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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A FIBER COMPOSITE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/041439
Kind Code:
A1
Abstract:
Method for the production of a fiber composite by placing fibers on a support, wherein long fibers are used at least as an essential component for the production of a nonwoven fabric (70). Said fibers are fed to at least one delivery head (A, A1, A2) substantially over the height of a material column and ejected in a substantially horizontal manner therefrom. A long fiber-air suspension is generated by adding at least one aggregate. The suspension is directly applied on the support, which is especially shaped as a molding strip (14).

Inventors:
HESCH ROLF (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/000432
Publication Date:
August 19, 1999
Filing Date:
February 12, 1999
Export Citation:
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Assignee:
HESCH ROLF (DE)
International Classes:
D01G9/18; D01G25/00; D01G99/00; (IPC1-7): D01G9/18; D01G25/00; D01G37/00
Foreign References:
DE4136891A11993-05-13
GB2010347A1979-06-27
US5104703A1992-04-14
DE4128592A11993-03-04
DE29717589U11997-12-11
DE3832098A11989-05-03
EP0344365A21989-12-06
Attorney, Agent or Firm:
Frank, Gerhard (Schwarzwaldstrasse 1A Pforzheim, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundes mittels Aufbringung von Fasern auf einen Träger, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines Vlieses (70) Langfasern zumindest als wesentlicher Bestandteil verwendet werden, die im wesentlichen über die Höhe einer Materialsäule mindestens einem Austragskopf (A ; A1, A2) zugefuhrt und von diesem im wesentlichen horizontal ausgeworfen werden, und daß unter Zusatz von mindestens einem Zuschlagstoff eine LangfaserLuft Suspension erzeugt wird, die unmittelbar auf den insbesondere als Formband (14) ausgebildeten Träger aufgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auswerfen der Langfasern unter Erteilung einer horizontalen Beschleunigung im Bereich des Austragkopfes erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lang fasern Bestandteil eines Gemisches sind, in dem auch granulat ähnliche Bestandteile vorkommen (z. B. Schaben, Polymerteile, Holzgranulate, Recyclingschäume).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus ungereinigten NaturFasern besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lang fasern Bestandteil eines NaturLangfaserSchäbenVerbundes sind, bei dem NaturLangfasern und Schäben über Teillängen noch mit einander verbunden sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß als Langfasern Hanffasern, ÖlLeinfasern, Flachsfasern oder Fasern aus Jute, Kenaf, Sisal oder Mischungen daraus eingesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zu schlagstoff zur Bildung der LuftFaserSuspension ein Bindemittel und/oder zusätzliche Schaben und/oder Granulate verwendet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschlagstoffe vor der Einführung mit einem Bindemittel versetzt werden, ungeschäumt, geschäumt oder nachträglich aufschäumbar.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lang fasern während ihrer Förderung zum Austragskopf verdichtet werden.
10. Verfahren nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Materialsäulen (M1, M2) vorgesehen sind, die über jeweils einen Austragkopf (A1, A2) die Langfasern gegeneinander gerichtet derart auswerfen, daß sie möglichst symmetrisch mit dem Zuschlagstoff beaufschlagt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Formband (14) mindestens ein Versiegelungsmittel für mindestens eine der beiden Oberflächen des Vlieses (70) zugegeben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Versiegelungsmittel ein vorher geschäumtes Material oder ein ungeschäumtes Material mit eingebautem Treibmittel verwendet wird, das sich mit der zu beschichtenden Oberfläche des Vlieses (70) verbindet, und gegebenenfalls eine Deckschicht oder Sperrschicht (18) mit dem Vlies (70) verbindet.
13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Austragskopf (A) im wesentlichen vertikal übereinander angeordnete erste Austragsvorrichtungen (20) zur Erfassung der Langfasern von der Front der Materialsäule (M) und deren Dosierung aufweist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Querverteiler (11) aufweist, über den die Langfasern einem Dosierbunker (10) zugefuhrt werden, in dem sie mittels eines Bodenbandes (12) an den Austragskopf (A) gefördert werden, ein unterhalb des Austragskopfes (A) geführtes Formband (14) und ein Verdichtungsband (13), das zwischen dem Querverteiler (11) und dem oberen Ende des Austragskopfes (A) schräg nach unten verläuft und die Oberfläche der die Langfasern beinhaltenden Materialsäule (M) beaufschlagt.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Austragkopf (A) zweite Austragsvorrichtungen (30) aufweist, die insbesondere zur Räumung, Auflockerung und Beschleunigung der Langfasern dienen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Austragsvorrichtungen (20) als an einer Welle (22) beabstandet gehaltene Sternräder (21) ausgebildet sind, deren Elemente (21A) im wesentlichen radial zur Welle (22) zeigen und deren Vorderflanken (21V) insbesondere hakenoder sichelförmig in Drehrichtung orientiert sind.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Austragsvorrichtungen (30) sternund/oder stachelförmig an einer Welle (32) angeordnete Elemente (31A) zur Räumung, Auflockerung und Beschleunigung aufweisen.
18. Vorrichtung nach Anspruch 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkungsbereiche der Elemente (21A, 31A) der ersten und zweiten Austragsvorrichtungen (20,30) zumindest teilweise überlappen oder ineinandergreifen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Austragsseite des Austragskopfes (A)/der Austrags köpfe (A1, A2) erste Düsen (40) zur Einbringung von flüssigen Zusatzstoffen, wie z. B. Bindemittel oder Flammschutzmittel in die LangfaserLuftSuspension angeordnet sind.
20. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb der Austragsseite des Austragskopfes (A ; A1, A2) Fest stoffverteiler (50) zur Einbringung von festen Zusatzstoffen wie z. B. Schaben, Granulaten oder pulverförmigen Bindemitteln in die LangfaserLuftSuspension angeordnet sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Einbringung des Versiegelungsmittels aus zweiten Düsen (60A, 60B) bestehen, die im Bereich unterhalb des Austragskopfes (A)/der Austragsköpfe (Al, A2) angeordnet sind.
22. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem luftdurchlässigen Formband (14) mindestens ein Unterdruck kasten (16) angeordnet ist.
23. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Formband (14) ein erstes Beschichtungsband (17) als Träger/Deckschicht/Sperrschicht des Vlieses (70) gefuhrt ist.
24. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Vlies (70) ein zweites Beschichtungsband (18) als Deckschicht/Sperrschicht des Vlieses (70) gefuhrt ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23 und 24, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und/oder zweite Beschichtungsband (17,18) aus Kunststoff und/oder Papier und/oder Textilgewebe und/oder Nonwoven besteht.
26. Vorrichtung nach Anspruch 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Beschichtungsbänder (17,18) breiter sind als das Vlies (70).
27. Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Faserverbundes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialsäule (M) aus mindestens zwei übereinander liegenden Materialschichten (MA, MB, MC) gebildet wird, die gleichzeitig dem Austragskopf (A, A1, A2) zugefuhrt und von diesem ausgeworfen werden.
28. Verfahren nach Anspruch 2 und Anspruch 27, dadurch gekennzeich net, daß den gleichzeitig dem Austragskopf zugefuhrten Mate rialschichten eine unterschiedliche horizontale Beschleunigung erteilt wird.
29. Verfahren nach Anspruch 1 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuschlagstoff nur einer oder einem Teil der Materialschichten nach dem Abwurf vom Austragskopf zur Erzeugung einer Faser LuftSuspension zugefuhrt wird.
30. Verfahren nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polymerfasern in den Materialschichten (MA, MB, MC).
31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch die ausschließ liche Verwendung von Polymerfasern für die oberste und unterste Materialschicht (MA, MC).
32. Verfahren nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polymerfasern als Bestandteil eines Gemisches, aus dem die mittlere Materialschicht (MB) gebildet wird.
33. Verfahren nach Anspruch 3032, gekennzeichnet durch die Verwen dung des gleichen Polymerfasertyps in den Materialschichten (MA, MB, MC).
34. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14 und 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Querverteiler aus einer der Zahl der Materialschichten (MA, MB, MC) entsprechenden Anzahl von Forderbändern (11A, 11B, 11C) besteht, deren relative Positionie rung und Fordergeschwindigkeit die Dickenverteilung der Material schichten (MA, MB. MC) bestimmt.
Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Faserverbundes Technisches Gebiet der Erfindung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung eines Vlieses aus Fasern.

