DE102009008810A1

DE102009008810A1 - Mineralfasern, Mineralfaserwolle und Mineralfaserflächengebilde mit verbesserten textilen Eigenschaften und Verfahren der Behandlung

Info

Publication number: DE102009008810A1
Application number: DE200910008810
Authority: DE
Inventors: Klaus Sommer
Original assignee: Individual
Current assignee: Klaus Sommer De; Sommer Klaus De
Priority date: 2009-02-12
Filing date: 2009-02-12
Publication date: 2010-08-19

Abstract

Die Erfindung beschäftigt sich mit Verfahren der Behandlung von mit Feststoffen verunreinigten Mineralfasern, Mineralfaserwollen und Mineralfaserflächengebilden sowie der Verbesserung ihrer textilen Eigenschaften, um bisher nicht oder nur begrenzt angewendete textile Verarbeitungstechnologien einzusetzen. Verarbeitungsbedingt auftretende pathogen, fibrogen oder kanzerogen wirkende Faserstäube werden gebunden und in die Mineralfaserflächengebilde eingearbeitet, so dass keine Belastung für die Umwelt auftritt. Im Ergebnis werden neue Mineralfaserprodukte wie beispielsweise Mineralfasergarne, Mineralfaserhybridgarne, voluminöse und dünne Mineralfaserdämmstoffe mit hohem Isoliervermögen sowie mineralfaserverstärkte und mineralfaserflächenverstärkte Verbundstoffe mit verbesserten Flächenvolumen und Festigkeiten ausgewiesen.

Description

Die Erfindung geht von Verfahren der Behandlung von Mineralfasern, Mineralfaserwolle oder Mineralfaserflächen aus in deren Ergebnis vorzugsweise schlackefreie bzw. schlackereduzierte und oder von pathogen, fibrogen oder kanzerogen wirkenden Faserstäuben, die verstärkt bei der textilen Weiterverarbeitung auftreten, befreite Fasern und Flächengebilde mit verbesserten textilen Eigenschaften ausgewiesen werden.
Anorganische synthetische Fasern und Faserflächen aus mineralischen Rohstoffen, die insbesondere auf Basis metallurgischer und nichtmetallurgischer Schlacken und Schmelzen natürlicher Gesteine hergestellt werden, können herstellungsbedingt Verunreinigungen wie beispielsweise Schlacketeilchen aufweisen. Diese Verunreinigungen fallen verstärkt bei der Herstellung von Mineralfasern/Mineralfaserwolle an, bei denen beispielsweise das Schleuderverfahren, das Düsenblasverfahren oder das Trommelschleuderblasverfahren zur Anwendung kommen. Weitere Verunreinigungen in Form von Faserstäuben, die zum Teil gesundheitsbedenklich sind und pathogen, fibrogen oder kanzerogene Wirkung haben können, treten bei der Weiterverarbeitung nach bekannten textilen Verarbeitungstechnologien auf.
Neben den eingeschränkten textilen Verarbeitungseigenschaften solcher relativ starren Mineralfasern/Mineralfaserwolle führen Verunreinigungen zu Festigkeitsverlusten in der Mineralfaserfläche und zu verminderten Qualitäten bei dem Einsatz solcher Mineralfasern in beispielsweise faserverstärkten und oder flächenverstärkten Verbundkunststoffflächen, bei denen die Mineralfasern und oder die textilartigen Flächengebilde gleichmäßig mit einer angepassten Matrix, meist einem geeigneten synthetischen Reaktionsharz, verbunden werden sollen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit Verfahren zur Behandlung von Mineralfasern und oder Mineralfaserflächen, welche den Anteil der festen Verunreinigungen in Form von insbesondere Schlacketeilchen beseitigen oder aber minimieren. Es werden die textilen Verarbeitungseigenschaften solcher relativ starren und spröden Mineralfasern/Mineralfaserwolle verbessert und qualitativ höherwertige Produkte, insbesondere in Form von Mineralfasergarnen, Mineralfaserhybridgarnen, Mineralfaserflächen und mineralfaser- oder mineralfaserflächenverstärkte Verbundkunststoffe, ausgewiesen.
Der Fachwelt ist bekannt, dass bei der Herstellung von beispielsweise Basaltsteinwolle, gemäß der DE 3 921 399 A1 , verfahrensbedingt Schlacketeilchen in der hergestellten Basaltsteinwolle vorhanden sind. Diese Verunreinigungen und die Sprödigkeit der Fasern selbst grenzen die textilen Weiterverarbeitungsmöglichkeiten stark ein.
Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass Hammermühlen oder Schlegelmühlen mit abgestimmten Schlagorganen oder wahlweise flüssige bzw. gasförmige Injektionsstrahlen einer Injektionsstrahl-Verfestigungsanlage auf die zu behandelnden Fasern/Faserflächen einwirken, was zur Separation der unerwünschten Feststoffe führt. Mit der erfindungsgemäßen Behandlung ist eine Verbesserung der Flexibilität und des Volumens der Mineralfasern/Mineralfaserwolle verbunden, so dass bisher nicht zum Einsatz kommende textile Weiterverarbeitungstechnologien nachfolgend angewendet und qualitativ hochwertige Folgeprodukte, insbesondere Mineralfasergarne, Mineralfasermischgarne, Mineralfasertextilflächen, mineralfaser- und mineralflächenverstärkte Verbundkunststoffe, hergestellt werden können.
Überraschend wurde gefunden, dass bekannte mechanische Zerkleinerungsvorrichtungen in der vornehmlichen aber nicht ausschließlichen Ausgestaltung von Hammer- oder Schlegelmühlen, die üblicherweise zur Zerkleinerung des Aufgabeguts in Bereichen der Deponien, Kompost- und Recyclinganlagen zur Zerkleinerung von Haus-, Gewerbe-, Holz- und Papierabfällen sowie Autowracks verstärkt eingesetzt werden, in abgestimmten konstruktiven Ausführungen geeignet sind.
