrichtung führende Förderer.

[0032] Bei dieser Ausbildung werden die Zuschnitte durch die schnellere Transportgeschwindigkeit des sie aufnehmenden Förderers vor der Trocknungseinrichtung vereinzelt, so daß Trocknungs- und Kühlluft nur von einer Seite, z. B. der Oberseite, zugeführt werden muß und zwischen den Zu­schnitten nach unten durchtritt und auf die Unterseite einwirken kann.

[0033] Werden zusätzlich an einer oder beiden Seiten der Faser­matte Deckschichten aus Wirrfaservliesen vorgesehen, so lassen sich diese erfindungsgemäß am einfachsten dadurch aufbringen, daß vor dem Auftragswalzenpaar oberhalb und/­oder unterhalb der Fasermatte bzw. des sie aufnehmenden Förderers eine das endlose Wirrfaservlies aufnehmende Spule angeordnet ist, von der das Wirrfaservlies mittels der in Transportrichtung der Fasermatte wirkenden Zugkraft abge­zogen wird.

[0034] Nachstehend sind einige Ausführungsbeispiele angegeben:

Beispiel 1

[0035] Es werden 75 % Phenolharz (in einer 35-%-Lösung), 3 % Trenn­mittelemulsion (in einer 50-%-Emulsion) und 22 % Acrylat­dispersion (in einer 35-%-Dispersion) aus wässriger Phase auf eine Fasermatte mit Fasern aus vornehmlich Abfallstof­fen (Papier, Pappe, Jute, Textilien) aufgebracht. Aus einer solchen Fasermatte lassen sich Formteile großer Steifigkeit herstellen.

Beispiel 2

[0036] Es werden 70 % Butadien-Acrylnitril (in 45-%-Dispersion), 8 % Polyäthylenglykol 400 (niedriges Molgewicht), 5 % Hydro­phobierungsmittel (in 30-%-Emulsion) und 13 % Melaminharz (in 50-%-Dispersion) auf eine Fasermatte aus Fasern oben genannten Aufbaus aufgetragen. Aus einer solchen Faser­matte lassen sich Formteile großer Flexibilität herstellen.

Beispiel 3

[0037] Es werden 60 % Phenolharz (35-%-Lösung), 8 % Natrium­hydrogenkarbonat (Schäummittel), 0,2 % Netzmittel, 3,8 % Hydrophobierungsmittel (30-%-Emulsion), 14 % Acrylat­dispersion - vernetzend (60-%-Dispersion) und 14 % Acrylat­dispersion - thermoplastisch (50-%-Dispersion) auf eine Fasermatte mit Fasern o.g. Aufbaus aufgetragen. Beim Ver­pressen der Fasermatte bei erhöhter Temperatur zu einem Formteil werden die Harzkomponenten aufgeschäumt. Es ent­steht ein stabiles Formteil von sehr geringer Dichte.

[0038] Bei allen vorgenannten Beispielen können zur weiteren Ver­edelung, auf die Ober- und/oder Unterseite Wirrfaservliese zugeführt und mittels der beschriebenen Bindemittelkomposi­tionen in die Fasermatte eingebunden werden.

[0039] Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Figur 1 ein Fließschema einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung;

Figur 2 ein der Figur 1 entsprechendes Fließschema einer zweiten Aus­führungsform der Vorrichtung;

Figur 3 einen Ausschnitt aus einem Fließ­schema einer Vorrichtung zum zu­sätzlichen Zuführen von Wirrfaser­vliesen und

Figur 4 einen weiteren Ausschnitt der Vor­richtung mit einer anderen Aus­führungsform der Trocknungsein­richtung.