Derartige Vliese dienen insbesondere zur Herstellung von Preßform- teilen, Dämmatten und Polstermaterial.

Stand der Technik Es sind im wesentlichen zwei Verfahren und entsprechende Vorrich- tungen bekannt, um solche Vliese herzustellen : Die Formung eines Vlieses mittels Karde/Krempel und aerodynamische Vliesformanlagen.

Nachteile beider Systeme sind sehr geringe bis geringe Durchsatz- leistung und daher hohe Kosten, sowie die Notwendigkeit, zumindest weitgehend gereinigte, fremdkörperfreie und geöffnete und daher teure Fasern zu verwenden.

Karden/Krempel sind in der Lage, besonders feine und gleichmäßige Vliese herzustellen, sie stellen aber auch die höchsten Anforde- rungen an die Schäbenfreiheit und den Offnungsgrad der Fasern. Ihre Produktionsleistung ist mit maximal 500 kg/h sehr gering, die Kosten sind entsprechend hoch.

Werden beispielsweise Bastfasern verarbeitet, die noch Schaben enthalten, so spießen sich diese auf die Garnituren von Karden/Krempel oder setzen sich in die Bohrungen bzw. Lochungen von den Siebtrommeln oder Siebbändern von aerodynamischen Vliesforman- lagen und behindern die Vliesformung in erheblichem Maße bis hin zur völligen Funktionsunfähigkeit.

Bei anschließender Nadelung lenken insbesondere Hanfschäben die Nadeln von den Bohrungen der Lochplatten auf die Stahlplatten ab.

Die Folge ist, daß die Nadeln abbrechen.

Aerodynamische Vliesformanlagen stellen geringere Anforderungen an die Schäbenfreiheit und den Offnungsgrad von Fasern. Die Leistung erreicht in etwa 1.000 kg/h. Das reicht aber immer noch nicht aus, um für Massenprodukte gunstige Kosten zu erreichen.

Das Reinigen der Fasern von Schaben und das Offnen der Fasern ist mit hohen Kosten verbunden. Darüber hinaus fuhren das Reinigen und besonders das Offnen stets zu einer mehr oder minder starken mechanischen Schädigung der Fasern. Damit sind Materialverluste bis zu 40% verbunden. Letztlich können gut gereinigte und geöffnete Fasern, die somit diesen Anforderungen der bekannten Systeme Rechnung tragen, nur aus geröstetem Hanf-oder Flachsstroh erzeugt werden. Rösten ist aber ein biologischer Abbauvorgang und zieht daher unweigerlich auch eine Schwächung der Fasern nach sich. Für technische Zwecke sind Fasern von maximaler Festigkeit und maximalem E-Modul erforderlich.

Andere Anlagen zur Formung von Schüttgütern dienen der Herstellung von Holzwerkstoffplatten ; Endprodukte sind insbesondere Spanplatten, die im Möbelbau weitgehende Verwendung gefunden haben. Zur Herstellung solcher Platten dienen Streuverfahren, bei denen die Späne aus einem Bunker einem Stockwalzenkopf zugefuhrt werden und von diesem über verschiedene Zwischenbearbeitungsstufen (z. B.

Fraktionierung) auf eine Unterlage abgestreut werden.