Solche Mühlenvorrichtungen mit senkrecht oder waagerecht angeordneten Rotoren sind mit mehreren Hämmern oder Schlegeln versehen. Die Anzahl und konstruktiven Ausführungsformen dieser Schlagorgane sowie die Umdrehungsgeschwindigkeiten bestimmen üblicherweise den Zerkleinerungsgrad in Form einer durchschnittlichen Korngröße des vorgegebenen Aufgabegutes.
Erfindungsgemäß werden die Mühlenvorrichtungen nicht zur Zerkleinerung des Aufgabeguts in eine feinere Körnung mit spezifischer Oberflächenvergrößerung eingesetzt, sondern zur Separierung und Aussondierung von Verunreinigungen, wie Schlacketeilchen, welche beispielsweise in Basaltsteinfaserwollen oder ähnlichen textilen Ausführungsformen auf Basis anorganische Fasern aus mineralischen Rohstoffen vorhanden sind.
Es ist vorteilhaft, wenn die zum Einsatz kommende Hammer-/Schlegelmühle mit beweglichen und konstruktiv, dem Reinigungsgut angepassten, abgestimmten Hämmern/Schlegeln ausgestaltet ist. Die beweglichen Schlagorgane können aber auch als lose, beispielsweise kugelförmige Schlagorgane, auf die zu behandelnden Mineralfasern, Mineralfaserwolle oder Mineralfaserflächen einwirken. Die einstellbare mechanische Schlagintensität, die wirkenden Zentrifugalkräfte und die unterschiedlichen Stoffdichten der Fasern und der Schlacketeilchen bewirken den Separationsvorgang. Je nach Anforderung des Reinigungsgrades kann der Separationsvorgang zeitlich variabel einstellbar und ein- oder mehrstufig erfolgen.
Mit dem Reinigungsvorgang erfolgt, entsprechend der Anzahl und konstruktiven Auslegung der Hämmer/Schlegel oder anderer Schlagorgane, eine gezielte Stauchung und texturierartige Behandlung der Mineralfasern/Mineralfaserwolle und führt zu einer Verbesserung der Weichheit und des Flächenvolumens. Durch die Verbesserung der textilen Eigenschaften können nun bekannte textile Verfahrens-/Verfestigungstechnologien zur Anwendung kommen, die bisher nicht vorgesehen waren.
Solche behandelten Mineralfasern/Mineralfaserwollen können aufgrund ihrer guten textilen Eigenschaften auch zu Mineralfasergarnen oder Mineralfasermischgarnen versponnen werden.
Es wurde gefunden, dass durch eine Fasermischung aus mineralischen und synthetischen, Faserkomponenten im Mineralfasermischgarn, welche einer Temperatureinwirkung oder Temperatur- und Druckeinwirkung ausgesetzt wird und dadurch eine Fixierung der mineralischen Faseranteile an den synthetischen, schmelzbaren, vornehmlich thermoplastischen Materialanteilen erfolgt, zu einer höheren Garnfestigkeit beiträgt. Dieser Effekt kann auch erst in der späteren Textilfläche ausgelöst werden. Im Ergebnis steht ein höher verfestigtes Mineralfaserhybridgarn oder eine Mineralfaserhybridfläche mit verbesserten Festigkeitswerten. Durch zusätzliche, gezielte Druckeinwirkung sind strukturierte, verfestigte Mineralfaserhybridgarne oder Mineralfaserhybridflächen herstellbar. Neu sind voluminöse, verfestigte Mineralfaserhybridgarne mit integrierten unterschiedlich schrumpfenden Materialkomponenten. Durch Einwirkung von Temperatur oder Temperatur und Druck auf das Garn oder auf die textile Mineralfaserfläche können, je nach Zeitpunkt der Schrumpfauslösung, verfestigte und oder verdichtete Mineralfasergarne oder aber verfestigte und oder verdichtete Mineralfaserflächen hergestellt werden.
Solche schrumpffähigen Mineralfasergarne-/flächen mit verdichtenden und stabilisierenden Eigenschaften sind besonders bei höhertemperaturbeständigen Textilflächen mit Polstereffekt von Bedeutung, beispielsweise bei Sitzbezügen in der Fahrzeugindustrie.
Die erfindungsgemäßen Mineralfaserhybridgarne mit verbesserten textilen Eigenschaften und Effekten der Bauschigkeit und Verdichtung bei gleichzeitiger Garn-/Flächenverfestigung können auch ohne den Einsatz von schlackegereinigten Ausgangsmaterialien sowie mit nichtmineralischen Ausgangsmaterialien hergestellt werden.
Die erfindungsgemäß von Fremdstoffen gereinigten und behandelten Fasern/Flächen eignen sich auch für eine gleichmäßige Benetzung mit einer geeigneten Matrix/Reaktionsharz und der Verwendung in faserverstärkten oder flächenverstärkten Verbundkunststoffen.
Eine weitere Form der Behandlung von Mineralfasern/Mineralfaserflächen ist der Einsatz von Injektionsstrahlvorrichtungen, welche ursprünglich zur Verfestigung von textilen Fasern zu Faserstoffen zum Einsatz kommen.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass es möglich ist, mit Feststoffteilchen verunreinigte Mineralfasern/Mineralfaserflächen voneinander zu trennen, indem diese mit unter Druck stehenden flüssigen und oder gasförmigen Injektionsstrahlen behandelt werden.