[0040] Die Vorrichtung weist bei allen Ausführungsbeispielen eingangsseitig einen umlaufenden Förderer 1 in Form einer durchlässigen Trägerbahn, z. B. eines Siebbandes, auf, auf welchem ein Vlies 2 erzeugt wird. Zu diesem Zweck ist ober­halb des Förderers 1 an der Einlaufseite eine Streueinrich­tung 3 mit einem umlaufenden Verteilerorgan 4 und einem Formkopf 5 angeordnet, durch den die Fasern gemischt mit den trockenen Bindemittelanteilen gleichmäßig auf den För­derer 1 aufgestreut werden, und zwar in einer solchen Menge pro Zeiteinheit, daß unter Berücksichtigung der Bewegungs­geschwindigkeit des Förderers 1 ein Vlies 2 von etwa gleich­bleibender Dicke erhalten wird. Zum Egalisieren etwaiger Dickeunterschiede ist hinter der Streueinrichtung 3 eine Fräse 6 angeordnet.

[0041] Unterhalb des Förderers 1 ist - wiederum bei allen Aus­führungsbeispielen - ein Absaugkasten 7 angeordnet, der Luft von der Oberseite des Vlieses nach unten durchsaugt und somit ein Aufwirbeln und Wegtragen von Fasern verhin­dert. Der Förderer 1 mit dem aufliegenden Vlies 2 gelangt anschließend in eine Heizstrecke 8, die von einer Ver­sorgungseinrichtung 9 mit Heißluft versorgt wird. An der Heizstrecke 8 ist oberhalb des Vlieses 2 ein Strömungs­gleichrichter 10 angeordnet, der die Heißluft über die gesamte Breite des Vlieses 2 und eine bestimmte Länge gleichmäßig verteilt, während unterhalb des Förderers 1 wiederum ein Absaugkasten 11 angeordnet ist, so daß die Heißluft durch das Vlies und durch den durchlässigen För­derer 1 hindurch nach unten abgesaugt wird.

[0042] Hinter der Heizstrecke 8 ist ein Preßwalzenpaar 12 ange­ordnet, das das erhitzte Vlies unter Druck zu einer Faser­matte 13 mit geringerer Dicke verdichtet. Die Fasermatte 13 ist aufgrund der Aktivierung der Bindemittel in der Heizstrecke 8 und aufgrund der Druckanwendung bereits so stabilisiert, daß sie handhabungs- und transportfähig ist. Die Fasermatte 13 wird von einem Förderer 14, z. B. einer Rollenbahn, übernommen, die sie durch ein nachgeschaltetes Walzenpaar 15 transportiert. Das Walzenpaar 15 weist Walzen mit glattpolierten Oberflächen auf und dient zum Auftragen von Bindemitteln aus der flüssigen Phase, wobei diese Binde­mittel in die oberste Grenzflächenschicht der Fasermatte 13 eingearbeitet werden. Jeder Walze 15 ist zu diesem Zweck eine Verreiberwalze 16 zugeordnet.

[0043] Hinter dem Auftragswalzenpaar 15 gelangt die Fasermatte 13 in eine Trocknungseinrichtung 17, in der sie mit Heißluft ober- und unterseitig umspült wird, um die mittels der Auftragswalzen 15 aufgetragenen Bindemittel zu aktivieren. Die Trocknungseinrichtung 17 kann über die Leitung 18 mit der Abluft aus dem Unterdruckkasten 11 der Heizstrecke und gegebenenfalls über eine Zweigleitung 19 auch unmittelbar aus der Heißluft-Versorgungseinrichtung 9 gespeist werden. Hinter der Trocknungseinrichtung 17 ist schließlich eine Kühleinrichtung 20 angeordnet, die aus einer Quelle 21 mit Frischluft oder Kühlluft versorgt wird. Die Fasermatte 13 verläßt schließlich die Kühleinrichtung 20 mit Lagertempe­ratur und wird anschließend mittels einer Schneideinrich­tung 22 zu Zuschnitten 23 gewünschter Größe aufgetrennt.

[0044] Die aus der Trocknungs- und der Kühleinrichtung 20 abge­saugte Warmluft gelangt über eine Leitung 24 zu einem Ab­luftfilter 25 und kann entweder ganz oder teilweise im Umluftbetrieb dem Prozeß wieder zugeführt werden.

