[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Imprägnieren eines
Fasermaterials mit einem Imprägniermittel, welches als eine Lösung oder eine Emulsion
mindestens ein Additiv enthält.
Stand der Technik
[0002] Derartige Verfahren werden verwendet, um beliebige Fasermaterialien, bei denen es
sich um Kunst- oder Naturfasern handeln kann, mit Additiven zu imprägnieren, die zum
Ausbilden bestimmter Gebrauchseigenschaften des Fasermaterials dienen. So werden Additive
beispielsweise verwendet, um die Fasern des Fasermaterials flammbeständig zu machen
oder gegen einen Pilz- oder Bakterienbefall zu schützen. Es ist bekannt, vliesartige
Gebilde auf Basis von Fasermaterialien, beispielsweise Matten, die als Dämmstoffe
verwendet werden, mittels Besprühen oder mit Hilfe einer Tauchimprägnierung zu imprägnieren.
Beim Besprühen der Matten ist jedoch eine gleichmäßige Durchdringung der Fasern nicht
gewährleistet, da aufgrund der Schattenwirkung der verdichteten Fasern eine homogene,
allseitige Imprägnierung nicht möglich ist. Bei der Tauchimprägnierung erfolgt eine
Durchflutung der Matten mit dem flüssigen Imprägniermittel. Hierbei saugen besonders
Naturfasern die Flüssigkeit auf. Die Matten müssen deshalb anschließend aufwendig
getrocknet werden, um eine Lagerstabilität zu gewährleisten. Dieses Verfahren ist
deshalb unwirtschaftlich.
[0003] In dem Dokument
DE 198 29 277 A1 ist eine Imprägnierung mittels Sprühen oder Tauchen beschrieben. Das Besprühen wird
in einer Ausführung in einem Drehrohrtrockner ausgeführt. Die Zugabe von zu imprägnierenden
Fasern in ein trommelartiges System führt hierbei dazu, daß die Fasern sich an der
inneren Wandung konzentrieren und ineinander verfilzen. Die Verfilzung verhindert
eine vollständige Imprägnierung.
[0004] In dem Dokument
DE 43 39 078 C2 ist ein Verfahren beschrieben, bei dem die Imprägnierung mit Hilfe eines mehrstufigen
Tauchverfahrens in verschiedenen Bädern ausgeführt wird. Dieses hat den Nachteil,
daß eine Verunreinigung der Folgebäder aufgrund mitgeschleppten Materials eintritt.
Darüber hinaus ist im Anschluß an das mehrstufige Tauchverfahren wiederum eine aufwendige
Trocknung des Fasermaterials notwendig.
Die Erfindung
[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Imprägnieren
eines Fasermaterials mit einem Imprägniermittel zu schaffen, bei denen eine im wesentlichen
homogen verteilte Imprägnierung der Fasern erreicht wird.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch
1 und eine Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 19 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Patentansprüchen.
[0007] Nach einem Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zum Imprägnieren eines Fasermaterials
mit einem Imprägniermittel, welches als eine Lösung oder eine Emulsion ein Additiv
enthält, geschaffen, bei dem das zu imprägnierende Fasermaterial mit Hilfe einer Auflöseeinrichtung
vorab aufgelöst wird; das vorab augelöste Fasermaterial mit Hilfe einer Dosiereinrichtung
in dosierten Mengen durch einen Einlaß in einem Arbeitsraum eines Durchlaufmischsystems
eingebracht wird; das eingebrachte Fasermaterial in dem Arbeitsraum des Durchlaufmischsystems
mit Hilfe einer Förder- und Mischeinrichtung an Mischköpfen vorbei und die Mischköpfe
zumindest teilweise umgebend von dem Einlaß entlang einer Förderstrecke zu einem Auslaß
gefördert wird; das an den Mischköpfen vorbei geführte und diese zumindest teilweise
umgebende Fasermaterial mit Hilfe der Mischköpfe in einem Bereich um die Mischköpfe
herum lokal aufgelockert und mit dem Imprägniermittel behandelt wird, indem das Imprägniermittel
mittels der Mischköpfe über eine oder mehrere Düsen in dem lokal aufgelockerten Fasermaterial
eingebracht wird, wodurch das Imprägniermittel im wesentlichen homogen über die Fasern
des Fasermaterials verteilt wird; und das mit dem Imprägniermittel behandelte Fasermaterial
durch den Auslaß aus dem Arbeitsraum ausgebracht wird.