Je nach Art der Mineralfaser/Mineralfaserflächenvorlage, der Ausführungsform der Injektionsstrahlverfestigungsanlage zur Behandlung des Vorlagematerials, insbesondere hinsichtlich des Arbeitsdruckes, der Anzahl und Form der Injektionsstrahldüsen, der konstruktiven Auslegung der Siebtrommeln/Siebbänder, der Anzahl der Verfestigungsstufen und Verfestigungsseiten, können die Verunreinigungen ganz- oder teilweise durch die unter Druck stehenden und auf die zu behandelnden Mineralfasern/Mineralfaserflächen senkrecht auftreffenden Injektionsstrahlen entfernt und in Filtersystemen ausgesondert oder aber wahlweise oberseitig, unterseitig und oder mittig in die Mineralfaserfläche platziert werden. Die erfindungsgemäße Behandlung solcher Mineralfasern/Mineralfaserflächen ermöglicht auch die Separation beziehungsweise die Flächenbindung von den als kanzerogen, fibrogen und phatogen bedenklich geltenden faserförmigen Stäuben, welche bei der textilen Weiterverarbeitung von Mineralfasern zu Mineralfaserflächen häufig in verstärkter Form auftreten und somit die textilen Weiterverarbeitungstechnologien einschränken.
Solche staubförmigen Verunreinigungen werden bei der Behandlung mittels beispielsweise Injektionsstrahlen an der Mineralfaserfläche gebunden oder aber mit den Injektionsstrahlen in angepassten Filtervorrichtungen ausgefiltert, so dass die Umwelt bei der Verarbeitung solcher Mineralfaserstoffe nicht belastet wird.
Interessanterweise kann die Mineralfaserfläche bei der Behandlung mit Injektionsstrahlen selbst als Filterfläche wirken, es wird ein „Selbstreinigungseffekt” erzielt in dem die genannten faserförmigen Verunreinigungen in der behandelten Mineralfaserfläche gebunden werden und gezielt auch zur zusätzlichen Flächenverfestigung genutzt werden können.
Die flächenmäßige Integrierung solcher Verunreinigungen/Schadstoffe führt zu qualitativen Veränderungen, insbesondere hinsichtlich des Flächenvolumens, der Flexibilität und Festigkeit.
Der erfindungsgemäße Separationsvorgang ist mit einer Reduzierung der Sprödigkeit solcher Mineralfasern/Mineralfaserflächen, daher mit einer Verbesserung der textilen Eigenschaften, verbunden.
Es ist weiterhin möglich, die mittels von Injektionsstrahlen zu behandelnden Mineralfasern/Mineralfaserflächen vorher auf zusätzliche flüssigkeitsdurchlässige, textilartige, poröse Hilfsflächen zu platzieren, um die mit der Injektionsstrahlbehandlung verbundene Entfernung der Verunreinigungen durch diese dünnen, flüssigkeitsdurchlässigen Flächen auszufiltern. Solche zur Filterung der Verunreinigungen ein- oder beidseitig vorgesehenen „Hilfsflächen„ können so ausgelegt sein, dass diese von der Mineralfaserfläche wieder entfernt und gereinigt oder aber, zur Stabilisierung der Gesamtfläche, mit der Mineralfaserfläche einen dauernden oder zu einem späteren Zeitpunkt wahlweise wieder lösbaren Verbund eingehen.
Durch anteilige synthetische, vornehmlich thermoplastische Fasern in den zu behandelnden Mineralfasern/Mineralfaserwollen/Mineralfaserflächen oder aber durch eine gezielte Integrierung ein oder mehrerer synthetischer Flächen in die Mineralfaserfläche zu einem Flächenverbundstoff ist es möglich, sehr dünne Mineralfaserhybridflächen herzustellen.
Die aufgeführten Verfahren zur Behandlung der Mineralfasern, Mineralfaserwollen oder Mineralfaserflächen können separat oder miteinander kombiniert sein. Daher ist es möglich, dass der Injektionsstrahlvorrichtung Mineralfasern oder Mineralfaserwolle vorgelegt werden, welche bereits einer Reinigungsbehandlung mittels beispielsweise einer Schlegelmühle ausgesetzt wurden.
Die erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren können kontinuierlich oder diskontinuierlich dem Herstellungsprozess der Mineralfasern/Mineralfaserwolle oder ähnlicher Ausführungsformen nachfolgend angeordnet sein.
Eine Verbesserung der Temperatur- und Festigkeitseigenschaften solcher Mineralfasern/Mineralfaserflächen wird dadurch erreicht, dass man die Mineralfasern, insbesondere auf Rohstoffbasis von Basaltgestein, oberflächlich mit höhertemperaturbeständigen Schlichten/Matrixsystemen, vorzugsweise auf Basis kolloidaler Siliziumdioxid-Partikel, beschichtet.
Solche oberflächlich behandelten Fasern oder Flächen sind hochtemperaturbeständig und führen dazu, dass bei Temperatureinwirkung von ca. 800–900°C, auf beispielsweise Basaltsteinfasern/Basaltsteinfaserflächen, der Schlichte-/Matrixfilm, bestehend auf Basis höher temperaturbeständiger Materialien wie Siliziumverbindungen, der Festigkeitsverlust der Basaltsteinfaser durch Veraschung nicht erfolgt, sondern der auskristallisierte siliziumhaltige Schutzmantel die Festigkeitseigenschaften übernimmt, da Silizium erst bei ca. 1500°C schmilzt.
Die hochtemperaturbeständigen Matrixsysteme können auch für die Verbesserung des Brandschutzes von nichtmineralischen Textilfasern/Textilfaserflächen eingesetzt werden, da die Auskristallisierung der siliziumhaltigen Ummantelungen und somit eine Flächenverstärkung/Flächenversteifung erst bei Einwirkung von hohen Temperaturen erfolgt und die textilen Eigenschaften der Textilfasern oder Textilflächen vorher erhalten bleiben.