Diese Technik ist mit bekannten Streumaschinen jedoch nur mit leicht fließenden Spänen einsetzbar. Die Fließfähigkeit der Späne hat jedoch den erheblichen Nachteil, daß nach der Abstreuung sofort eine Aushärtung und Verpressung zur Stabilisierung erfolgen muß, es sind also auch hier zusätzliche Verarbeitungsstationen erforderlich, um zu einem handhabbaren Erzeugnis zu kommen. Die oben erwähnte weit Palette von Endprodukten (Dämmaterialien, Polsterformteile, Preßformteile) ist mit den mit diesem Verfahren erzeugten Spankuchen nicht herstellbar.

Gegenstand der Erfindung Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, somit Vliese für Dämmzwecke, Polstermaterialien u. a. herzustellen, welche sich durch minimale Kosten auszeichnen. Es sollen hierbei insbesondere auch solche Vliese wirtschaftlich hergestellt werden, aus denen Formteile mit einem hohen E-Modul und hoher Festigkeit geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gemäß den Patentansprüchen 1 und 13 gelost.

Der Grundgedanke der Erfindung geht davon aus, daß sich minimale Kosten nur erzielen lassen, wenn die Zahl der Produktionsstufen auf ein Minimum reduziert und die Durchsatzleistung maximiert _wird. Weiterhin müssen die derzeit üblichen Materialverluste zumindest entscheidend gesenkt werden.

Wie oben schon erwähnt, ist insbesondere die Produktionsstufe "Abscheidung von Schaben"oder ähnlichen granulat-oder knotenähn- lichen Begleitstoffen von Fasern und die"Öffnung" (Verfeinerung) außerordentlich kostenintensiv. Außer den dabei anfallenden Betriebskosten fallen auch die durch sie bewirkten Materialverluste kostenmäßig stark ins Gewicht.

Erfindungsgemäß können nunmehr Vliese hergestellt werden, bei denen die zwei genannten Produktionsstufen, nämlich"Schäbenabscheidung" und"Faseröffnung", nicht mehr benötigt werden, da mit dem Verfahren und mit der entsprechenden erfindungsgemäßen Vorrichtung im Extrem- fall auch ungereinigte und ungeöffnete Fasern verarbeitet werden können. Dadurch entfallen die damit zusammenhängenden Herstellungs- kosten. Hohe Festigkeit der Fasern und ein hoher E-Modul lassen sich auch nur erhalten, wenn man auf eine Reste verzichtet. Verzicht auf Reste bedeutet aber, daß die Fasern sehr viel schäbenreicher, derber und rauher ausfallen, als zur Verarbeitung nach dem Stand der Technik zwingend erforderlich ist. Auch hier kann die Erfindung eingesetzt werden, im Gegensatz zu Vliesformanlagen nach dem Stand der Technik, die mit ungerösteten Fasern, ungereinigten und nicht geöffneten Fasern überhaupt nicht arbeiten können.

Von besonderem Vorteil ist aber, daß auch die damit verbundenen Materialverluste vermieden werden, was kostenmäßig noch stärker ins Gewicht fällt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüber hinaus in der Lage, ein Vielfaches der Durchsatzleistung von Anlagen nach dem Stand der Technik zu erbringen. Das senkt die Kosten auf einen Bruchteil.

Erfindungsgemäß können somit ungeröstete, ungereinigte, ungeöffnete Fasern mit Längen zwischen 20 und 150 mm, vorzugsweise 30 bis 70 mm mit oder ohne noch daran haftenden und/oder frei dazwischen liegenden/eingestreuten Schaben und/oder nicht faserartigen Bestand- teilen, mit oder ohne Zumischung von Polymer-Recyclat und sonstigen Fasern zu einem ein-oder mehrschichtigen Vlies geformt werden, wobei eine weit über dem Stand der Technik liegende Durchsatzleistung erzielt wird, nämlich 2.000 bis 9.000 kg/h, vorzugsweise 2.000 bis 4.000 kg/h bei 3.000 mm Arbeitsbreite.

Einsetzbar ist das erfindungsgemäße Verfahren aber mit Verwendung jeglicher Fasern, auch synthetischer, mineralischer, natürlicher, einschließlich gereinigter und geöffneter, etc.

Zwei Ausfuhrungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert ; es zeigen : Figur 1 : Eine Schnittdarstellung einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 2 : eine Schnittdarstellung einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Figur 3 : eine Detaildarstellung der Elemente der ersten und zweiten Austragsvorrichtungen der Vorrichtungen nach Figur 1 oder 2, und Figur 4 : eine perspektivische Darstellung eines Ausfuhrungsbei- spiels eines mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Verbundelements, Figur 5 : eine Schnittdarstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Das in Figur 1 dargestellte Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung zur Aufbringung von Fasern auf ein Formband zur Herstellung eines Faserverbundes beinhaltet zunächst einen Zwischenspeicher in Form eines Dosierbunkers 10, in dem die zur Verarbeitung vorgesehenen Langfasern mit eventuellen Zusätzen über einen Querverteiler 11 eingebracht werden. Den Boden des Dosierbunkers 10 bildet ein Bodenband 12, das sich in Richtung des in Figur 1 dargestellten Pfeils P1 bewegt, so daß sich eine Materialsäule M bildet, die durch die Bewegung des Bodenbandes 12 in Richtung eines Austragskopfes A bewegt wird. Auf der Oberseite des Dosierbunkers 10 ist ein Ver- dichterband 13 schräg nach unten führend angeordnet, das sich in Richtung des Pfeiles P2 bewegt, also gleichlaufend mit der Richtung des Bodenbandes 12. Die Fördergeschwindigkeiten von Querverteiler 11, Bodenband 12 und Verdichterband 13 sind so aufeinander abge- stimmt, daß die Materialsäule M sich zwischen der Oberseite des Bodenbandes und der Unterseite des Verdichterbandes aufbaut und von letzterem verdichtet wird. Das Bodenband 12 ist an seinen beiden Längsseiten und an seiner Rückseite von entsprechend hohen Wandungen begrenzt, so daß die aus Langfasern und ggf. deren Zusatz-und Ergänzungsstoffen bestehende Materialsäule M einen im wesentlichen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt annimmt und kontinuierlich unter besagter Verdichtung gegen den Austragskopf A geschoben wird. Der Austragskopf A besteht aus ersten, zur Materialsäule M zeigenden Austragsvorrichtungen 20 und mit dieser zusammenarbeitenden, nachge- schalteten, zur Abgabeseite des Austragskopfes A zeigenden zweiten Austragsvorrichtungen 30.

