用于制造柔性绝缘板和/或隔声板或者用于在热压机中继续处理的柔性半成品的方法及校准和胶接单元

摘要

本发明涉及一种用于制造柔性绝缘板和/或隔声板(12)或者用于在热压机中继续处理的柔性半成品的方法，其中自然纤维(1)被与粘结料纤维(33)混合、被铺装成坯垫(7)并且被压实和粘合。本发明在于以下方法步骤的过程：提供具有最大长度直至15mm的自然纤维(1)和粘结料纤维(33)；将它们按份额彼此混合；用至少一个铺装装置(5)在成形带(6)上将经混合的自然纤维和粘结料纤维(1，33)铺装成坯垫(7)；铺装后的坯垫(7)由成形带(6)送到校准和胶接单元(8)的筛网带(25)上；在校准和胶接单元(8)中用第二筛带(19，20)平坦地覆盖铺装后的坯垫(7)并将坯垫(7)基本上压实到产品厚度(23)；其中将过热的蒸汽引入压实后的坯垫(7)；粘结料纤维(33)的至少一部分被熔化；以及坯垫(7)被固定成柔性绝缘板和/或隔声板(12)或者用于在压机中继续处理的柔性半成品。此外还描绘了半成品以及校准和胶接单元(8)的用途。

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于制造绝缘板和/或隔声板或者用于在热压机中继续处理的柔性半成品的方法以及一种根据权利要求25的前序部分所述的用于制造绝缘板和/或隔声板或者柔性半成品的校准和胶接单元。

背景技术

最近三十年来，随着对用于制造节能房屋(1982年出台的热防护规定以及包括在千年转折点之后所实行的用于房屋的能源通行证在内的随后更加严格的热防护规定)的绝热材料的日益增长的需求，生态可分解的并且可再生的原材料(即木纤维)再次成为热防护中的话题。近年来，由于气候变化的现实性，基于木纤维的绝热材料再次占领市场并且表明经济地制造木纤维绝缘材料是一项重要的创新需要。目前，市场上的木纤维绝缘材料是以松散的形式存在的，在此情况下，木纤维被吹入准备好的空腔中并且在这时构成绝缘层或者以固定的形式构成木纤维绝缘板。

自从原油和能源价格在全球范围内上升以来，人们力求不仅在基于油的绝缘材料上实施房屋绝缘，而且还希望在制造绝缘材料时节省尽可能多的能源并且独立于基于油的绝缘材料。同时，所制成的绝缘材料应当对于墙壁绝缘而言易于加工、在运输或者使用时具有足够的抗断裂或裂缝的强度并且同时不放出有害生物体的有害物质。此外，迄今为止的硬泡沫产品或者所使用的矿棉除了生态问题之外还不能确保建筑物内的最佳居住气候。对于业主而言，迄今为止不能生态地进行绝缘的原因在于由于高能源消耗所造成的木纤维绝缘材料的高成本。

到目前为止，已知的并且通常的方法是湿法和干法。原则上，由圆木材或者锯木厂边角料构成的原材料被加工成碎木片、在压力和热作用下被煮沸并且借助纤维化装置(精制机)被纤维化。在木纤维绝缘板的湿式制造时，悬浮液从精制机扩散到湿且软的纤维坯垫并且通常借助砑光机来校准和压出。随后进行干燥以及与干燥联系在一起的通过液压间歇式压机的硬化。除了不足够的尺寸精度之外，糟糕的环境相容性以及极大的能源消耗也是不利的。

在木纤维绝缘板的干式制造时，从纤维化机(精制机)中排出的纤维被干燥并且在粘结剂的混合之后被干燥地成形为坯垫。那么，校准、干燥以及甚至硬化都在穿流干燥机中进行，在该穿流干燥机中用热空气流过木纤维绝缘板(EP 0 330 671 B1)。设备部件的简化以及可制造具有独立强度的显著更厚的绝缘板的优点使得干法尽管用于干燥的能源成本极大但仍然得到广泛应用。

在这期间，在工艺流程的进一步改善中，尤其是在汽车工业中创造了纤维板或者绝缘板，这些纤维板或者绝缘板基本上由便宜的木纤维材料组成但是除了操作的提升以及建立可匹配的裁剪的能力得到提高之外还掺入了塑料。