Ausführungsbeispiele gemäß der schematischen Darstellung:
Behandlungsverfahren für Mineralfasern, Mineralfaserwollen und Mineralfaserflächengebilden zur Entfernung von Verunreinigungen und Verbesserung der textilen Eigenschaften
Ausführungsbeispiel 1
Ein Mineralfaserwollvlies aus Basaltsteinfasern wird dadurch gebildet, dass in einem Fallschacht die Basaltsteinfasern angesaugt und vliesartig auf einem Sammelförderer abgelegt werden. Die Basaltsteinfaserwolle ist frei von Bindemitteln und enthält ca. 5–8% Verunreinigungen in der überwiegenden Form von kleinen Schlacketeilchen.
Die Basaltsteinwolle wird kontinuierlich oder über Speichervorrichtungen diskontinuierlich, vornehmlich pneumatisch, einer Schlegelmühlenvorrichtung mit mehreren beweglichen Schlegeln zugeführt. Aufgrund der unterschiedlichen Dichten der Schlackeverunreinigungen und der Basaltsteinwolle, der einstellbaren Zentrifugalkräfte, der beweglichen und in Anzahl und Form auf die Basaltsteinwolle eingestellten Schlegel, werden die Schlacketeilchen von der Basaltsteinwolle separiert und entsorgt.
Die gereinigte Basaltsteinwolle weist Verunreinigungen von < 0,5% auf und hat einen weichen textilen Griff, der die Weiterverarbeitung, auch in Mischung mit anderen Materialkomponenten, nach bekannten Spinn- oder Verfestigungstechnologien zu Halbzeugen oder Endprodukten ermöglicht. Die Dämm- und Isolationseigenschaften werden wesentlich verbessert.
Ausführungsbeispiels 2
Ein Mineralwollvlies, hergestellt nach Beispiels 1, wird einer Zentrifuge zugeführt, in der sich in Anzahl und Form gleich oder unterschiedlich lose Schlagorgane in der vornehmlichen Ausführung von Metallkugeln befinden und die, je nach Umdrehungsgeschwindigkeit der Zentrifuge, in bestimmbarer Intensität auf die Mineralfasern/Mineralfaserwolle einwirken. Die mit dem Behandlungsvorgang verbundene Separation der Schlacketeilchen von den Mineralfasern führt auch zu einer Reduzierung der Sprödigkeit der behandelten Mineralfasern.
Ausführungsbeispiel 3
Eine aus Basaltsteinfasern hergestellte Mineralwolle gemäß dem Ausführungsbeispiel 1, wird kontinuierlich einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage vorgelegt. Die schlichtefreie und bindemittelfreie Mineralfaserwolle wird in einer Breite von 1,5 m einer mehrstufigen Injektionsstrahlverfestigungsanlage zugeführt. Durch die unter Druck stehenden Injektionsstrahlen, die auf die Basaltsteinfasern/Basaltsteinfaserwolle einwirken, erfolgt die Separation der Schlacketeilchen aus der Mineralfaserwolle. Mit dem Behandlungsvorgang ist eine Reduzierung der Sprödigkeit der Basaltsteinfasern, der Basaltsteinfaserwolle oder der Mineralfasertextilfläche verbunden. Eine wahlweise Flächenverfestigung ist einstellbar.
Ausführungsbeispiel 4
Die nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellten und behandelten, daher von Verunreinigungen befreiten, Mineralfasern/Mineralfaserwolle werden einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage zugeführt und mit Injektionsstrahlen behandelt. Mit der Flächenverdichtung und Flächenverfestigung erfolgt eine Reduzierung der Sprödigkeit.
Ausführungsbeispiel 5
Eine nach dem Ausführungsbeispiel 3 durchgeführte Behandlung der Mineralfasern/Mineralfaserwolle, Mineralfaserfläche berücksichtigt die Wiederverwendung der Verunreinigungen in der Form, dass die Schlacketeilchen, durch gezielte Einstellung der Anlagenparameter der Injektionsstrahlverfestigungsanlage, wahlweise in die Mineralfaserfläche eingearbeitet und oder an den Außenseiten der Mineralfaserfläche platziert werden.
Ausführungsbeispiel 6
Mineralfasern oder Mineralfaserflächen, hergestellt aus anorganischen synthetischen Fasern auf mineralischer Rohstoffbasis, insbesondere in Form von Glas-, Schlacke-, Gesteins-, Quarz- oder Keramikfasern, basierend auf Herstellungsverfahren wie beispielsweise Trommelschleuder/Blasverfahren, Düsenblasverfahren, Düsenziehverfahren und Schleuderverfahren, werden direkt oder indirekt einer Injektionsstrahlverfestigung vorgelegt. Die unter Druck stehenden flüssigen, und oder gasförmigen Injektionsstrahlen wirken auf die Fasern bzw. den flächenartigen Gebilden und verbessern, durch Reduzierung der Sprödigkeit, die textilen Eigenschaften der behandelten Fasern/Flächen. Zur Stabilisierung der behandelten Mineralfaserflächen mittels Injektionsstrahlen werden wasserdurchlässige, textile Hilfsflächen verfahrensmäßig integriert und wahlweise nach der Injektionsstrahlbehandlung von der Mineralfaserfläche wieder entfernt oder aber im Verbundstoff belassen. Die vornehmlich textilen Hilfsflächen können ganz oder teilweise aus thermoplastischen Materialanteilen bestehen und im Verbund mit der behandelten Mineralfaserfläche als Mineralfaserhybridverbundstoff zur weiteren Verarbeitung ausgelegt werden.