[0045] Die Ausführungsform gemäß Figur 2 unterscheidet sich von der gemäß Figur 1 dadurch, daß die Schneideinrichtung 22 zwischen dem Auftragswalzenpaar 15 und der Trocknungs­einrichtung 17 angeordnet ist, so daß die Fasermatte 13 unmittelbar nach dem Auftragen der deckseitigen Bindemittel in die Zuschnitte 23 aufgetrennt wird. Diese Zuschnitte 23 werden dadurch vereinzelt, daß der hinter der Schneid­einrichtung 22 angeordnete Förderer 26, z. B. eine Rollen­ bahn, mit größerer Geschwindigkeit läuft als die Faser­matte 13, so daß die Zuschnitte 23 auf Abstand auseinander­gezogen werden. In diesem Fall braucht die Abluft aus der Leitung 18 bzw. zusätzliche Heißluft aus der Leitung 19 nur von oben in die Trocknungseinrichtung 17 eingegeben zu werden, da sie zwischen den Zuschnitten nach unten hin­durchtreten und so auch auf deren Unterseite einwirken kann. Gleiches gilt für die nachgeschaltete Kühleinrich­tung 20.

[0046] Figur 3 zeigt einen Ausschnitt des Fließschemas gemäß Figur 1 oder Figur 2 im Bereich zwischen dem Preßwalzen­paar 12 und der Trocknungseinrichtung 17. Zusätzlich zu den in den Figuren 1 und 2 beschriebenen Anlagenteilen ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 3 unmittelbar vor dem Auftragswalzenpaar 15 oberhalb und unterhalb der Faser­matte 13 bzw. der Rollenbahn 14 je eine Spule 27 angeord­net, auf der ein Wirrfaservlies 28 aufgewickelt ist, das durch die in Transportrichtung wirkende Zugkraft von den Spulen 27, die aber auch synchron angetrieben sein können, abgewickelt und unmittelbar im Bereich der Auftragswalzen 15 ober- und unterseitig auf die Fasermatte 13 aufgelegt wird, wobei an der Zuführstelle zugleich über die Auf­tragswalzen 15 die Bindemittel aus flüssiger Phase auf­getragen werden. Durch die schwache Druckanwendung werden die Bindemittel einerseits in das Wirrfaservlies 28, ande­rerseits in die äußersten Schichten der Fasermatte 13 eingearbeitet und in der anschließenden Trocknungseinrich­tung 17 die flüssigen Bestandteile abgedampft und die wirksamen Bestandteile der Bindemittel aktiviert. Es wird auf diese Weise als Endprodukt eine Fasermatte 29 erhalten, die aus einer Mittelschicht 30 mit relativ lockerem Faser­verbund und je einer Deckschicht 31, 32 aus einem Wirr­faservlies besteht. Dabei bilden die Mittelschicht und die Deckschichten 31, 32 einen festen Verbund.