[0008] Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Imprägnieren eines
Fasermaterials mit einem Imprägniermittel, welches als eine Lösung oder eine Emulsion
mindestens ein Additiv enthält, geschaffen, wobei die Vorrichtung eine Auflöseeinrichtung
zum Vorabauflösen des Fasermaterials, eine Durchlaufmischsystem zum Behandeln des
zu imprägnierenden Fasermaterials mit dem Imprägniermittel und eine dem Durchlaufmischsystem
vorgeschalteten Dosiereinrichtung zum dosierten Beschicken des Durchlaufmischsystems
mit dem vorab aufgelösten Fasermaterial aufweist, und wobei in dem Durchlaufmischsystem
ein Arbeitsraum zum Aufnehmen des über die Dosiereinrichtung eingebrachten Fasermaterials
gebildet ist, in dem Arbeitsraum eine Förder- und Mischeinrichtung angeordnet ist,
mit der das eingebrachte Fasermaterial von einem Einlaß des Arbeitsraums entlang einer
Förderstrecke zu einem Auslaß des Arbeitsraums gefördert werden kann, und in dem Arbeitsraum
Mischköpfe angeordnet sind, mit denen das entlang der Förderstrecke an den Mischköpfen
vorbei geförderte Fasermaterial lokal aufgelockert und mit denen das Imprägniermittel
über eine oder mehrere Düsen in dem lokal aufgelockerte Fasermaterial eingebracht
werden kann.
[0009] Das Imprägniermittel wird zum Ausbringen vorzugsweise mit einem Druck beaufschlagt,
so daß das Imprägniermittel versprüht wird.
[0010] Ein wesentlicher. Vorteil, welcher mit der Erfindung gegenüber dem Stand der Technik
erreicht ist, besteht darin, daß eine im wesentlichen homogen verteilte Imprägnierung
der Fasern erreicht wird. Das Imprägniermittel wird materialsparend und gleichmäßig
über die zu imprägnierenden Fasern verteilt. Dieses wird insbesondere dadurch erreicht,
daß das Fasermaterial vor dem Einbringen in dem Arbeitsraum aufgelöst wird, was bevorzugt
bis hin zur Vereinzelung des Fasermaterials ausführbar ist, und mit Hilfe der Mischköpfe
eine lokale Auflockerung des Fasermaterials durchgeführt wird, so daß ein Verfilzen
des Fasermaterials vermieden ist. Auf diese Weise trifft das eingebrachte Imprägniermaterial
auf ein aufgelockertes Fasermaterial, bei dem kaum eine Schattenwirkung von Fasern
gegenüber anderen Fasern auftritt.
[0011] Da das Fasermaterial die Mischköpfe zumindest teilweise umgebend in dem Arbeitsraum
gefördert wird, wird das Imprägniermittel direkt in das aufgelockerte Fasermaterial
eingebracht. Verluste, die auftreten, wenn Imprägniermittel nicht in dem Fasermaterial
eingebracht wird, sondern beispielsweise auf die Innenwandung des Arbeitsraums, sind
vermieden. Hierdurch ist auch sichergestellt, daß möglichst wenig Additiv zur Imprägnierung
des Fasermaterials verwendet werden muß. Auf diese Weise trägt das Verfahren zur Kosteneinsparung
bei.
[0012] Die Vermeidung des unbeabsichtigten Verteilens von Imprägniermittel auf die Innenbereiche
des Arbeitsraumes trägt weiterhin dazu bei, daß der Verschleiß der Anlage vermindert
wird, da weniger Verschmutzung der Bauteile in dem Arbeitsraum auftritt. Deshalb können
die Reinigungsintervalle verlängert werden. Die Ablagerung von Imprägniermittel auf
solchen Bauteilen kann darüber hinaus zur Beschädigung dieser Bauteile führen, beispielsweise
aufgrund der chemisch aggressiven Wirkung des Additivs.
[0013] Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Imprägniermittel
als hochkonzentrierte Lösung / Emulsion des mindestens einen Additivs über die eine
oder alle Düsen eingebracht wird. Im Unterschied zum Stand der Technik ist es bei
dem vorgeschlagenen Verfahren möglich, hochkonzentrierte Lösungen / Emulsionen des
mindestens einen Additivs einzubringen. 40- oder 50-prozentige Lösungen / Emulsionen
können verwendet werden. Auf diese Weise wird der Anteil von verteiltem Lösungsmittel
minimiert, wodurch die Gesamtfeuchte der imprägnierten Fasern möglichst gering gehalten
werden kann.
[0014] Eine möglichst homogene Verteilung des Imprägniermittels auf den zu imprägnierenden
Fasern wird bei einer Weiterbildung der Erfindung dadurch unterstützt, daß das Imprägniermittel
als Nebel eingebracht wird, beispielsweise als Sprühnebel oder Gischt.
[0015] Ein gezielter und materialsparender Einsatz des Additivs ist bei einer Ausgestaltung
der Erfindung dadurch erreicht, daß eine Menge des mit dem Imprägniermittel eingesprühten
mindestens einen Additivs in Abhängigkeit von einem Feststoffgehalt der dosierten
Mengen des in dem Arbeitsraum eingebrachten aufgelösten Fasermaterials bestimmt wird.
