Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen

Abstract

 Es wird ein Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen vorgestellt. Dabei wird ein Werkstoffstrang in einer Hochdruckverdichtungseinheit so verdichtet, daß seine Dicke die Solldicke des fertigen Werkstoffstranges unterschreitet und seine Dichte dessen Solldichte überschreitet. In der folgenden Kalibriervorrich­tung erfolgt keine aktive Druckanwendung. Dabei ist wesentlich, daß der Werkstoffstrang nach dem Verlassen der Hochdruckverdichtungseinheit (2) eine drucklose Zone (5) durchläuft und im Anschluß daran und unmittelbar vor dem Eingang in die Kalibriervorrichtung (4) so hoch verdichtet wird, daß die während des Durchlaufens der drucklosen Zone (5) eingetretene Rückfederung entweder vollständig aufgehoben wird und die Dichte des Werkstoffstranges die Solldichte des fertigen Werkstoffstranges überschreitet und die Dicke die Soll­dicke desselben beim Einlauf in die Kalibriervorrichtung (4) unterschreitet oder die Rückfederung nur soweit aufgehoben wird, daß die Dicke des Werkstoff stranges der Solldicke entspricht und die Dichte des Werkstoffstranges der Soll­dichte des fertigen Werkstoffstranges entspricht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtung zur kontinuierlichen Her­stellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen gemäß dem Oberbegriff des Ansprüches 1 bzw. des Ansprüches 2.

[0002] Ein solches Verfahren ist aus der DE-OS 34 41 839 bekannt. Die darin be­schriebene kontinuierliche Herstellung von Formkörpern aus anorganisch ge­bundenen Werkstoffen setzt das Vorhandensein einer Hochdruckverdichtungs­einheit und einer unmittelbar auf diese folgenden Kalibriervorrichtung voraus. Die Kalibriervorrichtung schließt ohne Übergang an die Hochdruckverdich­tungseinheit an. Diese Maßnahme erfordert eine Spezialkonstruktion. Der Ein­satz von verfügbaren kontinuierlichen Hochdruckpressen zur Überverdichtung ist nicht möglich, da die Abmessungen der verfügbaren Hochdruckpressen es nicht erlauben, den Werkstoffstrang unmittelbar in eine Kalibriervorrichtung übertreten zu lassen. Dies ist z.B. durch die erforderliche Rückführung des Stangenteppiches bzw. der Rollenketten (Siempelkamp-Contiroll, Küsters-Con­tipress), wofür ausreichend Platz erforderlich ist, bedingt. Das aus der DE-OS 34 41 839 bekannte Verfahren eignet sich demnach nicht für verfügbare konti­nuierliche Hochdruckpressen und erfordert immer eine spezielle Vorrichtung. Dies ist nachteilig, da damit hohe Kosten verbunden sind.

[0003] Erheblich preisgünstiger und einfacher ist es, vorhandene Pressen einzusetzen. Der Einsatz vorhandener Pressen erfordert aber, wie bereits oben erläutert, eine drucklose Zone zwischen der Hochdruckverdichtungseinheit und der Kali­briervorrichtung. Durchläuft der vorher unter seine Solldicke und über seine Solldichte verdichtete Werkstoffstrang diese drucklose Zone, so federt er inner­ halb dieser Zone zurück und kann ohne aktive Druckeinwirkung nicht in die Kalibriervortichtung überführt werden. Nachteilig ist, daß damit die vorteilhafte Ausgestaltung der Einrichtung, nämlich der Einsatz der relativ langen Kalibrier­vorrichtung ohne aktiven Druck verloren geht. Die Kosten solcher Anlagen steigen, und die Wirtschaftlichkeit ihres Einsatzes bei der Werkstoffherstellung sinkt.