[0047] In Figur 4 ist eine andere Ausführungsform der Trocknungs­einrichtung 17 gezeigt. Sie weist einen Durchlaufofen 33 auf mit mehreren hintereinander angeordneten Feldern 34 von Infrarotstrahlern 35. Jedem Feld 34 ist ein Kühlgeblä­se 36 zugeordnet, so daß die durch den Ofen 33 laufende Fasermatte 13 durch kombinierte Strahlungs- und Konvek­tionswärme getrocknet wird. Zwischen zwei benachbarten Feldern 34 von Infrarotstrahlern 35 ist jeweils eine Ab­luftkammer 37 angeordnet über die die feuchte Luft mittels Gebläse 38 abgesaugt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 4 ist statt des in den Figuren 1 bis 3 gezeig­ten Rollenförderers 26 ein Querstabförderer 39 vorgesehen, auf dem die Fasermatte 13 oder Mattenzuschnitte durch den Durchlaufofen 33 transportiert werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Fasermatte geringer Dichte aus Fasern sowie duroplastischen und thermo­plastischen Bindemitteln, die durch Pressen bei er­höhter Temperatur zu Formteilen umformbar ist, indem eine Mischung aus Fasern und Bindemitteln zu einem Vlies ausgestreut und dieses bei erhöhter Temperatur zu einer transportfähigen Fasermatte verdichtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte oder Zu­schnitte derselben durch ein Walzenpaar mit polierten Walzenoberflächen hindurchgeführt und mittels wenig­stens einer Walze Bindemittel aus flüssiger Phase auf die ihr zugekehrte Seite der Fasermatte unter schwa­cher Druckeinwirkung aufgetragen wird, und daß die Fasermatte durch das Walzenpaar mit einer geringeren Geschwindigkeit als deren Umfangsgeschwindigkeit und im Anschluß an das Walzenpaar durch eine Trocknungs­strecke geführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel auf beiden Seiten der Fasermatte durch Walzen aufgetragen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Bindemittel beim Durchlauf durch das Walzenpaar gleichzeitig auf beiden Seiten der Fasermatte aufgetragen wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bindemittel mit vornehmlich duroplastischen Binderanteilen aufgetragen werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Bindemittel mit vornehmlich thermoplastischen Binderanteilen aufgetragen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus einer Lösung, einer Emulsion oder einer Dispersion aufgetragen wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der wässrigen Phase des Binde­mittels Zusätze, die das physikalische und/oder chemische Verhalten der Fasermatte und/oder des hieraus gepreßten Formteils beeinflussen, zugegeben und auf die Fasermatte aufgetragen werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der wässrigen Phase des Bindemittels Hydropho­bierungsmittel, Formtrennmittel, Elastifizierungs­mittel, Fungizide, Farbpigmente od.dgl. zugegeben werden.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der wässrigen Phase des Binde­mittels bei erhöhter Temperatur wirksam werdende Treibmittel oder schäumfähige Harze anteilig zuge­geben werden.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die für das fertige Formteil not­wendige Menge an duroplastischen und thermoplastischen Bindemitteln teilweise in die Fasermischung vor der Herstellung der Fasermatte, teilweise über den Auf­trag aus der wässrigen Phase zugegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in die Fasermischung vor der Herstellung der Fasermatte ausschließlich Bindemittel in Pulverform zugegeben werden.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittel aus der wässrigen Phase in einer Menge zwischen 10 und 150 g/m², vor­zugsweise zwischen 60 und 80 g/m², aufgetragen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bindemittel-Lösung, Disper­sion oder Emulsion mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 60 Gew.%, vorzugsweise von 30 bis 50 Gew.% verwendet wird.

14. Verfahren, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte anläßlich ihrer Herstellung unmittelbar nach dem Verdichten zur Transportfestigkeit durch das Walzen­ paar zum Auftragen der Bindemittel aus der wässrigen Phase geführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte mit der beim Ver­dichten zur Transportfestigkeit notwendigen erhöhten Temperatur dem Walzenpaar zum Auftragen der Binde­mittel aus der wässrigen Phase zugeführt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte nach dem Auftragen des Bindemittels getrocknet wird.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die beim Aufwärmen anläßlich des Verdichtens der Fasermatte anfallende Abluft zum Trocknen der Fasermatte nach dem Auftragen der Binde­mittel aus der wässrigen Phase verwendet wird.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte bis auf eine Rest­feuchte von 5 bis 10 % getrocknet wird.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte nach dem Trocknen gekühlt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte auf eine Temperatur ≦ 40 Grad Celsius gekühlt wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasermatte nach dem Abkühlen zugeschnitten wird und die Zuschnitte gestapelt werden.