Ausführungsbeispiel 7
Nach Ausführungsbeispiel 3 hergestellte Basaltsteinfasern/Basaltsteinfaserwollen werden einer Injektionsstrahlverfestigungsanlage zugeführt, wobei zunächst die Ablage der zu behandelnden Materialien auf eine wasserdurchlässige Hilfsfläche erfolgt und die zu separierenden Verunreinigungen, in der vornehmlichen Form von Schlacketeilchen, durch die textile Hilfsfläche, in der besonderen aber nicht ausschließlichen Ausgestaltung eines ein- oder mehrlagigen Vliesstoffes, ausgefiltert werden.
Ausführungsbeispiel 8
Nach Ausführungsbeispiel 7 behandelte Mineralfasern/Mineralfaserwollen werden auf eine textilartige Hilfsfläche in der Ausführung eines wasserstrahlverfestigten Vliesstoffes gleichmäßig aufgelegt und einer 3 stufigen Injektionsstrahlverfestigungsanlage zugeführt. Die Anlagenprozess-Parameter sind so gewählt, dass eine Einarbeitung der Mineralfasern/Mineralfaserwollen in die Hilfsfläche erfolgt und ein mineralfaserflächenverstärkter Verbundstoff ausgewiesen wird.
Ausführungsbeispiel 9
Eine nach Beispiel 8 behandelte Fläche wird so ausgestaltet, dass die ein- oder mehrlagigen Hilfsflächen definiert in die Mineralfaserfläche eingearbeitet und nach der Injektionsstrahlverfestigung durch bekannte Verfahren wieder von der Mineralfaserfläche getrennt werden. Je nach Ausgestaltung der Hilfsflächen können diese auch zur Minderung oder Verteilung der auf die Mineralfaserfläche einwirkenden Aufprallenergie der Injektionsstrahlen dienen. Mit dem Trennungsvorgang der Hilfsflächen von der Mineralfaserfläche ist eine beeinflussbare Flächenstrukturierung und Oberflächenvergrößerung verbunden. Dieses Verfahren der Behandlung zur Verbesserung der textilen Eigenschaften kann ein- oder beidseitig erfolgen und auch bei nichtmineralischen Ausgangsmaterialien durchgeführt werden.
Ausführungsbeispiel 10
Eine nach Ausführungsbeispiel 3 hergestellte und durch Injektionsstrahlen behandelte Mineralfaserfläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagenprozessparameter so gewählt sind, dass bei der Behandlung der spröden Mineralfasern/Mineralfaserwolle mit Injektionsstrahlen keine pathogen, fibrogen und oder kanzerogen wirkenden Faserstäube auf die Umwelt einwirken, da diese durch die flüssigen Injektionsstrahlen gebunden und in die behandelte Mineralfaserfläche eingearbeitet werden.
Die Mineralfaserfläche wirkt als selbstfilternde Fläche und ist durch eine hohe Weichheit und Flexibilität charakterisiert.
Ausführungsbeispiel 11
Eine nach Ausführungsbeispiel 3 behandelte Basaltsteinfaserfläche mit einem Flächengewicht von 150 g/m² und einer Dicke von 1,5 mm wird mit einer Matrix, in der Ausführung eines Reaktionsharzes, gleichmäßig versehen und mittels Injektionsverfahren zu einem mineralflächenverstärkter Verbundkunststoff verarbeitet.
Ausführungsbeispiel 12
Eine nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellte und behandelte Mineralfaserwolle wird mit einer Matrix versehen und nach dem Prepreg/Autoklavenverfahren in einem geschlossenen Behälter unter Einwirkung von Temperatur und Druck zu einem nineralfaserverstärkten Verbundstoff ausgehärtet.
Ausführungsbeispiel 13
Nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellte und behandelte Mineralfasern werden nach dem OE-Spinnverfahren zu einem Mineralfasergarn versponnen.
Ausführungsbeispiel 14
Nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellte und behandelte Mineralfasern werden mit vorzugsweise über 30% anteiligen, nichtmineralischen, synthetischen Fasern zu einem Hybridgarn versponnen, welches durch eine weitere Verbesserung des Garnvolumens und der Garnweichheit gekennzeichnet ist.
Ausführungsbeispiel 15
Ein nach dem Ausführungsbeispiel 14 hergestelltes Hybridgarn enthält thermoplastische Komponenten in Form von Fasern oder anderer Funktions-/Wirkstoffe. Durch Temperatureinwirkung auf das zu verspinnbare Material bzw. auf das Garn vor, während oder nach dem Verarbeitungsprozess, kommen die schmelzbaren Materialkomponenten funktionell zur Fixierung der Mineralfasern im Garn zum Einsatz. Mit dem Verkleben der mineralischen und nichtmineralischen Faserkomponenten ist eine Festigkeitserhöhung des Mineralhybridfasergarnes verbunden.
Ausführungsbeispiel 16
Ein nach Ausführungsbeispiel 15 hergestelltes Mineralhybridgarn wird durch zusätzliche Druckeinwirkung auf das noch teilweise plastifizierte Hybridgarn gezielt strukturiert und zusätzlich verfestigt.
Es ist möglich die Behandlungsverfahren für die Hybridgarnherstellung durch Temperatur- oder Druckeinwirkung erst nach der Verarbeitung zu einem textilen Flächengebilde durchzuführen. Die Verfestigung ist wahlweise mit Verformungen oder oberflächlichen Strukturierungen verbunden.