Die ersten Austragsvorrichtungen 20 bestehen aus einer Vielzahl von vorzugsweise senkrecht übereinander angeordneten Wellen 22 (Figur 3), auf der seitlich beabstandet Sternräder 21 gehalten sind, deren Elemente 21A im wesentlichen radial zur Welle 22 zeigen und deren Vorderflanken 21V in Drehrichtung R1 haken-oder sichelförmig ausgebildet sind.

Die zweiten Austragsvorrichtungen 30 bestehei ebenfalls aus sen- krecht übereinander angeordneten Wellen 32, derart, daß die Ver- bindungsebenen E1, E2 der Wellen 22 und 32 der beiden Austragsvor- richtungen 20 und 30 parallel zueinander liegen. Auf den Wellen 32 der zweiten Austragsvorrichtungen 30 sind stern-und/oder stachel- förmig angeordnete Elemente 31A gehalten, die sich in Richtung R2 drehen, wobei die Rotationsrichtungen R1, R2 der Wellen der ersten und zweiten Austragsvorrichtungen gegenläufig sind. Die Elemente 21A und 31A sind dabei hinsichtlich ihrer Zahl und ihrer Formgebung so aufeinander abgestimmt, daß ihre jeweiligen Wirkungsbereiche ineinandergreifen.

Auf der Abgabeseite des derart gebildeten Austragskopfes A ist ein Suspensionsraum S vorgesehen, dessen obere Begrenzung von ersten Düsen 40 und Feststoffverteilern 50 gebildet wird. Die Düsen 40 dienen zur Einbringung von flussigen Zusatzstoffen in den Suspen- sionsraum S.

Unterhalb des Suspensionsraumes S ist ein Formband 14 über einen Tragtisch 15 gefuhrt und in Richtung des Pfeils P3 bewegt. Auf diesem sich kontinuierlich fortbewegenden Formband 14 lagern sich die vom Austragskopf A abgegebenen Langfasern in Form einer Lang- faser-Luft-Suspension ab, so daß sich abhängig von den Betriebs- parametern der Vorrichtung ein Vlies 70 einstellbarer Dicke und Konsistenz auf dem Formband bildet.

Unterdruckkästen 16 können auf die Zusammensetzung und die Konsistenz dieses Vlieses einwirken.

Im Bereich unterhalb des Austragskopfes A sind zweite Düsen 60 vorgesehen, mit denen beispielsweise ein Versiegelungsmittel auf das sich bildende Vlies aufgetragen werden kann.

Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist über dem Form- band 14 zusätzlich ein erstes Beschichtungsband 17 gefuhrt, das als Trägerschicht oder Deckschicht oder Sperrschicht des Vlieses dient.

Zunächst soll die grundsätzliche Funktion dieser Vorrichtung erläutert werden : Auf dem Querverteiler 11 wird der Ausgangsstoff oder auch Basisstoff des zu bildenden Vlieses 70 aufgegeben ; dieser Ausgangsstoff beinhal- tet erfindungsgemäß insbesondere Langfasern, d. h., Fasern mit Längen vorzugsweise zwischen 30 bis 70 mm, die wiederum vorzugsweise aus Naturfasern wie beispielsweise Hanffasern oder Flachsfasern beste- hen, die ungereinigt sind. Diese Langfasern können ausschließlich auf dem Querverteiler 11 aufgegeben werden oder auch Bestandteile eines Gemischs sein, in dem auch granulatähnliche Bestandteile wie insbesondere Schaben, aber auch Polymerteile, Holzgranulate und Recyclingschäume vorkommen, d. h., durch die Wahl der Zusammensetzung des auf den Querverteiler 11 aufgegebenen Ausgangsmaterials ist die grundsätzliche Beschaffenheit des in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzeugten Vlieses zumindest teilweise vorgegeben.

Insbesondere ist es hierbei möglich und wünschenswert, daß die Langfasern Bestandteil eines Natur-Langfaser-Schäbenverbundes sind, bei dem die Naturfasern und die Schaben über Teillängen noch mit- einander verbunden sind, d. h. sich in demjenigen Zustand befinden, in dem noch keine der einleitend beschriebenen, kostenintensiven Zusatzverarbeitungsschritte ausgeführt worden sind. Diese Langfasern bilden nun alleine oder zusammen mit den erwähnten Gemischbestandteilen den Inhalt des sich langsam füllenden Dosier- bunkers 10 und gelangen folglich zum Austragskopf A, dessen Aufbau oben erläutert wurde. Die beschriebenen Elemente 21A, 31A der ersten und zweiten Austragsvorrichtungen wirken als Fräsorgane, die die Langfasern oder Langfaserbundel und sie ggf. begleitenden Stoffe aus der verfilzten Materialsaule M herausziehen oder herausreißen.