基本的制造方法和制造设备的共同点在于通常在连续式干燥机中使用热空气流。在此情况下，热空气流过经松散布料的板坯使塑料熔化并固定。

这些设备的缺点在于为了最佳地使空气流过经布料的板坯并对其进行加热所必需的大空气量。仅将板坯加热到100℃就已几乎达到分钟量级并且还极大地限制了可能的生产能力。同时，现有的生产设备被建造得非常长，最长达40米的干燥机长度，并且还捆绑了高的设备资产与机器成本。

同时，热空气的能量应用是昂贵的并且在日益增长的能源价格情况下几乎是不经济的。通常，热空气是制造出来的或者通过来自现有设备部件(木纤维制造、木材分解方法)的换热器提供的，然而用于每小时数千立方米经加热的热空气的能源耗费是非常大的。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种方法，利用该方法可在短设备上以尽可能高的能源效率并且同时用小的生产设备来制造绝缘坯垫和/或隔声坯垫或绝缘板和/或隔声板或者用于在热压机中继续处理的柔性半成品。此外还应提供一种校准和胶接单元，该校准和胶接单元除了其独立性之外还可实现所述方法的实施并且有利地具有将过热蒸汽引入坯垫的可能性。

所述方法的解决方案在于以下方法步骤的过程：

提供具有最大长度直至15mm的自然纤维以及至少部分地包括塑料的粘结料纤维；将自然纤维和粘结料纤维按份额地彼此混合；用至少一个铺装装置在成形带上将经混合的自然纤维和粘结料纤维铺装成坯垫；铺装后的坯垫由成形带送到校准和胶接单元的筛带上；在校准和胶接单元中用第二筛带平坦地覆盖铺装后的板坯并将该板坯基本上压实到产品厚度；在校准和胶接单元中将过热蒸汽引入压实后的坯垫；以及在压实后的板坯中，粘结料纤维的至少一部分被熔化并被固定成柔性绝缘板和/或隔声板或者用于在压机中继续处理的柔性半成品。

所述校准和胶接单元的解决方案在于，为了支撑筛网带并且为了将过热蒸汽引入由自然纤维和粘结料纤维构成的、通过筛网带之间的缝隙延伸的坯垫，在上方和/或下方布置蒸汽加热板并且该蒸汽加热板与用于产生过热蒸汽的装置相连接。

利用所提出的方法，与迄今为止在实践中应用的现有技术相比，现在可以成本更低廉地制造绝缘坯垫和/或隔声坯垫或绝缘板和/或隔声板或者用于在热压机中继续处理的柔性半成品。在此情况下有利地，在数秒钟内将铺装后的坯垫加热到100℃。同时特别有利地，首先从两侧同时将蒸汽喷入坯垫并且因此从两侧向坯垫中心推进。在连续应用时可设置楔形的蒸汽处理，这意味着从宽度上来看首先在生产方向上将蒸汽喷入坯垫中心并且在接下去的过程中用可激活的喷嘴使蒸汽向窄面扩散。因此得到如下可能性：有目的地在朝着窄面的方向上用过热的蒸汽来代替存在于坯垫中的空气而不会通过在宽度上出现的蒸汽滚压机造成极大的涡流。最后在大约20至60秒之后坯垫达到足够加热，以使得粘结料纤维或者存在的塑料以150℃以下的熔化温度熔化并且与周围的自然纤维相结合。对于设备的设计或者规划而言必须考虑，可借助冷凝热将1吨纤维加热到100℃并使其具有5％的水蒸气，该5％的水蒸气对应于50Kg的水量。在此处已表明了本发明的特别优点：利用过热蒸汽在开始蒸汽处理时就瞬间将纤维加热到大约100℃并且随后通过蒸汽的过加热将粘结料纤维加热到105至130℃，以使得这些粘结料纤维熔化并且胶接坯垫。仅通过使用过热蒸汽就能够在短时间内在坯垫中或者在纤维处得到超过100℃的温度。如在现有技术中所公开的，单纯的热空气喷入需要太多时间。利用至少100℃，优选110至135℃的温度，可使用根据所述方法的成本低廉的双纤维(双组分纤维)，例如聚酯。为了最佳的方法应用，蒸汽在此情况下具有大约100℃的过加热，即大约200℃的温度。此外在方法技术上还可能的是，只要在坯垫中不存在反压或者用蒸汽足够地代替空气，那么还可以仅在单侧使过热的蒸汽流过坯垫或者甚至设置变换的蒸汽应用。