Ausführungsbeispiel 17
Ein nach Ausführungsbeispiel 15–16 hergestelltes Mineralfaserhybridgarn enthält gleich- oder unterschiedlich schrumpfende Materialbestandteile. Durch die Einwirkung von Temperatur auf das Mineralfaserhybridgarn vor, während oder nach der Hybridgarnherstellung erfolgt ein Bauscheffekt des Mineralfaserhybridgarnes, der mit einer Garnverdichtung und Festigkeitserhöhung verbunden ist. Durch zusätzliche Druckeinwirkung auf das Hybridgarn können interessante Mineralfasereffektgarne hergestellt werden.
Ausführungsbeispiel 18
Ein Mineralfaserhybridgarn in der Materialzusammensetzung nach dem Ausführungsbeispiel 17 wird zunächst zu einer Textilfläche verarbeitet. Durch Einwirkung von Temperatur oder Temperatur und Druck auf die Mineralfaserhybridfläche wird der Schrumpf der anteiligen schrumpffähigen Komponenten in der Fläche ausgelöst, so dass eine voluminöse, verdichtete und höher verfestigte Textilfläche entsteht.
Ausführungsbeispiel 19
Ein Mineralfaserhybridgarn in der Materialzusammensetzung nach Ausführungsbeispiel 17 wird gezielt als Näh- oder Absteppgarn in vorzugsweise temperaturbeständigen Polsterflächen verarbeitet. Durch Temperatureinwirkung auf die abgesteppten Polsterflächen wird der Schrumpf der schrumpffähigen Materialkomponenten im Mineralfaserhybridgarn ausgelöst, was mit einer Hybridgarnvolumenzunahme bei gleichzeitiger Flächenverdichtung und somit einer Verstärkung des Polstereffektes verbunden ist.
Ausführungsbeispiel 20
Die nach den Ausführungsbeispielen 1–19 hergestellten und behandelten Mineralfasern, Mineralfaserwollen, Mineralfaserflächen, insbesondere aber nicht ausschließlich auf Basis von Basaltsteinfasern, werden oberflächlich mit einer höhertemperaturbeständigen Schlichte/Matrix, vornehmlich auf Grundlage von Siliziumverbindungen, versehen. Durch solche oberflächlichen Behandlungen ist es möglich einem eintretenden Festigkeitsverlust von Basaltsteinfasern durch die Veraschung bei ca. 900°C entgegenzuwirken. Da Silizium erst bei ca. 1500°C schmilzt, wirkt die oberflächlich aufgebrachte Matrix festigkeitsstabilisierend und ermöglicht so den Einsatz kostengünstig herstellbarer Mineralfasern in höhertemperaturbeständigen Halbzeugen und Endprodukten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 3921399 A1 [0005]

Claims

Verfahren zur Behandlung von Mineralfasern, Mineralfaserwolle und Mineralfaserflächengebilde mit verbesserten textilen Eigenschaften, insbesondere unter Verwendung von anorganischen synthetischen Fasern, Faserwollen, Faserflächen aus mineralischen Rohstoffen wie Schlacke-, Gesteins-, Glas-, Quarz- oder Keramikfasern, die vornehmlich auf Basis metallurgischer und nichtmetallurgischer Schlacken und Schmelzen natürlicher Gesteine nach bekannten Herstellungsverfahren, wie beispielsweise dem Schleuderverfahren, Düsenblasverfahren, Düsenziehverfahren oder Trommelschleuderblasverfahren, hergestellt wurden, insbesondere aber Basaltsteinfasern, Basaltsteinfaserwollen oder Basaltsteinfaserflächen, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entfernung von festen Verunreinigungen, wie beispielsweise Schlacketeilchen, mechanische Zerkleinerungsvorrichtungen in der Form von Hammer- oder Schlegelmühlen zur Separation eingesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Intensität des Separationsvorgangs durch die Form der Schlagorgane, deren Anzahl und beweglicher Anordnung sowie den wirkenden Zentrifugalkräften maßgeblich bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1–2, dadurch gekennzeichnet, dass die beweglichen Schlagorgane als lose, insbesondere kugelförmige, Ausführungsformen ausgelegt sind, welche in Abhängigkeit mit der Umdrehungsgeschwindigkeit auf die zu reinigenden Mineralfasern/Mineralfaserflächen einwirken.
Verfahren nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlung der Mineralfasern, Mineralfaserwollen oder Mineralfaserflächen, mit den vornehmlich beweglich angeordneten Schlagorganen, zur Erhöhung des Faservolumens und einer Reduzierung der Sprödigkeit, daher zur Verbesserung der textilen Eigenschaften der Mineralfasern, führt und diese Effekte mit dem Reinigungsvorgang gleichzeitig verbunden sind oder aber separat durchgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungsverfahren direkt oder indirekt den jeweiligen Mineralfaser-Herstellungsverfahren nachfolgend angeordnet sind.
Verfahren zur Behandlung der im Anspruch 1 genannten mineralischen Ausgangsmaterialien, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfasern, Mineralwollen oder Mineralfaserflächen einer ein- oder mehrstufigen Injektionsstrahlvorrichtung zur Behandlung vorgelegt werden und die unter Druck stehenden Injektionsstrahlen mit dem entsprechenden Arbeitsmedium, wie Flüssigkeit, Gas oder eines Flüssigkeits-/Gasgemisches, auf die zu behandelnden Mineralfasermaterialien auftreffen und der Behandlungsvorgang mit einer Separation der beispielsweise Schlacketeilchen aus einer Basaltsteinfaserwolle und deren Ausfilterung in entsprechend ausgelegten Filteranlagen verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrens-Prozessparameter so eingestellt sind, dass die zu separierenden Verunreinigungen in Form von Feststoffteilchen gezielt oberflächlich angeordnet und oder in die Mineralfaserfläche integriert werden können.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Mineralfasern, Mineralfaserwollen oder Mineralfaserflächen zunächst auf eine poröse, wasserdurchlässige Hilfsfläche, zum Beispiel eines injektionsstrahlverfestigten Vliesstoffes, aufgelegt und mit der Injektionsstrahlbehandlung die Verunreinigungen durch die Hilfsfläche ausgefiltert werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Separationsvorgang die Mineralfasern, Mineralfaserwollen, Mineralfaserflächen wahlweise in die Hilfsfläche eingearbeitet werden und die textile Hilfsfläche zur Flächenstabilisierung im Verbundstoff verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 8–9, gekennzeichnet durch den Einsatz von mehreren Hilfsflächen und deren variabler Anordnung.