Je länger die Langfasern und je stärker sie verfilzt sind, umso schwieriger wird ihre Passage durch den Austragskopf nach außen hin ; die Verstopfungsgefahr nimmt in diesem entscheidenden Bereich mit steigender Faserlänge, steigendem Verfilzungs-und Verhakungsgrad und besonders auch mit steigendem Anteil nicht vollständig von den Langfasern gelösten Schaben stark zu. Ein besonderes Erschwernis ergibt sich hierbei aus der Zumischung dickerer und daher steiferer Polymerfasern, was darin resultiert, daß ohne zusätzliche Maßnahmen die Austragsleistung entsprechend zurückgeht bis hin zur völligen Verstopfung der ersten Austragsvorrichtungen 20. Die Funktion der zweiten Austragsvorrichtungen 30 ist folglich eine besonders bedeutsame, für die angestrebten Ziele konstruktiv entscheidende Ergänzung der Funktion der ersten Austragsvorrichtungen 20 dahingehend, daß die dort vorgesehenen Elemente 31A die Räumung, Lockerung und Beschleunigung der von den ersten Austragsvorrichtungen 20 erfaßten Langfasern bewirken, und somit insbesondere bei stark filzendem Material die Gesamtfunktion des Austragskopfes A erst ermöglichen, indem sie Verstopfungen zuver- lässig verhindern.

Beim dargestellten besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel sind die beiden Ebenen E1, E2 (Figur 3) der Wellengruppen 22,32 der ersten und zweiten Austragsvorrichtungen vertikal angeordnet ; die Elemente der als Räum-und Beschleunigungswalzen dienenden zweiten Austragsvorrichtungen 30 weisen beim dargestellten Ausfuhrungsbei- spiel leicht nach vorne gerichtete haken-oder sichelförmige Enden auf und erfüllen mehrere Funktionen : Zunächst greifen sie mit erhöhter Drehzahl zwischen die Elemente 21A der ersten Austragsvorrichtungen 20 ein und reißen das im Austrag befindliche, die Langfasern enthaltene Material beschleunigt heraus. Dadurch wird der Durchtritt des Langfasermaterials durch die rotierenden Elemente 21A stark beschleunigt, Verstopfungen und Verwicklungen zuverlässig vermieden, und somit die Leistung der Gesamtanlage erhöht. Es versteht sich von selbst, daß die Form der Elemente 21A und 31A der beiden Austragsvorrichtungen in gewissem Umfang hinsichtlich des aktuell verarbeiteten Langfasermaterials durch eine geeignete Formgebung optimiert werden kann ; es sind hierbei von stark gekrümmten, sichelähnlichen Formen bis zu stift- oder stachelähnlichen Formen viele Varianten denkbar, zumal solche Varianten konstruktiv auch austauschbar ausgelegt sein können.

Eventuell entstehende Verklumpungen der Fasern können auch durch eine erhöhte Drehzahl der Elemente 31A der zweiten Austragsvorrichtungen 30 wieder vollständig aufgelöst werden, was von besonderer Bedeutung für die Qualität der Vliese hinsichtlich Festigkeit als auch Homogenität der Flachengewichtsverteilung ist.

Die Drehzahl der Wellen 32 kann beispielsweise im Bereich von 150 bis 1.500 UpM stufenlos eingestellt werden, so daß sich die abge- worfenen Langfaserelemente in einer Art Wurfparabel von der Abgabe- seite des Austragskopfes A weg bewegen. Durch die Wahl der Drehzahl der Wellen 32 kann die"Wurfweite"und somit die Tiefe des anschließenden Suspensionsraum S vorgegeben werden und damit natür- lich auch die Konsistenz des sich bildenden Vlieses 70.

Zu einer noch weitergehenderen Definition der"Wurfbahnen"von in übereinander angeordneten Austragsvorrichtungen abgegebenen Lang- faserelementen können die einzelnen, übereinander angeordneten Wellen der zweiten Austragsvorrichtungen 30 mit unterschiedlich hoher Drehzahl betrieben werden, z. B. mit nach oben hin zunehmender Drehzahl, so daß das Langfasermaterial von der unteren Beschleuni- gungsebene nur geringfügig weit geschleudert wird, während das Langfasermaterial von der am schnellsten arbeitenden obersten Walze 32 in einer weiten Wurfparabel abgeschleudert und verwirbelt wird. Damit kann das gesamte Langfasermaterial somit weiter auseinander- gezogen werden und zu einer sehr lockeren Langfaser-Luft-Suspension aufgelöst werden.

Die Steuerung dieser Vorgänge und damit die Einflußnahme auf die Konsistenz und die Dichteverteilung der abgeschleuderten Langfaser- elemente ist für die Zugabe von insbesondere flüssigen Zusatzstoffen, die den Langfasern bzw. den Gemischteilen zugegeben werden sollen von besonderer Bedeutung, wie im folgenden erläutert wird : Im Gegensatz zu kurzen Fasern bis zu etwa 20 mm Lange lassen sich die hier verarbeiteten Langfasern nicht vor der Vliesformung mit Bindemitteln oder anderen Additiven beaufschlagen. Im flussigen Zustand wurden die Fasern zu weich werden und ein Ankleben an den Austragsvorrichtungen 20 und 30 verursachen, so daß eine ordnungs- gemäße Vliesformung nicht mehr möglich wäre. Trockene Klebstoffe oder sonstige Additive wurden gar nicht erst an Langfasern haften. Erfindungsgemäß werden daher flussige Bindemittel und Additive erst nach Austritt des Langfasermaterials aus dem Austragskopf A über die ersten Düsen 40 eingebracht, so daß eine Verbindung bzw. eine Zumischung solcher Bestandteile zu den Langfaserelementen und den diesen gegebenenfalls vorher zugegebenen Gemischbestandteilen erst unmittelbar bei der Vliesbildung erfolgt, d. h., die flussigen Bindemittel, Additive oder Schäume werden über die ersten Düsen 40 in die lockere Langfaser-Luftsuspension entsprechend dem gewünschten Mengenverhältnis eingespruht oder eingetropft.