Hierbei wird vorzugsweise so vorgegangen, daß auf Basis einer Wägung das Gewicht des
Feststoffs des Fasermaterials bestimmt wird und anschließend die Menge des Additivs
ermittelt wird, welche zur Erzielung einer gewünschten Imprägnierung des Fasermaterials
notwendig ist. Eine solche Verfahrensgestaltung unterstützt wiederum einen effizienten
Einsatz des mindestens einen Additivs.
[0016] Zweckmäßig ist vorgesehen, als das mindestens eine Additiv mit dem Imprägniermittel
ein Flammschutzmittel und / oder ein Schimmelschutzmittel einzubringen. Mit Hilfe
des Verfahrens können grundsätzlich beliebige Additive im wesentlichen homogen über
die zu imprägnierenden Fasern verteilt werden. Bei einer Ausgestaltung der Erfindung
kann vorgesehen sein, daß entlang der Förderstrecke über die Mischköpfe Imprägniermittel
mit verschiedenen Additiven eingebracht werden. Auf diese Weise ist eine nacheinander
durchgeführte Imprägnierung des Fasermaterials mit unterschiedlichen Additiven ermöglicht.
So kann in einem ersten Abschnitt der Förderstrecke das Fasermaterial beispielsweise
mit einem Flammschutzmittel imprägniert werden. In einem späteren Abschnitt der Förderstrecke
wird dann zusätzlich noch ein Schimmelschutzmittel eingesprüht.
[0017] Der materialsparende und effiziente Einsatz des mindestens einen Additivs wird bei
einer Ausführungsform der Erfindung dadurch unterstützt, daß die Mischköpfe beim Einbringen
des einen oder aller Imprägniermittel fortdauernd von dem vom Einlaß zum Auslaß des
Arbeitsraumes geförderten Fasermaterials im wesentlichen umgeben werden. Dieses bedeutet,
daß das Einbringen des Imprägniermittels fortdauernd in das lokal aufgelockerte Fasermaterial
erfolgt. Es kann sogar vorgesehen sein, im Bereich der Mischköpfe eine jeweilige Sensoreinrichtung
vorzusehen, die das Einbringen des Imprägniermittels derart steuert, daß Imprägniermittel
nur eingebracht wird, wenn mit Hilfe der Sensoreinrichtung festgestellt wird, daß
der Mischkopf von zu imprägnierendem Fasermaterial umgeben ist. Als Sensoreinrichtung
kann beispielsweise ein optischer Sensor verwendet werden.
[0018] Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das die Mischköpfe
umgebende Fasermaterial mit einer an den Mischköpfen gebildeten rotierenden Auflockerungseinrichtung
in dem Bereich um die Mischköpfe herum lokal aufgelockert wird. Auf diese Weise wird
eine möglichst optimierte Auflockerung des zu imprägnierenden Fasermaterials erreicht.
Die rotierende Auflockerungseinrichtung an den Mischköpfen ist bevorzugt mittels eines
rotierenden Bauteils mit einer Umfangslänge gebildet, die größer als eine gestreckte
Länge des längsten von dem zu imprägnierenden Fasermaterial umfaßten Fasern ist. Mit
Hilfe einer solchen Abstimmung des rotierenden Bauteils in Abhängigkeit von den längsten
Fasern wird verhindert, daß die Fasern sich um das rotierende Bauteil wickeln, was
einerseits zu einem schlechteren Ergebnis der Imprägnierung führen würde und andererseits
zur Beschädigung der Anlage führen kann.
[0019] Die lokale Auflockerung des Fasermaterials zum Einsprühen des Imprägniermittels wird
bevorzugt dadurch erreicht, daß die rotierende Auflockerungseinrichtung an den Mischköpfen
hochtourig rotiert mit einer Drehzahl von etwa 500 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute,
vorzugsweise mit einer Drehzahl von etwa 1.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute, weiter
bevorzugt mit einer Drehzahl von etwa 1.500 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute.
[0020] Um das zu imprägnierende Fasermaterial in dem Arbeitsraum mit einem gewünschten Durchsatz
zu fördern und gleichzeitig in einem aufgelockerten Zustand zu erhalten, sieht eine
Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das eingebrachte Fasermaterial in dem Arbeitsraum
entlang der Förderstrecke mittels von der Förder- und Mischeinrichtung umfaßter Mitnahmewerkzeuge
gefördert wird, die auf einer in dem Arbeitsraum angeordneten Welle angebracht sind
und mit der Welle gedreht werden, um das eingebrachte Fasermaterial von dem Einlaß
zu dem Auslaß zu fördern.