Verfahren nach Anspruch 8–10, dadurch gekennzeichnet, dass die teilweise eingearbeitete Hilfsfläche nach dem Behandlungsvorgang wieder von der Mineralfaserfläche gelöst wird und dieser Vorgang mit einer Oberflächenvergrößerung und oder Oberflächenstrukturierung verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 6–11, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Injektionsstrahlbehandlung verarbeitungsbedingt auftretende pathogen, fibrogen oder kanzerogen wirkende Faserstäube durch die einwirkenden Injektionsstrahlen gebunden und in die Mineralfaserfläche eingearbeitet werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Mineralfasern, Mineralfaserwollen und oder Mineralfaserflächen „selbstfilternd” wirken, daher die verarbeitungsbedingt auftretenden Faserstäube nicht die Filteranlagen der Injektionsstrahlanlage belasten sondern in der behandelten Mineralfaserfläche integriert werden.
Verfahren nach Anspruch 12–13, dadurch gekennzeichnet, dass die als gesundheitlich bedenklich eingestuften Faserstäube gezielt als Bindefasern zur Verfestigung der Mineralfaserfläche und zur Verbesserung des Flächenvolumens genutzt werden.
Verfahren zur Verbesserung der textilen Eigenschaften der in Anspruch 1 genannten mineralischen Fasern, Wollen und Flächen, dadurch gekennzeichnet, dass separat oder aber gleichzeitig mit den in den Ansprüchen 6–13 genannten Behandlungsverfahren, die einwirkenden Injektionsstrahlen zur Reduzierung der Sprödigkeit und zur Verbesserung der Weichheit der zu behandelnden Mineralfasermaterialien führen.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bereits von Verunreinigungen befreite oder aber nach Anspruch 1–6 behandelte Mineralfasern, Mineralfaserwollen und oder Mineralfaserflächen dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 6–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Injektionsstrahlbehandlungsverfahren direkt oder indirekt den Mineralfaserherstellungsverfahren nachgeordnet sind.
Verfahren nach Anspruch 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfasern/Mineralfaserstoffe, gemäß der im Anspruch 1 genannten Ausführungsformen, mit nichtmineralischen, synthetischen Fasern vor, während oder nach der im Anspruch 1–17 genannten Behandlungsverfahren gemischt und die textilen Eigenschaften der behandelten Mineralfasermischungen und Mineralfaserhybridflächen weiter verbessert werden.
Verfahren zur Behandlung und zur Verbesserung der textilen Eigenschaften von Mineralfasern, Mineralfaserwollen oder Mineralfaserflächengebilden, dadurch gekennzeichnet, dass die nach Anspruch 1–2 behandelten Mineralfasern/Mineralfaserwolle durch bekannte Spinnverfahren, vorzugsweise aber nicht ausschließlich nach dem OE-Spinnverfahren, zu voluminösen Mineralfasergarnen mit verbesserten textilen Eigenschaften verarbeitet werden.
Verfahren zur Behandlung und zur Verbesserung der textilen Eigenschaften nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfasern unterschiedlicher Art sein können und mit synthetischen, vornehmlich thermoplastischen Faseranteilen gemischt sind und nach bekannten Spinnverfahren zu Mineralfaserhybridgarne mit guten textilen Eigenschaften verarbeitet werden.
Verfahren zur Behandlung der nach Anspruch 20 hergestellten Mineralfaserhybridgarne, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einwirkung von Temperatur oder Temperatur und Druck vor, während oder nach der Verarbeitung zu Mineralfaserhybridgarnen, eine Verklebung und Fixierung der Faserkomponenten im Mischgarn erfolgt, was mit einer Verbesserung der Festigkeitswerte und wahlweise mit einer Veränderung der Oberflächenoptik verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 20–21, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mineralfaserhybridgarn anteilig schrumpffähige und schmelzbare Faserkomponenten beigemischt werden, welche durch Temperatureinwirkung oder Temperatur- und Druckeinwirkung vor, während oder nach der Garnherstellung zu voluminösen, höher verfestigten Mineralfaserhybridgarnen führen.
Verfahren nach Anspruch 21–22, dadurch gekennzeichnet, dass die charakterisierenden Verklebungs- und Schrumpfeffekte erst nach Verarbeitung der Mineralfaserhybridgarne in einem textilen Flächengebilde, durch Einwirkung von Temperatur oder Temperatur und Druck, erfolgen und somit verfestigte, verdichtete und voluminöse Flächengebilde hergestellt werden.
Verfahren zur Herstellung von gepolsterten oder abgesteppten Textilien mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und verstärkten Polstereffekten, dadurch gekennzeichnet, dass zum Absteppen der Textilien schrumpffähige Mineralfaserhybridgarne nach Anspruch 22–23 verwendet werden und der Schrumpf der schrumpffähigen Faserkomponenten im Mineralfaserhybridgarn erst während oder nach der Verarbeitung in die Textilfläche ausgelöst wird und die damit verbundene Volumenzunahme und Garnverkürzung des Mineralfaserhybridgarnes zu einer Flächenverdichtung und Verstärkung des Polstereffektes führt.