Dieses System kann sinngemäß auch Anwendung finden für die Einbringung von festen Zusatzstoffen wie beispielsweise zusätzlichen Schaben, Granulaten oder pulverförmigen Bindemitteln, hierzu sind Feststoffverteiler 50 vorgesehen, die beim dargestellten Ausfuh- rungsbeispiel abwechselnd mit den ersten Düsen 40 oberhalb des Suspensionsraumes S angeordnet sind.

Erste Düsen 40 und Feststoffverteiler 50 bilden somit einen "Vorhang"von den jeweils gewünschten flüssigen oder festen Zusatz- stoffen in das sich auf dem Formband 14 bildende Vlies 70 derart, daß ein weitgehend homogener Aufbau des Vlieses 70 aus den Grund- materialien, den Langfasern, und den Zusatzbestandteilen erreicht wird, sei es nun, daß diese bereits in geeigneter Form zusammen mit den Langfasern auf dem Querverteiler 11 aufgebracht werden, sei es, daß diese zweckmäßigerweise oder notwendigerweise von den Düsen 40 oder den Feststoffverteilern 50 aufgebracht werden, wenn sie das Fordern der Materialsäule M durch den Austragskopf A unzumutbar erschweren wurden.

Zweckmäßigerweise wird man die Zugabe der Zusatzstoffe in diesem Sinne daher so optimieren, daß maximale Austragsleistungen der Vorrichtung erzielt werden.

Grundsatzlich ist es möglich, das Vlies 70 unmittelbar auf dem Formband 14 sich aufbauen zu lassen, beim dargestellten Ausfuhrungs- beispiel der Figur 1 ist jedoch über das Formband 14 ein erstes Beschichtungsband 17 gefuhrt, das je nach Materialwahl lediglich als Unterlage, oder auch im Hinblick auf den späteren Verwendungszweck des Vlieses gewählt werden kann, also beispielsweise aus Papier, Kunststoffolie mit verschiedenen Funktionen wie z. B. als Sperrschicht.

In ähnlicher Weise ist es möglich, über die zweiten Düsen 60 auf das sich bildende Vlies 70 ein Versiegelungsmittel aufzubringen oder auch ein Klebemittel zur besseren Haftung des Vlieses 70 auf dem ersten Beschichtungsband.

Das Formband 14 kann in luftundurchlässiger oder (wie dargestellt) luftdurchlässiger Ausführung (als Siebband) eingesetzt werden ; bei letztgenannter-Ausfuhrungsform dienen die Unterdruckkästen 16 unterhalb des Formbandes 14 dazu, die besonders bei hoher Drehzahl der zweiten Austragsvorrichtungen 30 resultierende starke Verwir- belung des Langfasermaterials zu glätten und die Homogenität der Materialverteilung über die Querachse des Formbandes 14 zu verbessern.

Zur Steigerung der Leistung und zur Erzeugung eines noch weiter optimierten Vliesaufbaus sind folgende Maßnahmen möglich : Die Langfasern bzw. die Langfaser-Schäben-Verbunde bzw. Mischungen der Langfasern mit den übrigen Bestandteilen in der Materialsäule M vor dem Austragskopf A weisen sehr geringe Schüttgewichte überwiegend zwischen 10 und 20 kg/m3 auf, je nach Faserart, Faser- mischung, Faserlänge, Schäbenanteil und anderen Bestandteilen. Das erfordert zur Erzielung großer Durchsätze große Bauhöhen der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung für den Dosierbunker 10. Zur Erhöhung der Durchsatzleistung bei niedrigeren Baugrößen kann zunächst das Verdichterband 13 herangezogen werden, und über dessen Länge und Neigungswinkel die Schuttdichte bis auf ein Vielfaches des angege- benen Anfangswertes erhöht werden, so weit, bis noch eine zufrieden- stellende Arbeit des Austragskopfes bei dem aktuell vorliegenden Langfaserverbund gewährleistet ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Leistung und zur Erhöhung der Symmetrie des Aufbaus des Vlieses 70 oder auch zur Erzielung eines mehrschichtigen Vliesaufbaus besteht in der einander zugewandten Anordnung von zwei im wesentlichen baugleich aufgebauten Vorrichtungen, wie dies in Figur 2 dargestellt ist.

Der grundsätzliche Aufbau und die grundsätzliche Funktionsweise ist hierbei wie unter Figur 1 beschrieben, so daß lediglich noch auf zusätzliche Bauteile und entsprechende Wirkungen eingegangen wird : Beim in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die "Wurfparabeln"der von den beiden gegenüber angeordneten Austrags- köpfen A1, A2, von Dosierbunkern 10A, lOB angelieferten Langfaser- elemente so gewählt, daß diese sich nicht überlappen, d. h., es wird als Ergebnis ein zweischichtiges Vlies 70 entstehen, wenn die Zusammensetzung der die Langfasern enthaltenden Gemische in den beiden Materialsäulen Ml, M2 unterschiedlich vorgegeben wird. Es ist jedoch auch möglich, die Charakteristik des Aufbaus des Vlieses 70 durch ein konzentriertes Zusammenwirken der Abwurfgeschwindigkeiten der Austragsvorrichtungen der beiden Austragsköpfe A1, A2 und der Wirkung der Unterdruckkästen 16 zu definieren : Die Unterdruckkästen 16 können hierbei zu einer Vergrößerung der vertikalen Beschleuni- gungskomponente im Suspensionsraum S herangezogen werden, so daß beispielsweise bei eingeschalteten Unterdruckkästen 16 die in Figur 2 dargestellte Form der Wurfparabeln ergibt, die relativ steil ist, wogegen bei abgeschalteten Unterdruckkästen und gegebenenfalls erhöhter Abwurfgeschwindigkeit der Austragsvorrichtungen der Aus- tragsköpfe A1, A2 eine vollständige oder teilweise Überlappung der von den beiden Bunkern stammenden Grundmaterialien erfolgen kann, so daß mit ein-und derselben Anordnung gemäß Figur 2 sowohl homogene, einschichtige Vliese 70, als auch zweischichtige Vliese 70 allein durch Steuerung der genannten Parameter aufgebaut werden können.