[0021] Als Welle wird bei einer Fortbildung der Erfindung eine Welle mit einer Umfangslänge
verwendet, die größer als eine gestreckte Länge der längsten von dem zu imprägnierenden
Fasermaterial umfaßten Fasern ist. Hierdurch wird verhindert, daß sich die Fasern
des zu imprägnierenden Fasermaterials um die Welle wickeln oder es zu einer erhöhten
Verfilzung des Fasermaterials kommt.
[0022] Das Verfahren kann genutzt werden, um künstliche Fasern oder Naturfasern, insbesondere
Fasern nachwachsender Rohstoffe wie beispielsweise Einjahrespflanzen mit einer im
wesentlichen homogen verteilten Imprägnierung zu versehen. Im Vergleich zu bekannten
Verfahren entfalten sich die Vorteile insbesondere beim Imprägnieren eines Langfasermaterials
mit Fasern mit einer Länge von etwa 30mm bis etwa 200mm.
[0023] Ausgestaltungen der Erfindung können vorsehen, daß vor dem Einbringen des aufgelösten
Fasermaterials mit Hilfe einer Feuchtigkeitsanalyse eine Grundfeuchte des Fasermaterials
und / oder nach dem Ausbringen des behandelten Fasermaterials mittels einer weiteren
Feuchtigkeitsanalyse eine Gesamtfeuchte des behandelten Fasermaterials ermittelt wird.
Ausgehend von der Information über die ermittelte Grundfeuchte des eindosierten Fasermaterials
kann die Menge an Lösungsmitteln bestimmt werden, die über die Mischköpfe eingebracht
wird, so daß das behandelte Fasermaterial dann eine vorbestimmte Gesamtfeuchte aufweist.
Die Einhaltung der vorbestimmten Gesamtfeuchte kann mit Hilfe der weiteren Feuchtigkeitsanalyse
überprüft werden. Darüber hinaus kann die Information über die Gesamtfeuchte des ausgebrachten
Fasermaterials genutzt werden, um über eine optionale, der Imprägnierung nachgeschaltete
Trocknung des ausgebrachten Fasermaterials zu entscheiden. Insbesondere kann bestimmt
werden, ob und gegebenenfalls in welchem Umfang eine Nachtrocknung notwendig ist.
[0024] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das behandelte
Fasermaterial mit einer Gesamtfeuchte von weniger als etwa 25% aus dem Arbeitsraum
ausgebracht wird. Dieses hat den Vorteil, daß das ausgebrachte Fasermaterial ohne
weitere Trocknung verarbeitet werden kann, beispielsweise zum Herstellen eines Dämmstoffes.
[0025] Das möglichst homogene Verteilen des Imprägniermittels auf dem zu behandelnden Fasermaterial
wird bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung dadurch unterstützt, daß die
eine oder alle Düsen zum Ausbringen des Imprägniermittels als eine Rotationsdüse ausgeführt
sind. Die Verwendung von Rotationsdüsen hat insbesondere auch den Vorteil, daß nach
dem Stoppen der Zuführung von Imprägniermittel zu der Rotationsdüse in kürzester Zeit
Restbestände des Imprägniermittels aus der Rotationsdüse aufgrund der Zentrifugalkraft
austreten, so daß ein späteres Nachtropfen aus der Düse verhindert ist. Darüber hinaus
ist es in diesem Fall nicht notwendig die Düse mit Hilfe mechanischer Mittel zu verschließen.
Eine oder mehrere Rotationsdüsen können an den Mischköpfen als getrennt drehbare Düsen
gebildet sein. Besonders bevorzugt ist jedoch, daß die eine oder alle Düsen eines
Mischkopfes in dem rotierenden Bauteil gebildet sind, welches seinerseits Teil der
Auflockerungseinrichtung ist. Auf diese Weise ist eine Integration der einen oder
aller Düsen in die Auflockerungseinrichtung / das rotierende Bauteil erreicht. Bei
dieser Ausführung kann zweckmäßig vorgesehen sein, daß die eine oder alle Düsen als
eine jeweilige Öffnung an der Auflockerungseinrichtung gebildet sind, welche über
einen Zuführkanal mit dem auszubringenden Imprägniermittel versorgt wird. Zum Ausbringen
kann das Imprägniermittel mit einem Druck beaufschlagt werden. Alternativ oder in
Kombination hiermit kann das Ausbringen des Imprägniermittels auch infolge der beim
Drehen der Rotationsdüse wirkenden Zentrifugalkraft erfolgen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
[0026] Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Imprägnieren eines Fasermaterials;
- Fig. 2
- einen Eingangsabschnitt der Vorrichtung nach Fig. 1 im Detail; und
- Fig. 3
- eine schematische Darstellung einer Mischtrommel der Vorrichtung nach Fig. 1, die
mit zu imprägnierendem Fasermaterial befüllt ist.