[0004] Ein Problem bei der kontinuierlichen Herstellung anorganisch gebundener Span- und insbesondere Faserplatten, vor allem bei hoher Plattensolldichte, be­steht weiterhin darin, daß die im Vlies enthaltene Luft in der Verdichtungsein­heit komprimiert wird. Wenn der Formling während der gesamten (aktiven oder passiven) Druckeinwirkungsdauer beidseitig von Formungs- und Trans­portbändern abgedeckt wird, kann diese komprimierte Luft nur über dessen Schmalflächen entweichen. Dies ist in der Praxis nicht ausreichend. Es resultie­ren Spalter der Platten nach Verlassen der Presse aufgrund der eingeschlosse­nen Luft. Diese Zusammenhänge sind nachteilig.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung anzugeben, bei dem bzw. bei der auch bei einer drucklosen Übergangszone zwischen der Hochverdichtungs- und der Kalibriervorrichtung die Kalibriervorrichtung ohne aktive Druckanwendung eingesetzt werden kann.

[0006] Die Lösung dieser Aufgabe ist in den kennzeichnenden Teilen des Ansprüches 1 und des Anspruches 2 angegeben. Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

[0007] Der Kalibriervorrichtung ist unmittelbar eine Wiederverdichtungseinheit vorge­schaltet, in der der in der Übergangszone zurückgefederte Werkstoffstrang auf seine Solldicke/Solldichte bzw. darunter/darüber wieder verdichtet wird. Eine erneute aktive Druckeinwirkung zur Wiederverdichtung des Werkstoftstranges zu Beginn der Kalibrierungsphase ermöglicht es, die gewünschte Relaxion der Rückstellkräfte innerhalb des Werkstoffstranges zu verstärken. Zu dieser Wie­derverdichtung des Werkstoffstranges ist ein erheblich geringerer Preßdruck er­forderlich als in der Hochdruckverdichtungseinheit. Durch das Anordnen der Wiederverdichtungseinheit unmittelbar vor der Kalibriervorrichtung wird er­reicht, daß das Relaxationsverhalten des zuvor hochverdichteten Werkstoff­stranges genutzt, der Aufwand aber, der zur Erzeugung hoher Formlingsroh­ dichten betrieben werden müßte, damit der Werkstoffstrang während der Übergabephase nicht über die angestrebte Dicke rückfedert, minimiert wird. Wird bei der Wiederverdichtung der Werkstoffstrang erneut über seine Soll­dichte bzw. unter seine Solldicke komprimiert, so werden dessen Rückstell­kräfte weiter verringert. Hierdurch ist der in der Kalibriervorrichtung ohne ak­tive Druckeinwirkung aufzubringende Kalibrierdruck niedriger als ohne zweite Überverdichtung. Entsprechend dem Relaxationsverhalten des Werkstoffstran­ges können durch eine zweite Überverdichtung die Druckeinwirkungsdauer in­nerhalb der Hochdruckeinrichtung und damit deren Länge und Kosten weiter verringert werden, ohne daß der erforderliche Kalibrierdruck wesentlich steigt. Durch eine erfindungsgemäße zweite Überverdichtung ist damit auch in der Hochdruckzone das Aufbringen quasi eines Liniendruckes ausreichend. Sollte man den Vorteil einer drucklosen Übergabezone nutzen, ohne daß eine Wie­derverdichtung erforderlich wäre, so müßte der Werkstoffstrang wesentlich stärker überverdichtet werden. Dies ist mittels verfügbarer kontinuierlichen Hochdruckpressen nicht möglich bzw. wäre bei hohen Sollrohdichten des Werk­stoffes an sich unmöglich, weil der Formling nicht über seine Reindichte hinaus verdichtet werden kann.

[0008] Erfindungsgemäß ist es besonders vorteilhaft, wenn die Wiederverdichtungsein­heit den Werkstoffstrang mit einem Liniendruck beaufschlagt. Eine Beaufschla­gung mit einem Liniendruck, z.B. mittels Walzen relativ großen Durchmessers, ist besonders einfach zu realisieren, und die Kosten einer derartigen Druckein­richtung sind gegenüber einer Einrichtung, die einen Flächendruck aufbringt, wesentlich niedriger.