Figur 2 zeigt ergänzend noch dem zweiten Austragskopf A2 zugeordnete zweite Düsen 60B, beispielsweise zur Anbringung eines Versiegelungs- mittels auf die Oberseite des sich bildenden Vlieses, sowie ein zweites Beschichtungsband 18, das auf die Oberseite des fertigen Vlieses 70 aufgezogen werden kann, beispielsweise als Sperrschicht, und das ebenfalls aus geeignetem Material, wie z. B. Kunststoffolie oder Karton oder Papier bestehen kann, je nach späterem Verwendungs- zweck des Vlieses 70.

Mit der vorbeschriebenen Anlage und dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich somit Vliese 70 in einer sehr weiten physikalischen Bandbreite herstellen, wobei als besonders wesentlich hervorgehoben werden soll, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der beschriebenen Vorrichtung die Einbindung von Langfasern in ein derartiges Vlies kostengünstig bewältigt werden kann und gleich- zeitig durch Zugabe geeigneter Additive oder Zuschlagstoffe an geeigneter Stelle die physikalischen und chemischen Eigenschaften des entstehenden Vlieses 70 in einem sehr weiten Umfang definiert werden können, die einem solchen Vlies einen sehr weiten Einsatz- bereich erschließen. Hierzu ist es natürlich noch in bekannter Weise möglich, der erfindungsgemäßen Anlage weitere Verarbeitungsstationen nachzuschalten, beispielsweise eine kontinuierlich arbeitende Band- presse zur Verdichtung des Vlieses oder auch eine Wärmebehandlung zur Beaufschlagung von im Vlies eingebrachten Additiven wie z. B. Bindemitteln, die dann aktiviert werden, um das Vlies dann in seinen endgültigen Endzustand, angepaßt auf seinen Verwendungszweck bringen zu können.

Figur 4 zeigt kurz noch ein Ausfuhrungsbei spiel eines solchen End- produktes, wobei das Vlies 70 von dem schon erwähnten ersten Beschichtungsband 17 auf seiner Unterseite bedeckt ist und von dem zweiten Beschichtungsband 18 auf seiner Oberseite und den Stirnkan- ten, dementsprechend müssen natürlich die beiden Beschichtungsbänder 17 und 18 überlappend ausgeführt sein.

Unterhalb des Vlieses 70 befindet sich eine Zusatzschicht 71, die beispielsweise ebenfalls als Vlies ausgebildet sein kann oder auch als zusätzlich aufgeschäumte Schicht, beispielsweise in einem Dickenbereich von lmm bis 3mm.

Zusammenfassend läßt sich daher feststellen, daß das erfindungsge- mäße Verfahren und die zu dessen Durchführung vorgesehenen Vorrich- tungen erstmalig die wirtschaftliche Einbindung von Langfasern, insbesondere auch von ungereinigten Naturfasern in eine breite Vielzahl von industriell verwertbaren Endprodukten gestattet, wie z. B. Dämmatten, Profilteilen, aber auch Formteilen, die eine hohe Eigensteifigkeit aufweisen müssen, jeweils durch Zugabe geeigneter Additive. Insofern ist mit der Verwertung insbesondere von Natur- Langfasern im ungereinigten Zustand eine in diesem Bereich bisher nicht mögliche und sehr wünschenswerte Verbindung zwischen Ökologie und Ökonomie möglich, die die spezifischen Vorteile solcher Natur- stoffe einem weiten technischen Anwendungsbereich zugänglich macht.

Mit dem beschriebenen Verfahren und der zu dessen Durchführung vor- gesehenen Vorrichtung ist es jedoch auch ohne weiteres möglich, in einer Fortbildung des Erfindungsgedankens mehrschichtige Vliese herzustellen, ohne dafür mehrere Vliesformmaschinen einzusetzen, von denen jede eine Lage oder Schicht legt, wie dies nach dem Stand der Technik erforderlich ist : Mehrlagige Vliese bieten insbesondere im Kraftfahrzeugbau die Mög- lichkeit, Formteile für Innenverkleidungen auch aus Naturfasern her- zustellen, wobei die Oberfläche beim Verpressen dampfdicht versie- gelt wird, um z. B. Kondensatbildung, Durchfeuchtung und Schimmel- pilzbildung im Bereich der Naturfasern an kritischen Stellen zu vermeiden. Dies kann durch Kaschierung durch eine Folie geschehen, beispielsweise durch die oben erwähnte Verbindung des Vlieses mit dem Beschichtungsband 17 bzw. 18. Gemäß der unten erläuterten Wei- terbildung ist es aber auch möglich, beispielsweise die Deckschich- ten der Vliese aus reinen Polymerfasern herzustellen und nur-in die Hauptschicht in der Mitte einen hohen Naturfaseranteil einzubringen.

Beim anschließenden Verpressen kann durch entsprechende Temperatur- und Druckregelung dafür gesorgt werden, daß die aus Polymerfasern bestehenden Außenschichten vollständig aufschmelzen und beim Ver- pressen dann ein-oder beidseitig eine durchgehende oder dampfdichte Polymerhaut bilden. Gegenüber dem Aufkaschieren einer Polymerfolie, beispielsweise des Beschichtungsbandes 17 und 18, hat diese Lösung den Vorteil, daß sich die Polymerfasern beim Legen des dreischichtigen Vlieses teilweise mit den Naturfasern der Mittel- schicht überkreuzen oder verfilzen und sich daraus eine sehr viel festere Verbindung zwischen den Schichten bildet als beim Aufkaschieren einer Polymerfolie. Auf diese Weise hergestellte Formteile sind höher beanspruchbar als kaschierte Formteile und erhöhen daher die Insassensicherheit im Crash-Fall.