在一个特别优选的实施方式中，将重量份额可达30％的粘结料纤维与自然纤维混合。此外，还可以附加地在将自然纤维与粘结料纤维混合之前、在混合期间或者在混合之后在铺装装置之前或在铺装装置中送入液态的粘结剂。在此情形中优选使用苯酚甲醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸树脂或者MDI胶粘剂。关于粘结料纤维，除了其他的塑料纤维之外，已经经过实践验证的还有同样可以不同长度存在的双组分纤维。通常，塑料纤维是机械地从束状物中切割出来的，以使得得到统计学上基本相同的纤维延伸。但是特别优选的是，力求粘结料纤维的对应于与自然纤维的长度分布基本上相似的统计学长度分布。双组分纤维可包括核芯组分以及基本上包围的外壳组分。优选地，核芯组分比外壳组分具有更高的熔化温度。

所述方法的一个实施方式特别强调，其中在校准和胶接单元中通过过热的蒸汽至少按份额地仅使双组分纤维中的外壳组分被熔化和粘合。

关于蒸汽处理，已经在试验中验证了以下数值：在校准和胶接单元中使用具有超过170℃的温度的过热蒸汽。更具体地，将作为过热蒸汽的在至少1.1至2巴(bar)下具有至少50℃过热的饱和蒸汽从蒸汽室喷入坯垫。在此情况下有利的是，从一个表面侧引入过热蒸汽以使该过热蒸汽穿过坯垫和/或同时从两个表面侧将过热蒸汽引入坯垫。但是除了连续地应用该可能性之外，根据产品还存在如下可能性：在校准和胶接单元中变换地和/或交替地和/或楔形地或者抛物线形地执行引入和/或引导穿过。在此情况下，变换的引入指的是具有蒸汽引入的区域与具有更少或者甚至没有蒸汽引入的区域轮流出现。交替则在这里描述了如下可能性：双侧或者单侧交换地从上面或者从下面引入坯垫。但是特别优选的是楔形或者抛物线形的入口引入，在该入口引入中，存在于坯垫中的空气温和地朝着与生产方向相反的方向排挤并且被过热蒸汽替代，其中同时在朝着窄面的方向上，越来越多的蒸汽引入在朝着生产方向同时的继续输送情况下被打开。用过热蒸汽来操作校准和胶接单元中的蒸汽引入应当发生在5至180秒的时间段中。根据所使用的纤维材料还可以必需的是，仅在将坯垫基本上校准到产品厚度之后才开始将蒸汽引入坯垫或者使蒸汽引导穿过坯垫。优选地，应当将用于引入过热蒸汽的蒸汽加热板加热到超过所使用的过热蒸汽的温度的温度。为了不使坯垫因蒸汽注入了该坯垫的表面侧而受到损坏，在校准和胶接单元中的坯垫可至少在蒸汽引入的区域中被保持在具有固定的或者随动的界线的窄面上。

在形成坯垫时有利的是，借助铺装辊在成形带上将自然纤维和粘结料纤维铺装成坯垫。在此情况下，这些铺装辊可具有钉齿以优化成形带上的混合或者分配。在一些设备中有意义的是，在铺装辊之前借助纤维散开辊打散自然纤维和粘结料纤维，以分散粘结物或者较大的密集团。粘结料纤维可包括聚酯、聚丙烯、聚酯或者玉米淀粉。这些材料特别是在双组分纤维中具有优点。特别优选地，将聚酯作为覆盖层，因为该塑料在110℃的温度下就已熔化并可胶接坯垫。通过根据本发明的方法或者校准和胶接单元可以优选地制造低于100kg/m³的密度的绝缘板和/或隔声板。在制造半成品时，根据相应的批量生产在热压机中压制该半成品，其中柔性半成品被加热到比校准和胶接单元中的温度更高的温度。这可以例如特别是在半成品被置于压力下并且必要时被成形或者被塑形到其他材料上时用于熔化双组分纤维的第二组分。在另一个实施方式中，利用热压机来硬化在制造坯垫之前所引进的液态粘结剂。

在本发明重要的特征的范围内，从相对较硬的板到相对较柔软的坯垫的过渡是流畅的。可以理解，在此情况下还可制造可变形的或者松软絮状的绝缘材料，但从所使用的材料出发还可制造板状的相对非柔性的材料。