[0009] Gemäß dem Lösungsvorschlag nach dem Unteranspruch 4 ist es besonders vor­teilhaft, wenn die Wiederverdichtungseinheit und die Kalibriervorrichtung durch ein gemeinsames Preßband umschlossen werden. Dieses die Wiederver­dichtungseinheit und die Kalibriervorrichtung umschließende Preßband verhin­dert den in der drucklosen Übergangszone eintretenden Effekt der Entwei­chung der Luft über die Formlingsoberfläche nicht.

[0010] Gemäß einer weiteren vorteihaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ein­richtung ist der Preßdruck der Wiederverdichtungseinheit erheblich niedriger als derjenige der Hochdruckverdichtungseinheit. Mit dem Preßdruck der Wie­derverdichtungseinheit muß nur die Rückfederung des bereits hochverdichteten Werkstoffstranges überwunden werden: Der erforderliche Preßdruck der Wie­derverdichtungseinheit ist um so geringer, je höher die Hochverdichtung war.

[0011] Eine weitere erfindungsgemäß vorteilhafte Maßnahme liegt darin, daß durch die Trennung der Hochdruckverdichtungseinheit und der Wiederverdichtungs­einheit mit der Kalibriervorrichtung jede dieser beiden Einrichtungen verschie­dene Geschwindigkeiten aufweisen kann. Wichtig ist dabei, daß die Kalibrier­vorrichtung mit der Wiederverdichtungseinheit eine höhere Geschwindigkeit aufweisen kann als die Hochdruckverdichtungseinheit am Anfang des Preßpro­zesses. Durch die Hochdruckverdichtung des Werkstoffstranges längt sich die­ser. Ist die Hochdruckverdichtungseinheit unmittelbar der Kalibriervorrichtung vorgeordnet, so laufen beide Pressen mit gleicher Geschwindigkeit und es be­steht die Gefahr einer Verwerfung des Werkstoffstranges in der Kalibriervor­richtung. Arbeiten die Einheiten unabhängig voneinander, so ist die Anpassung der einzelnen Pressengeschwindigkeiten an die Veränderung der Länge des Werkstolfstranges ohne weiteres möglich.

[0012] In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ein­richtung dargestellt.

[0013] Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Einrichtung;

Fig. 2 den zeitlichen Ablauf des Druckes in der Einrichtung ohne Über­verdichtung des Formlings in der Hochdruckeinrichtung (Kurve 1), mit Überverdichtung des Formlings in der Hochdruckeinrichtung (Kurve 2) und mit kurzfristiger Überverdichtung des Formlings sowohl in der Hochdruck- als auch in der Wiederverdichtungseinrichtung (Kurve 3);

Fig. 3 den zeitlichen Ablauf der Formlingsdicke ohne Überverdichtung des Formlings in der Hochdruckphase (Kurve 1), mit Überverdichtung des Formlings in der Hochdruckeinrichtung (Kurve 2) sowie mit kurzfristiger Überverdichtung des Formlings sowohl in der Hochdruck- als auch in der Wiederverdichtungseinrichtung (Kurve 3);

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Lage der Späne/Fasern im Verlauf des Herstellungsprozesses.

[0014] Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Einrichtung weist ein Streuaggregat 1, eine Hochdruckverdichtungspresse 2, eine Wiederverdichtungseinheit 3 und eine Kalibrierpresse 4 auf. Zwischen der Hochdruckverdichtungspresse 2 und der Wiederverdichtungseinheit 3 liegt die druckfreie Zone 5. Die Wiederver­dichtungseinheit 3 weist zwei Walzen 6 auf, die den Formling mit einem Lini­endruck beaufschlagen. Anhand eines Beispieles wird nachfolgend der Her­stellungsprozeß beschrieben:

[0015] Das auf die Transportbänder aus dem Streuaggregat 1 gestreute Vlies durch­läuft zunächst die Hochdruckpresse 2. Diese beaufschlagt den Werkstoffstrang mit einem Flächendruck. Der Formling verbleibt etwa 10 sec in der Hoch­druckpresse 2 und wird dabei auf etwa 14,6mm bei einer vorgegebenen Soll­dicke von 16mm zusammengedrückt. Diese Hochdruckverdichtung erfolgt mit einem spezifischen Preßdruck von 5 N/mm². Anschließend, nach dem Verlas­sen der Hochdruckpresse 2, durchläuft der Formling die druckfreie Zone 5. Die druckfreie Zeit beträgt etwa 25 sec und die Länge der druckfreien Zone 5 ca. 5m. Die Rückfederung des Formlings setzt unmittelbar nach dem Verlassen der Hochdruckpresse 2 ein. Am Ende der druckfreien Zone 5 und beim Einlauf in die Wiederverdichtungseinheit 3 ist der Formling auf etwa 21,5mm zurückgefe­dert. In der Wiederverdichtungseinheit 3 wird der Formling mit einem Linien­druck beaufschlagt, welcher durch die Walzen 6 aufgebracht wird. Um das Ver­dichten auf Solldicke (16mm) zu erreichen, ist ein Druck von etwa 0,5 N/mm² erforderlich. Der auf seine Solldicke wiederverdichtete Formling läuft jetzt in die Kalibrierpresse 4 ein. In dem oben beschriebenen Beispiel wurde der Formiing im zweiten Preßabschnitt (Wiederverdichtungseinheit) nicht überver­dichtet, sondern auf seine Solldicke von 16mm wiederverdichtet.

[0016] In der Fig. 2 ist schematisiert der zeitliche Verlauf des aufzubringenden Preß­druckes in der Einrichtung dargestellt. Ein Vergleich der Kurven 1 und 2 zeigt, daß im Falle der Überverdichtung des Formlings in der Hochdruckverdich­tungseinheit 2 der durch die Wiederverdichtungseinheit 3 notwendige, aufzu­bringende Druck etwa die Hälfte des Druckes ohne Überverdichtung beträgt. Dies bedeutet, daß die Rückstellkräfte im Formling durch die Überverdichtung um etwa 50% reduziert werden können. Der in der Kalibriervorrichtung 4 ohne aktive Druckeinwirkung aufzubringende Kalibrierdruck verringert sich gegen­über dem Beispiel ohne Überverdichtung ebenfalls auf etwa die Hälfte (Kurve 2).

[0017] In den oben angegebenen Beispielen federt der Formiing nach einer Überver­dichtung mit einem spezifischen Druck von 5 N/mm², der etwa dem maximal mit verfügbaren kontinuierlichen Hochdruckpressen erreichbaren Druck ent­spricht, um mehr als ein Drittel über die gewünschte Solldicke zurück (Fig. 3, Kurve 2). Eine Wiederverdichtung vor Eintritt in die ohne aktive Druckanwen­dung arbeitende Kalibriereinrichtung 4 ist deshalb erforderlich.

[0018] In Fig. 2, Kurve 3 ist schematisiert der Druckverlauf bei einer Beaufschlagung des Werkstoffstranges mit einem Liniendruck in der Hochdruckverdichtungs­einheit 2 und einer Überverdichtung des Werkstolfstranges in der Wiederver­dichtungseinheit 3 auch mittels Liniendruckes dargestellt. Der entsprechende Verlauf der Formlingsdicke ist schematisiert in Fig. 3, Kurve 3 dargestellt.

[0019] Fig. 4 zeigt die Lage der Späne/Fasern im Formling in verschiedenen Stadien des Herstellungsproezesses. Nach dem Streuvorgang befinden sich die Späne in einem ungeordneten Zustand (I). In der Hochdruckverdichtungseinheit 1 wer­den sie durch die Verdichtung des Materials geordnet und in eine im wesentli­chen parallele Lage zur Plattenebene gebracht (II). Während des Durchlaufes der druckfreien Zone 5 relaxiert der Formling, und die Späne nehmen eine zum Teil geordnete Position ein (III). Durch die Wiederverdichtung 3 werden die Späne entgültig in ihre zur Plattenebene parallele Lage gebracht (IV), und diese Lage wird dann in der anschließenden Kalibrierpresse 4 fixiert (V). Durch diese Lage der Späne (und zwar über den gesamten Querschnitt der Platte) er­reichen die so hergestellten Platten eine maximale Biegefestigkeit.