[0027] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Imprägnieren eines
Fasermaterials mit einem Imprägniermittel, welches als eine Lösung oder eine Emulsion
ein oder mehrere Additive enthält. Das Imprägniermittel wird als Flüssigkeit verdüst.
Mit Hilfe der Imprägnierung werden beispielsweise ein Flammschutz und /oder ein Schimmelschutz
für die imprägnierten Fasern ausgebildet.
[0028] Bevor das zu imprägnierende Fasermaterial der Behandlung mit dem flüssigen Imprägniermittel
ausgesetzt wird, wird das Fasermaterial mit Hilfe einer Auflöseeinrichtung 1 vereinzelt.
Das aufgelöste Fasermaterial wird anschließend mit Hilfe einer Dosiereinrichtung 2
in dosierten Mengen einem Einlaß 3 eines Durchlaufmischsystems 4 zugeführt, vorzugsweise
kontinuierlich.
[0029] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Auflöseeinrichtung 1 und der Dosiereinrichtung
2 im Detail. Gemäß Fig. 2 wird das aufgelöste Fasermaterial mit Hilfe einer Waage
2a gewogen und über ein Förderband 5 dem Einlaß 3 in dosierten Mengen zugeführt.
[0030] Um den Feststoffgehalt des zu imprägnierenden Fasermaterials zu ermitteln, wird das
Fasermaterial in aufgelöstem, wahlweise vereinzeltem, oder nicht aufgelöstem Zustand
einer Feuchtigkeitsanalyse unterzogen, so daß eine Grundfeuchte des zu imprägnierenden
Fasermaterials ermittelt wird. Unter Verwendung der Information über die Grundfeuchte
und des Gewichts einer dosierten Menge des Fasermaterials kann der Feststoffgehalt
der dosierten Menge ermittelt werden. Diese Information wird verwendet, um eine Menge
an Additiv zu bestimmen, die nach dem Einbringen der dosierten Menge über den Einlaß
3 zum Imprägnieren der eingebrachten Menge an Fasermaterial mit dem flüssigen Imprägniermittel
versprüht wird. Die Information über die Grundfeuchte des eingebrachten Fasermaterials
kann darüber hinaus dazu verwendet werden, eine Menge an Lösungsmittel des Imprägniermittels
zu bestimmen, die für das behandelte Fasermaterial die Einhaltung eines Maximalwertes
für die Grundfeuchte des behandelten Fasermaterials sicherstellt. Tabelle 1 zeigt
Beispiele für die Bestimmung des zuzugebenden Additivs und / oder des zu verwendenden
Lösungsmittels in Abhängigkeit von einem bestimmten Feststoffgehalt.
Tabelle 1
Faser-Zugabemenge im Mischer (feucht) |
kg/h |
1000 |
1000 |
1000 |
1000 |
Feuchte der Faser |
% auf atro |
10 |
8 |
10 |
10 |
freie Feuchte der Faser |
kg/h |
90,91 |
74,07 |
90,91 |
90,91 |
Faser-Zugabemenge im Mischer (trocken) |
kg/h |
909,09 |
925,93 |
909,09 |
909,09 |
Feststoffanteil vom Additiv auf Faser |
% auf atro |
10 |
10 |
8 |
8 |
Feststoffanteil vom Additiv auf Faser |
kg/h auf atro |
90,9 |
92,59 |
72,73 |
72,73 |
Lösungsansatz vom Additiv |
% |
40 |
40 |
40 |
45 |
Zugabemenge an Additivgemisch |
kg/h |
227,25 |
231,47 |
181,8 |
161,62 |
Zugabemenge von Wasser |
kg/h |
136,35 |
138,88 |
109,1 |
88,88 |
Fasergewicht plus Additiv |
kg/h auf atro |
999,99 |
1018,51 |
981,81 |
981,81 |
freie Feuchte der Faser nach Additivzugabe |
kg/h |
227,28 |
212,96 |
199,99 |
179,79 |
Faserfeuchte nach Mischvorgang |
% auf atro |
22,72 |
20,9 |
20,36 |
18,31 |
[0031] Gemäß Fig. 1 gelangt das durch den Einlaß 3 in dosierten Mengen eingebrachte Fasermaterial
in einen Arbeitsraum 6, der in einer Mischtrommel 7 gebildet ist. In der Mischtrommel
7 ist mittig eine Welle 8 angeordnet, auf der Mitnahmewerkzeuge 9 montiert sind, die
mit Hilfe der Welle 8 gedreht werden. Mit Hilfe der Welle 8 und der Mitnahmewerkzeuge
9 ist eine Misch- und Fördereinrichtung 10 gebildet, um das über den Einlaß 3 eingebrachte
Fasermaterial von dem Einlaß entlang einer Förderstrecke 11 zu einem Auslaß 12 zu
fördern. Die Anzahl und die Kontur der Mitnahmewerkzeuge 9 ist auf die Eigenschaften
des zu imprägnierenden Fasermaterials abgestimmt. Hierbei spielen insbesondere die
Faserart und die Länge der Fasern eine wesentliche Rolle. Indem die Mitnahmewerkzeuge
9 versetzt auf der Welle 8 angeordnet sind, wird gewährleistet, daß die Fasern ohne
Verfilzung entlang der Förderstrecke 11 zum Auslaß 12 gefördert werden.