Verfahren zur Herstellung von Mineralfaserhybridgarnen mit verbesserten Festigkeitseigenschaften und Garnvolumen, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfaserhybridgarne mit schmelzbaren und oder schrumpfenden anteiligen Faseranteilen versponnen werden, welche vor, während oder nach dem Spinnprozess einer dem thermischen Leistungsprofil der Fasern entsprechenden Energiezufuhr ausgesetzt werden, wobei die Mineralfaseranteile auch nicht den empfohlenen Behandlungsverfahren zur Trennung von Feststoffverunreinigungen und oder denen zur Verbesserung der textilen Eigenschaften ausgesetzt wurden.
Verfahren zur Behandlung und Herstellung von höhertemperaturbeständigen Mineralfasern/Mineralfaserflächengebilden dadurch gekennzeichnet, dass Mineralfasern oder Mineralfaserflächengebilde oberflächlich mit einer Schlichte/Matrix versehen werden, die höhertemperaturbeständiger ist als die in den Mineralfasern selbst eingesetzten Ausgangsmaterialien, wobei die oberflächlich aufgebrachte Schlichte/Matrix aus vorwiegend erst bei 1500°C schmelzbaren Siliziumverbindungen in der besonderen aber nicht ausschließlichen Form von kolloidalen Siliziumdioxid-Partikeln besteht und die Beschichtung als vornehmlich kristallisierte Schutzhülle/-fläche wirkt, so dass die behandelten Fasern, Fäden, Garne oder Flächengebilde höher temperaturbeständig sind und möglichen Festigkeitsverlusten entgegengewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die oberflächliche Beschichtung der Mineralfasern oder Mineralfaserflächengebilde vor, während oder nach dem jeweiligen Herstellungsprozess der Mineralfasern/Mineralfaserflächengebilde erfolgt und die Beschichtung selbst funktionell multifunktional, insbesondere zur Kühlung der Mineralfasern beim Herstellungsprozess, wirkt, wobei eine Kristallisation der Beschichtung und somit die Wirksamkeit, durch Einwirkung entsprechender Temperaturen auf die Beschichtung, wahlweise erfolgen kann.
Verfahren nach Anspruch 1–27, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Behandlungsvorgängen zur Entfernung von Feststoffen und oder der Verbesserung von textilen Eigenschaften eine Flächenverfestigung verbunden ist.
Gereinigte Mineralfasern, Mineralfaserwollen und Mineralfaserflächengebilde, behandelt nach mindestens einen der Verfahrensansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass keine Feststoffverunreinigungen im Halbzeug oder Endprodukt vorhanden sind.
Mineralfasern, Mineralfaserwollen oder Mineralfaserflächen mit verbessertem Flächenvolumen und sehr guter Dämm- und Isolationseigenschaften, behandelt nach mindestens einem der Ansprüche 1–7.
Mineralfaserfläche nach Anspruch 7–8, gekennzeichnet durch eine gezielt platzierte Anordnung der Feststoffverunreinigungen in und oder auf der Mineralfaserfläche.
Flächenstabilisierte Mineralfaserfläche mit integrierten Hilfsflächen nach Anspruch 8–10.
Mineralfaserfläche mit strukturierter, voluminöser Oberfläche hergestellt nach Anspruch 11.
Voluminöse, verfestigte Mineralfaserfläche nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch verarbeitungsbedingt auftretende und in die Mineralfaserfläche integrierte pathogen, fibrogen oder kanzerogen wirkende Faserstäube.
Mineralfaserfilterfläche nach Anspruch 13, gekennzeichnet als beim Behandlungsvorgang selbst filternde Fläche und integrierten Filtersubstanzen.
Flächenstabilisierter Keramikisolationsverbundstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1–34, dadurch gekennzeichnet, dass die zu behandelnden Keramikfasern/Keramikwollen, insbesondere in der Ausführung als Kurzfasern/Pulp, auf eine vornehmlich textile Hilfsfläche gleichmäßig verteilt werden und anschließend die Behandlung mit Injektionsstrahlen erfolgt, wobei die Hilfsfläche zur Flächenstabilisierung der Isolationsfläche im Verbundstoff verbleibt.
Mineralfasergarne hergestellt aus im Anspruch 1–5 genannten Ausgangsmaterialien mit verbessertem Garnvolumen.
Mineralfaserhybridgarne mit integrierten schmelzbaren synthetischen Faseranteilen nach mindestens einem der Ansprüche 1–36, gekennzeichnet durch verbessertem Garnvolumen und reduzierter Sprödigkeit.
Mineralfaserhybridgarne mit verbesserten Festigkeitseigenschaften nach Anspruch 18–21.
Verdichtete und höher verfestigte Mineralfaserhybridgarne mit integrierten schrumpffähigen Materialkomponenten nach Anspruch 22.
Textile Flächengebilde mit verstärktem Polstereffekt hergestellt nach Anspruch 23–25.
Mineralfasergarn und Mineralfaser lache nach Anspruch 26, mit einer Beschichtung aus höhertemperaturbeständigen Materialkomponenten als die mineralischen Ausgangsstoffe der Mineralfasern selbst, insbesondere auf Basis kolloidaler Siliziumverbindungen, und beeinflussbarer Aktivierung des Schutzmantels durch Auskristallisierung.
Mineralfaserverstärkter, insbesondere basaltsteinfaserverstärkter, Verbundstoff nach mindesten einem der Ansprüche 1–40.
Mineralfaserflächenverstärkter, insbesondere basaltsteinfaserflächenverstärkter Verbundstoff nach mindesten einem der Ansprüche 1–41.