附图说明

从从属权利要求和以下带有附图的描述中得到本发明的主题的其他有利措施和设计方案。

附图示出：

图1示意性地示出了用于由木纤维制成的绝缘板或者隔声板的制造设备；

图2示出了根据图1的带有上方和下方循环筛网带的校准和胶接单元；

图3示出了根据图1的带有用于压实区域和胶接区域的两个上方循环筛网带的校准和胶接单元；

图4示出了通过用于在纵向上对坯垫进行蒸汽处理的蒸汽加热板的截面；

图5示出了根据图4的蒸汽加热板的具有蒸汽喷嘴的表面侧的俯视图。

具体实施方式

如图1所示，用在纤维化装置2中被纤维化成自然纤维1的自然原材料34来制造绝缘板或者隔声板12或者半成品(在接下去的描述过程中将不述及半成品这个概念)。在此处被示出为管式干燥机的干燥装置3中，湿的自然纤维1被干燥到具有大约2％至8％的湿度并且最后在混合站4中与粘结料纤维33混合。在此情况下，粘结料纤维33可在现场作为纤维束31被供应到辊子(未示出)上并且通过分配装置32分割成粘结料纤维33或者直接作为粘结料纤维33从制造商那里购得。与自然纤维1的混合可以不同的方式进行。在此情况下还可输入附加的液态粘结剂，该液态粘结剂在所述方法中通过蒸汽处理硬化。在将PMDI用作附加的粘结剂时有意义的是，在气动的输送线中将该粘结剂喷到自然纤维1和粘结料纤维33上或者仅在合适的混合器中混合。随后，经混合的自然纤维1和粘结料纤维33在铺装装置5中在成形带6上被铺装成坯垫7并且被送入校准和胶接单元8。校准和胶接单元8在此分成两个主要区域，其中在生产方向22上首先布置压实区域9，随后布置校准区域10。对于符合所有权利要求的校准和胶接单元8而言有意义的是，在压实区域9与校准区域10之间布置铰链，在该铰链上可调节不同的压实角度(两级压实)。对所有相应的要被调节的区域适用的是，设置液压的或者气动的调整机构，该调整机构能够调节必需的压实角度但为了清楚明了的图示而并未示出。读者能够理解，所述装置的大量其他必需的特征未得到实现，但这对于本领域的技术人员而言是已知的。对于本发明重要的是，在离开校准和胶接单元8之后，无限的束状物在分配装置11中，优选在具有运行的横锯或者旋转限制器的对角锯中分割成绝缘板或者隔声板12。

现在，图2中示出了校准和胶接单元8的第一实施例。在此情况下，该实施例的特点在于在整个校准和胶接单元8中仅使用一个上面的筛网带19。因此，坯垫7在通过铺装装置的铺装之后必须被移交到下面的筛网带25上。根据本发明的原理，是使用筛网带还是单纯的筛带或者是否甚至直接在筛带上进行铺装是无关紧要的。根据需要，借助多个辊子14和导向辊13和16循环地引导循环筛网带19和25。在高压实值的情况下有利的是，将筛网带19和25实施为金属线网带。在此，在校准区域10中的在校准和胶接单元8的末端处所必需的蒸汽加热板18包括经淬火的钢或者经涂膜的铝，以尽可能使因经过的筛网带19或25所造成的磨损最小化。在压实区域9中就已经可以开始通过蒸汽加热板15的蒸汽处理。这可以是有利的，以在特别高的坯垫7中更好地通过过热蒸汽来排挤包含在该坯垫中的空气。对于下方的区域，同样仅可选地示出蒸汽加热板15。

在根据图3的第二实施例中，有利地将上方的筛网带分成两个部分。这可以根据应用场合而同样适用于下方的筛网带。在压实区域9中可使用金属线网带20，该金属线网带20由在入口侧大的经加热的受驱动的驱动滚筒13驱动。金属线网带20优选由钢或青铜制成。通过将上方的循环筛网带分成两个部分，现在可以将第二循环筛网带实施为塑料线网带21。这对于蒸汽引导穿过是有利的，因为校准区域10中的塑料线网带21对热传递不起作用，其原因在于热量是通过过热蒸汽引入坯垫7的。在校准和胶接单元8中的由两个部分组成的上方筛网带20、21情况下，在前面的循环金属线网带20与后面的循环金属线网带21之间产生小空隙，因为二者必须通过转向滚筒16/17来引导。在压实区域中用过热蒸汽进行预先的蒸汽处理情况下，坯垫7不再易于强烈地弹性变形并且为坯垫7的保持向下压紧位置而采取特别的措施应当不是必需的。然而，为了保持筛网带之间的空隙28尽可能地小，可以在很小的转向滚筒17(直径约20mm)处偏转塑料线网带21。根据校准和胶接单元8的实施方式，可在压实区域9中最初不进行压实或者仅进行少量压实。在此情况下，通过使软化区域具有可调节压实角度以及坯垫7高度的相应的提升装置(未示出)，可以可变地调节压实。