22. Verfahren zur Herstellung einer durch Pressen bei erhöhter Temperatur zu Formteilen umformbaren Faser­matte geringer Dichte, bestehend aus einer Mittel­schicht aus Fasern sowie duroplastischen und thermo­plastischen Bindemitteln und wenigstens einer mit dieser verbundenen, offenen Deckschicht aus Wirr­fasern, indem eine Mischung aus Fasern und Binde­mitteln auf einer umlaufenden Trägerbahn zu einem endlosen Vlies ausgestreut und dieses im Durchlauf­verfahren bei erhöhter Temperatur zu einer transport­fähigen Fasermatte verdichtet wird, dadurch gekenn­zeichnet, daß die die Deckschicht bildenden Wirr­fasern in Form eines endlosen, offenen Wirrfaser­vlieses auf der Mittelschicht nach deren Verdichten abgelegt werden und das Wirrfaservlies mittels zu den Fasern und/oder den Bindemitteln der Mittel­schicht affinen Bindemitteln mit dieser verbunden wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirrfaservlies unmittelbar vor dem die affinen Bindemittel aus der flüssigen Phase auftragenden Walzenpaar der verdichteten Mit­telschicht zugeführt wird und mittels des Walzenpaars an die Mittelschicht schwach angedrückt wird, wobei zugleich die affinen Bindemittel das Wirrfaservlies imprägnieren und bis in die angrenzende Mittelschicht penetrieren.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirrfaservlies aus Zellulose- Glasfaser-, Viskose- oder Polyesterfasern oder aus Mischfasern besteht.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß Wirrfaservliese mit einem Flächen­gewicht von 20 bis 120 g/m², vorzugsweise 40 bis 60 g/m² verwendet werden.

26. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 21 mit einer umlaufenden, durchlässigen Trägerbahn, einer darüber angeordneten, die Mischung aus Fasern und Bindemitteln auf die Trägerbahn zu einem Vlies austragenden Streueinrich­tung, einer dahinter angeordneten die Bindemittel aktivierenden Heizstrecke, entlang der Heißluft durch das Vlies und die Trägerbahn transportiert wird und einem dahinter angeordneten Preßwalzenpaar zum Ver­dichten des Vlieses, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Presswalzenpaar (12) das Auftragswalzen­paar (15) mit polierten Walzenoberflächen zum Auf­tragen der Bindemittel aus der flüssigen Phase und dahinter eine Trocknungseinrichtung (17) angeordnet ist, und daß die Umfangsgeschwindigkeit der Auftrags­walzen (15) größer ist als die Durchlaufgeschwindig­keit der Fasermatte (13).

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Trocknungseinrichtung (17) eine Kühl­einrichtung (20) angeordnet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Trocknungseinrichtung (17) ein Durchlaufofen (33) mit Infrarotstrahlern (35) ist.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, da­durch gekennzeichnet, daß die Infrarotstrahler (35) mit Luft gekühlt sind und die aufgeheizte Luft auf die Fasermatte (13) aufgeblasen wird.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 29, da­durch gekennzeichnet, daß der Durchlaufofen (33) mehrere hintereinander angeordnete Felder (34) von Infrarotstrahlern (35) und jeweils dazwischen ange­ordnete Abluftkammern (37) aufweist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekenn­zeichnet, daß die Trocknungseinrichtung (17) mit der Abluftseite der Heizstrecke (8) verbunden ist.

32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, da­durch gekennzeichnet, daß zwischen dem Auftragswalzen­paar (15) und der Trocknungseinrichtung (17) eine Schneideinrichtung (23) zum Auftrennen der Faser­matte (13) in Zuschnitte (23) angeordnet ist, und daß der die Zuschnitte aufnehmende Förderer (26) mit größerer Geschwindigkeit läuft als der die Faser­matte (13) bis zur Schneideinrichtung (23) führende Förderer.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 32 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Auftragswalzen­paar (15) oberhalb und/oder unterhalb der Fasermatte (13) bzw. des sie aufnehmenden Förderers (14) eine das endlose Wirrfaservlies (27) aufnehmende Spule (26) angeordnet ist, von der das Wirrfaservlies mittels der in Transportrichtung der Fasermatte (13) wirkenden Zugkraft abgezogen wird.

Zeichnung