Ansprüche

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anorganisch gebundenen Werkstoffen, insbesondere Span- und Faser­platten, bei dem ein Werkstoffstrang in einer Hochdruckverdichtungs­einheit mit einem so hohen Druck verdichtet wird, daß seine Dicke die Solldicke des fertigen Werkstoffstranges unterschreitet und seine Dichte dessen Solldichte überschreitet, und bei dem in der auf diese Verdich­tungseinheit folgenden Kalibriervorrichtung keine aktive Druckanwen­dung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoffstrang nach dem Verlassen der Hochdruckverdichtungseinheit (2) eine drucklose Zone (5) durchläuft und im Anschluß an diese und unmittelbar vor dem Eingang in die Kalibriervorrichtung (4) so hoch verdichtet wird, daß die während des Durchlaufens der drucklosen Zone (5) eingetretene Rück­federung entweder vollständig aufgehoben wird und die Dichte des Werkstoffstranges die Solldichte des fertigen Werkstoffstranges über­schreitet und die Dicke die Solldicke desselben beim Einlauf in die Kali­briervorrichtung (4) unterschreitet oder die Rückfederung nur soweit aufgehoben wird, daß die Dicke des Werkstoffstranges der Solldicke ent­spricht und die Dichte des Werkstoffstranges der Solldichte des fertigen Werkstoffstranges entspricht.

2. Einrichtung zur kontinuierlichen Herstellung von Formkörpern aus anor­ganisch gebundenen Werkstoffen, insbesondere Span- und Faserplatten, mit einer Hochdruckverdichtungseinheit und einer auf diese folgenden Kalibriervorrichtung, wobei in der Hochdruckverdichtungseinheit der Werkstoffstrang mit höherem Druck verdichtet wird als für das Errei­chen der Solldicke und Dichte des fertigen Werkstoffstranges erforder­lich ist und die Kalibriervorrichtung ohne aktive Druckanwendung auf den Werkstoffstrang arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hochdruckverdichtungseinheit (2) und der Kalibriervorrichtung (4) eine Übergangszone (5) ohne Druckeinwirkung anf den Werkstoffstrang an­geordnet ist und der Kalibriervorrichtung (4) eine Wiederverdichtungs­einheit (3) unmittelbar vorgeschaltet ist, die den Werkstoffstrang nach dem Durchlaufen der drucklosen Zone (5) und vor dem Einlaufen in die Kalibriervorrichtung (4) mit einem aktiven Druck beaufschlagt, und zwar so hoch, daß entweder seine Solldicke und Solldichte denen des fertigen Werkstoffstranges entsprechen oder die Werte für Dicke und Dichte des wiederverdichteten Werkstoffstranges unter bzw. über denen des fertigen Werkstoifstranges liegen.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederverdichtungseinheit (3) den Werkstoffstrang mit einem Linien­druck beaufschlagt.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall der Beaufschlagung des Werkstoffstranges in der Wiederverdichtungseinheit (3) mit einem so hohen Druck, daß der Werkstolfstrang unter seine Solldicke bzw. über seine Solldichte kom­primiert wird, die Druckbeaufschlagung in der Hochdruckverdichtungs­einheit (2) mit einem Liniendruck erfolgt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiederverdichtungseinheit (3) und die Kalibriervorrichtung (4) durch ein gemeinsames Preßband umschlossen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßdruck der Wiederverdichtungseinheit (3) erheblich niedri­ger ist als derjenige der Hochdruckverdichtungseinheit (2).

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeiten der Hochdruckverdichtungseinheit (2) und der Wiederverdichtungseinheit (3) mit der Kalibriervorrichtung (4) unterschiedlich und unabhängig voneinander sein können.

Zeichnung