Auch für die Dämmstoffherstellung kann ein zwei-oder dreischichti- ger Aufbau eines Vlieses vorteilhaft sein, da sich Polymerfasern leichter miteinander zu einer festen Schicht verbinden als Naturfasern. Indem zum Beispiel beide Deckschichten eines Dämm- vlieses aus Polymerfasern hergestellt werden, die eigentliche Dämmschicht, die den Hauptquerschnitt darstellt dagegen aus bei- spielsweise 90% Naturfasern und nur 10% Polymerfasern als Stutz-und Bindefasern und dann diesen Faserverbund durch einen Thermoofen laufen läßt, erhält man ein Vlies mit zwei durch Thermobonding stark verschmolzenen Deckschichten von hoher Festigkeit, welche den lockeren Kern aus dem Naturfaser-Polymerfaser-Gemisch hautähnlich zusammenhalten und einen einfachen Einbau ermöglichen.

Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung einer dritten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, mit der der beschriebene mehrschichtige Aufbau eines Faserverbundes ohne großen Aufwand möglich ist : Anstelle des einzigen Querverteilers 11 (vergl. Figur 1) sind beim dargestellten Ausfuhrungsbeispiel zur Herstellung eines dreilagigen Faserverbundes entsprechend drei Querverteiler 11A, 11B, 11C im Dosierbunker angeordnet, deren horizontale und vertikale Positionie- rung und deren Fördergeschwindigkeit die relative Dicke der letzt- lich gebildeten Schichten des Faserverbundes bestimmen. Jeder dieser Querverteiler 11A, 11B, 11C dient zur Zuförderung einer Komponente des mehrlagigen Vlieses, beim zuletzt erwähnten Ausführungsbeispiel zur Herstellung eines Dämmstoffes würden die Querverteiler 11A und 11C folglich Polymerfasern fördern, der Querverteiler 11B ein Gemisch aus 90% Langfasern und 10% Polymerfasern.

Anstelle der einzigen Materialsäule M beim Aufbau einer homogenen Faserschicht gemäß Figur 1 bilden sich dabei folglich drei uberein- anderliegende Materialschichten MA, MB, MC aus, in der jeweiligen Faserzusammensetzung. Diese Materialschichten werden vom Bodenband 12 kontinuierlich dem Austragskopf A mit seinen Austragsvorrich- tungen 20 und 30 zugeführt und von diesen zum mehrschichtigen Vlies ausgeworfen. Hierbei kann die Rotationsgeschwindigkeit der Austrags- vorrichtungen so bestimmt werden, daß die"Wurfparabeln"der einzelnen Faserbestandteile der jeweiligen Materialschichten so verlaufen, daß sich beim Auftreffen auf das Formband wahlweise ent- weder eine gewisse Durchmischung benachbarter Materialschichten oder eine scharfe Abgrenzung solcher Materialschichten einstellen läßt.

Die Schärfe der Abgrenzung der einzelnen Materialschichten kann auch noch durch die Luftführung und Luftgeschwindigkeit mit Hilfe der Unterdruckkästen 16 geregelt werden.

Beispielsweise kann die obere Austragsvorrichtung auf eine höhere Drehzahl eingestellt werden und die unterste Austragsvorrichtung auf eine geringere Drehzahl als die Drehzahl der mittleren Austragsvorrichtungen, so daß eine große Spreizung über die Wurfparabeln der Partikel der einzelnen Materialschichten erfolgt, so daß während des Wurfes keine Überlappung der Wurfbahnen auftritt und somit auch eine relativ scharfe Trennung der Schichten auf dem mehrschichtigen Vlies erreicht wird.

Werden dagegen diffuse Grenzen der einzelnen Materialschichten im mehrschichtigen Vlies gewünscht, sollten die Unterdruckkästen abge- schaltet werden und die Austragsvorrichtungen in ihrer Drehzahl im gegenläufigen Sinne gesteuert werden, so daß einerseits ein längerer Schwebezustand erreicht wird, andererseits sich die Wurfparabeln der Partikel der ubereinanderliegenden Materialschichten bis zu ihrem Auftreffen auf dem Formband sich vermischen, so daß über die Gesamt- dicke des entstehenden Mehrfachvlieses ein kontinuierlicher Materialubergang zwischen den einzelnen Schichten erreicht werden kann.

Durch eine modifizierte Anordnung der Feststoffverteiler 50 bzw.

Düsen 60 kann auch bei einer solchen Ausgestaltung eine selektive Beaufschlagung des Naturfaseranteils (im Ausfuhrungsbeispiel also der mittleren Materialschicht) mit dem Zuschlagstoff erreicht werden.

Das derart geformte Vlies kann dann einer Verfestigung durch Thermobonding, Vernadelung oder ähnlichem zugefuhrt werden, um das Handling bei den nachfolgenden Verarbeitungsvorgängen zu gestatten.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß dem geschilderten dritten Ausfuhrungsbeispiel gestattet somit ohne hohen Investitionsaufwand die Erzeugung eines mehrschichtigen Faserverbundes zur Herstellung eines Vlieses, wobei die Komponenten und deren Übergänge an den Grenzschichten durch ohnehin verfugbare Steuerparameter einfach gewählt bzw. eingestellt werden können.

Insbesondere beim letztgenannten Ausführungsbeispiel kann für spezifische Vliesgestaltungen auch vollständig oder zeitweise auf die Zugabe von Zuschlagstoffen verzichtet werden.