原则上可以有意义的是，在回程中用分型剂通过分型剂卸料单元29来喷洒筛网带或者金属线网带或者用合适的接触装置(辊子)来润湿筛网带或者金属线网带和/或设置净化装置30(图2)。原则上在使用分型剂的情况下，在撒上纤维之前将分型剂喷洒到成形带6或者其他筛带上和/或在进入校准和胶接单元8之前润湿坯垫7的表面。

总而言之可以发现，为了支撑筛网带19、20、21并且为了将过热蒸汽引入由自然纤维1和粘结料纤维33构成的、通过筛网带19、20、21之间的缝隙延伸的坯垫7，在上方和/或下方布置蒸汽加热板15和/或18，其中，为蒸汽加热板15、18布置至少一个加热装置26、27，该加热装置26、27将蒸汽加热板15、18加热到超过过热蒸汽的温度的温度。为了引入蒸汽，蒸汽加热板15、18具有至少一个蒸汽室41(图4)，该蒸汽室41在筛带线网侧19、20、21上与蒸汽喷嘴40相连接。蒸汽室41与用于制造过热蒸汽的装置24相连接或者具有用于蒸汽供应的连接端，其中装置24具体地用于对过热蒸汽进行精确的温度调节。在另一个优选的实施例中，至少在蒸汽加热板15、18的区域中布置用于支撑坯垫7的窄面的确定的界线35和/或随动且环状的界线带35，其中界线35和/或界线带35可配备有排气孔39。该排气孔39用于，尽管过热蒸汽的流速较高，但在坯垫7的窄面处没有纤维被拖出或者排出。

图5示出了蒸汽加热板15、18的接触筛网带19、20、21的表面侧的俯视图，其中蒸汽加热板15、18配备有用于调节诸如楔形、抛物线形、变换、交替等的不同蒸汽处理方式的可区别调整的区域。例如这里在左边的图上绘出关于蒸汽处理区域B中的抛物线形的入口区。在右侧示出了楔形的入口区，其中生产方向22上的喷嘴40仅在边界42之后才被激活。此外有利地，在蒸汽加热板15、18的长度中和/或宽度中布置多个蒸汽室41，以便可能在一个设备中实现不同的边界42。但是在一个优选的实施方式中有利的是，将蒸汽加热板15、18分成三个区域A、B、C，其中在保持区A、C中不实现蒸汽引入而仅支撑筛网带19、20、21，相反在蒸汽处理区B中引入蒸汽喷嘴40。优选地，保持区A和/或C的长度约为0.5m，以避免在蒸汽加热板15、18之前和之后出现排气现象。一种优选的用于在双组分纤维情况下熔化和粘合大部分塑料的方法应用推荐，力求在蒸汽处理区B中尽可能快地超过108℃并且将此温度保持至少30秒钟。优选地，在蒸汽室中实现0.3巴过压的蒸汽压力，即1.3巴的蒸汽压力。在此情况下，(根据蒸汽表)将107℃的饱和蒸汽过加热93℃，以获得大约200℃的过热蒸汽。

在另一个实施例中重视的是，所使用的自然纤维和双组分纤维的长度要么相同要么相似或者两个要被混合的组分的不同长度的统计学分布大致相同或相似。因此应当实现，在输送或者撒材料时不出现或者仅出现微小的离解。即使可能将过热的蒸汽用在压实区域中，在这里也至少发生一次温度升高并且在接下去的过程中在胶接区域中才进行胶接。在本发明的范围内可有利地进行在压实区域中仅蒸汽处理覆盖层的预覆盖层压实，以在此处实现一定的预胶接。这可以显著提高经较少压实的材料的可操作性。

附图标记列表：

1.原材料             22.生产方向

2.纤维化装置(精制机) 23.产品厚度

3.干燥装置           24.装置(过热的蒸汽)

4.混合站             25.筛网带

5.铺装装置           26.加热装置

6.成形带             27.加热装置

7.坯垫               28.空隙

8.校准和胶接单元     29.分型剂卸料单元

9.压实区域           30.净化装置

10.胶接区域          31.纤维束

11.分配装置          32.分配装置

12.绝缘板或者隔声板  33.粘结料纤维

13.转向滚筒          34.原材料

14.压辊              35.界线

15.蒸汽加热板        36.钉齿

16.转向滚筒          37.铺装辊

17.转向滚筒          38.纤维散开辊

18.蒸汽加热板        39.排气孔

19.筛网带        40.蒸汽喷嘴

20.金属线网带    41.蒸汽室

21.塑料线网带    42.边界。