Der Durchmesser der Mischtrommel 7 und seine Länge sind spezifisch auf eine gewünschte
Durchsatzmenge an Fasermaterial und die Eigenschaften des Fasermaterials abgestimmt.
Darüber hinaus wird die Durchsatzleistung durch die Drehzahl der Welle 8 beeinflußt.
[0032] Auf der Innenseite der Mischtrommel 7 sind mehrere Mischköpfe 13 entlang der Förderstrecke
11 angeordnet. Die Mischköpfe 13 verfügen jeweils über ein rotierendes Bauteil 14
und eine Düse 15, die in das rotierende Bauteil 14 integriert ist. Die Düse 15 ist
in dem rotierenden Bauteil 14 als eine Öffnung mit einem dahinter liegenden Zuführkanal
gebildet, durch den das auszubringende Imprägniermittel zugeführt wird. Das zu imprägnierende
Fasermaterial wird beim Fördern entlang der Förderstrecke 11 an den Mischköpfen 13
vorbei und diese umgebend zum Auslaß 12 gefördert. Dadurch, daß das zu imprägnierende
Fasermaterial auf seinem Weg entlang der Förderstrecke 11 an den Mischköpfen 13 vorbei
geführt wird, erfolgt eine lokale Auflockerung des Fasermaterials um die Mischköpfe
13 herum, nämlich mit Hilfe des jeweiligen rotierenden Bauteils 14, welches als Auflockerungseinrichtung
wirkt. An dem rotierenden Bauteil 14 sind Vorsprünge gebildet, die zur Mitnahme von
Fasern dienen, wodurch die Auflockerung unterstützt wird. In das so lokal aufgelockerte
Fasermaterial wird über die Düse 15 das flüssige Imprägniermaterial direkt in das
Fasermaterial eingesprüht. Jeder der Mischköpfe 13 kann über eine oder mehrere Düsen
verfügen.
[0033] Zur Optimierung der lokalen Auflockerung des zu imprägnierenden Fasermaterials werden
die rotierenden Bauteile 14 hochtourig gedreht mit einer Drehzahl von etwa 500 bis
3.000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise mit einer Drehzahl von etwa 1.000 bis 3.000
Umdrehungen pro Minute, weiter bevorzugt mit einer Drehzahl von etwa 1.500 bis 3.000
Umdrehungen pro Minute. Die gewünschte Drehzahl wird in Abhängigkeit vom Durchmesser
des rotierenden Bauteils 14 und dem Fasermaterial eingestellt. Eine Umfangslänge des
rotierenden Bauteils 14 ist größer als eine gestreckte Faserlänge der längsten von
dem zu imprägnierenden Fasermaterial umfaßten Fasern, so daß sich die Fasern nicht
um das rotierenden Bauteil 14 wickeln. In ähnlicher Weise ist die Umfangslänge der
Welle 8 in Abhängigkeit von der Faserlänge abgestimmt, um ein Umwickeln der Welle
8 mit den Fasern zu verhindern.
[0034] Die oben beschriebene Abstimmung zwischen eindosierter Menge an Fasermaterial und
dem zugegebenen Additiv und dem verwendeten Lösungsmittel erlaubt es, eine vorgegebene
Gesamtfeuchte der behandelten Fasern sicherzustellen. Bevorzugt ist diese Gesamtfeuchte
kleiner als 25%. Optional kann vorgesehen sein, dem Auslaß 12 eine Trocknungseinrichtung
(nicht dargestellt) nachzuschalten, in welcher die behandelten Fasern zur weiteren
Verminderung der Gesamtfeuchte getrocknet werden.
[0035] Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung der Mischtrommel 7 in gefülltem Zustand.
Das dosiert eingebrachte Fasermaterial befüllt den Arbeitsraum 6 bis zur Höhe der
Welle 8. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Mischkopf 13 von dem Fasermaterial
umgeben ist, so daß das flüssige Imprägniermittel direkt in das Fasermaterial eingedüst
wird.
[0036] Mit Hilfe der beschriebenen Vorrichtung können sowohl künstliche Fasern als auch
Naturfasern mit einer homogen verteilten Imprägnierung versehen werden. Auf diese
Art und Weise imprägnierte Fasern können anschließend für beliebige Anwendungszwecke
weiterverarbeitet werden. Die homogen imprägnierten Fasern werden vorzugsweise für
die Herstellung von Dämmstoffen verwendet, beispielsweise in Form von Matten.
Aufstellung der Bezugszeichen:
[0037]
- 1
- Auflöseeinrichtung
- 2
- Dosiereinrichtung
- 2a
- Waage
- 3
- Einlaß
- 4
- Durchlaufmischsystem
- 5
- Förderband
- 6
- Arbeitsraum
- 7
- Mischtrommel
- 8
- Welle
- 9
- Mitnahmewerkzeuge
- 10
- Misch- und Fördereinrichtung
- 11
- Förderstrecke
- 12
- Auslaß
- 13
- Mischköpfe
- 14
- rotierendes Bauteil
- 15
- Düse
1. Verfahren zum Imprägnieren eines Fasermaterials mit einem Imprägniermittel, welches
als eine Lösung oder eine Emulsion mindestens ein Additiv enthält, bei dem:
- das zu imprägnierende Fasermaterial mit Hilfe einer Auflöseeinrichtung (1) vorab
aufgelöst wird;
- das vorab aufgelöste Fasermaterial mit Hilfe einer Dosiereinrichtung (2) in dosierten
Mengen durch einen Einlaß (3) in einem Arbeitsraum (6) eines Durchlaufmischsystems
(4) eingebracht wird;
- das eingebrachte Fasermaterial in dem Arbeitsraum (6) des Durchlaufmischsystems
(4) mit Hilfe einer Förder- und Mischeinrichtung (10) an Mischköpfen (13) vorbei und
die Mischköpfe (13) zumindest teilweise umgebend von dem Einlaß (3) entlang einer
Förderstrecke (11) zu einem Auslaß (12) gefördert wird;
- das an den Mischköpfen (13) vorbei geführte und diese zumindest teilweise umgebende
Fasermaterial mit Hilfe der Mischköpfe (13) in einem Bereich um die Mischköpfe (13)
herum lokal aufgelockert und mit dem Imprägniermittel behandelt wird, indem das Imprägniermittel
mittels der Mischköpfe (13) über eine oder mehrere Düsen (15) in dem lokal aufgelockerten
Fasermaterial eingebracht wird, wodurch das Imprägniermittel im wesentlichen homogen
über die Fasern des Fasermaterials verteilt wird; und
- das mit dem Imprägniermittel behandelte Fasermaterial durch den Auslaß (12) aus
dem Arbeitsraum (6) ausgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel als hochkonzentrierte Lösung / Emulsion des mindestens einen
Additivs über die eine oder alle Düsen (15) eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel als Nebel eingebracht wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß eine Menge des mit dem Imprägniermittel eingebrachten mindestens
einen Additivs in Abhängigkeit von einem Feststoffgehalt der dosierten Mengen des
in dem Arbeitsraum (6) eingebrachten aufgelösten Fasermaterials bestimmt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß als das mindestens eine Additiv mit dem Imprägniermittel ein
Flammschutzmittel eingebracht wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß als weiteres Additiv mit dem Imprägniermittel ein Schimmelschutzmittel
eingebracht wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß entlang der Förderstrecke (11) über die Mischköpfe (13) Imprägniermittel
mit verschiedenen Additiven eingebracht werden.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß die Mischköpfe (13) beim Einbringen des einen oder aller Imprägniermittel
fortdauernd von dem vom Einlaß (3) zum Auslaß (12) des Arbeitsraumes (6) geförderten
Fasermaterial zumindest teilweise umgeben werden.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß das die Mischköpfe (13) zumindest teilweise umgebende Fasermaterial
mit einer an den Mischköpfen (13) gebildeten rotierenden Auflockerungseinrichtung
(14) in dem Bereich um die Mischköpfe (13) herum lokal aufgelockert wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als rotierende Auflockerungseinrichtung an den Mischköpfen (13) ein rotierendes Bauteil
(14) mit einer Umfangslänge verwendet wird, die größer als eine gestreckte Länge der
längsten von dem zu imprägnierenden Fasermaterial umfaßten Fasern ist.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Auflockerungseinrichtung (14) an den Mischköpfen (13) hochtourig rotiert
mit einer Drehzahl von etwa 500 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute, vorzugsweise mit
einer Drehzahl von etwa 1.000 bis 3.000 Umdrehungen pro Minute, weiter bevorzugt mit
einer Drehzahl von etwa 1.500 bis 3.000Umdrehungen pro Minute.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß das eingebrachte Fasermaterial in dem Arbeitsraum (6) entlang
der Förderstrecke (11) mittels von der Förder- und Mischeinrichtung (10) umfaßter
Mitnahmewerkzeuge (9) gefördert wird, die auf einer in dem Arbeitsraum (6) angeordneten
Welle (8) angebracht sind und mit der Welle (8) gedreht werden, um das eingebrachte
Fasermaterial von dem Einlaß (3) zu dem Auslaß (12) zu fördern.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Welle (8) eine Welle mit einer Umfangslänge verwendet wird, die größer als eine
gestreckte Länge der längsten von dem zu imprägnierenden Fasermaterial umfaßten Fasern
ist.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß das Fasermaterial als Langfasermaterial von Fasern mit einer
Länge von etwa 30mm bis etwa 200mm imprägniert wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß vor dem Einbringen des aufgelösten Fasermaterials mittels einer
Feuchtigkeitsanalyse eine Grundfeuchte des Fasermaterials ermittelt wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, daß nach dem Ausbringen des behandelten Fasermaterials mittels
einer weiteren Feuchtigkeitsanalyse eine Gesamtfeuchte des behandelten Fasermaterials
ermittelt wird.
17. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß das behandelte Fasermaterial mit einer Gesamtfeuchte von weniger
als etwa 25% aus dem Arbeitsraum (6) ausgebracht wird.
18. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn - zeichnet, daß das behandelte Fasermaterial nach dem Ausbringen aus dem Arbeitsraum
(6) getrocknet wird.
19. Vorrichtung zum Imprägnieren eines Fasermaterials mit einem Imprägniermittel, welches
als eine Lösung oder eine Emulsion mindestens ein Additiv enthält, mit:
- einer Auflöseeinrichtung (1) zum Vorabauflösen des Fasermaterials;
- einem Durchlaufmischsystem (4) zum Behandeln des zu imprägnierenden Fasermaterials
mit dem Imprägniermittel; und
- einer dem Durchlaufmischsystem (4) vorgeschalteten Dosiereinrichtung (2) zum dosierten
Beschicken des Durchlaufmischsystems (4) mit dem vorab aufgelösten Fasermaterial;
wobei ...
- in dem Durchlaufmischsystem (4) ein Arbeitsraum (6) zum Aufnehmen des über die Dosiereinrichtung
(2) eingebrachten Fasermaterials gebildet ist;
- in dem Arbeitsraum (6) eine Förder- und Mischeinrichtung (10) angeordnet ist, mit
der das eingebrachte Fasermaterial von einem Einlaß (3) des Arbeitsraums (6) entlang
einer Förderstrecke (11) zu einem Auslaß (12) des Arbeitsraums (6) gefördert werden
kann; und
- in dem Arbeitsraum (6) Mischköpfe (13) angeordnet sind, mit denen das entlang der
Förderstrecke (11) an den Mischköpfen (13) vorbei geförderte Fasermaterial lokal aufgelockert
und mit denen das Imprägniermittel über eine oder mehrere Düsen (15) in dem lokal
aufgelockerten Fasermaterial eingebracht werden kann.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischköpfe (13) hintereinander entlang der Förderstrecke (11) angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder alle Düsen (15) an den Mischköpfen (13) als Rotationsdüse gebildet
sind.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeich- net, daß an den Mischköpfen (13) jeweils eine rotierende Auflockerungseinrichtung
(14) gebildet ist, mit der das geförderte Fasermaterial in dem Bereich um die Mischköpfe
(13) herum lokal aufgelockert werden kann.
23. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder alle Düsen (15) in die rotierende Auflockerungseinrichtung (14) integriert
sind.
24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierende Auflockerungseinrichtung ein rotierendes Bauteil (14) mit einer Umfangslänge
ist, die größer als eine gestreckte Länge der längsten von dem zu imprägnierenden
Fasermaterial umfaßten Fasern ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß die eine oder alle Düsen (15) mittels Öffnungen in der Auflockerungseinrichtung oder
dem rotierenden Bauteil gebildet sind.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeich - net, daß die Förder- und Mischeinrichtung (10) Mitnahmewerkzeuge (9)
auf weist, die auf einer in dem Arbeitsraum (6) angeordneten Welle (8) angebracht
sind und mit der Welle (8) gedreht werden können, um das eingebrachte Fasermaterial
von dem Einlaß (3) zu dem Auslaß (12) zu fördern.
27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (8) eine Umfangslänge aufweist, die größer als eine gestreckte Länge der
längsten von dem zu imprägnierenden Fasermaterial umfaßten Fasern ist.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 27, gekennzeichnet durch eine dem Arbeitsraum (6) nachgeschaltete Trocknungseinrichtung zum Trocknen von behandeltem
Fasermaterial.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeich - net, daß der Arbeitsraum (6) in einer Mischtrommel (7) gebildet ist.