DE1025582B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochelastischer Faservliese aus mit Hilfe von Kunstharzen gebundenen Mineralfasern - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung hochelastischer Faservliese aus mit Hilfe von Kunstharzen gebundenen Mineralfasern Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung hochelastischer Faservliese aus mittels Kunstharzbindemitteln thermoplastischer oder aushärtbarer Art gebundenen mineralischen Fasern, die im Strom eines gasförmigen Mediums erblasen werden. Die Bindemittel werden dabei vor dem Eintritt der Fasern in den Auffangschacht für die imprägnierte Wolle derart aufgebracht, daß das Kunstharzbindemittel beim Eintritt in den Sammelschacht genügend viskos ist, um das Ankleben der Fasern an der Wand des Sammelschachtes zu vermeiden. Die so mit Bindemitteln versehenen Fasern setzen sich auf einem endlosen Band zu Matten von bestimmter Schichtstärke ab und werden aus dem Sammelschacht kontinuierlich ausgetragen. Die endlosen Matten werden weiterhin einer Anlage zugeführt, in der in bekannter Weise heiße Gase durch die Matte hindurchgeblasen werden, wobei die eingebrachten Bindemittel erhärten bzw. polymerisieren und die Fasern untereinander binden.
• Die Maßnahme, thermoplastische oder härtbare Kunstharze sowie auch Öle. Wachse, Pech u. ä, einzeln oder in Verbindung miteinander oder in Kombination mit Harz- oder Metallseifen zu Überzügen und Bindemitteln für mineralische Fasern zu verwenden, ist bekannt und in der Fachliteratur beschrieben. Bei einem Teil der bekannten Verfahren werden die Bindemittel im sogenannten Tränkverfahren aufgebracht, indem die bereits gebildete Matte durch ein zumeist wäßriges Bad der betreffenden Stoffe hindurchgeführt und anschließend einem Trocknungs- und Härtungsprozeß unterworfen wird. Andere Verfahren bringen dieBindemittel bzw. Schlichtemittel im sogenannten Sprühverfahren auf. Hierbei wird ein Kunstharz oder ein Fett in wäßriger Emulsion, Lösung oder auch in reiner Form als Nebel dem Faserstrom beigemischt und die Matte aus mineralischen Fasern später einem Trocknungs- und Härtungsprozeß unterworfen.
• Im Rahmen des zuletzt genannten Verfahrens sind zur Erzielung eines günstigen Effektes die verschiedensten Stellen für die Zugabe des Bindemittels in vernebelter oder auch staubförmiger Form in Erwägung gezogen worden. Meist wird empfohlen, das Bindemittel dem Faserstrom in dem Augenblick zuzuführen, in welchem sich die Matte auf dem Auffangband im Schacht bildet. Ein Teil des Bindemittels wird dabei dem Faserstrom auf dem Wege einer innigen Durchwirbelung zugeführt, ein anderer Teil auf die sich schichtweise bildende Matte während der Bildung aufgesprüht.
• Andere bekannte Verfahren empfehlen das Einbringen des Bindemittels in den Mineralwollestrahl kurz nach seiner Bildung hinter der Zerfaserungsstelle. Bei diesen Vorschlägen handelt es sich um Mineralwollestrahlen, die in eine vergleichsweise große Sammelkammer eingeblasen und aus dieser zumeist diskontinuierlich abgezogen werden, wobei infolge der außerordentlich ungünstigen aerodynamischen Gestaltung der Kammer die Ablagerung der Wolle zur Matte rein nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeit erfolgt und damit starke Unregelmäßigkeiten in der Ablagerung der Wolle bei der Bildung einer Matte zugelassen werden. Die anfallenden Erzeugnisse unterliegen starken Oualitätsschwankungen und sind in der Regel durchweg minderwertig. Außerdem ist die Verschmutzung der Kammerwände durch Ankleben von Wolle außerordentlich groß.
• In Weiterbildung dieses Standes der Technik ist auch die Zugabe eines Bindemittels in d°n Mineralwollestrahl kurz nach der Zerfaserungsstelle vorgeschlagen worden, wobei keinerlei Auffangbehälter vorgesehen werden, sondern der Strahl ohne seitliche Begrenzung gegen ein frei im Raum befindliches Auffangband bläst. Die sich dort ablagernde Wolle wird auf einemAb-saugeband fixiert, indem man Luft durch dieses hindurchsaugt. Auch bei dieser Verarbeitungsart lagern sich die Fasern durchaus unregelmäßig.
• Es muß in diesem Zusammenhang auch die bekannte Zugabe von Zusatzstoffen zum flüssigen Schmelzstrahl erwähnt werden, die erfolgt, bevor der Schmelzstrahl in die Zerfaserungsstelle eintritt. In diesem Fall handelt es sich um Öle bzw. Paraffin und ähnliche Körper, denen lediglich eine Schutzwirkung zukommt, dic also keinen eigenen bindenden Effekt für die Mineralfaser entfalten sollen, wie er sich bei Verwendung von Kunstharzen erzielen läßt.
• Schließlich ist schon vorgeschlagen worden, dem Verbläsemedium vor dem Verblasen Bindemittel in wäßriger Emulsion oder Suspension zuzuführen, wie beispielsweise Stärke, Cellulose und ähnliche Produkte. Hierbei wird jedoch gefordert - und die Praxis hat das auch erwiesen -, daß zur Erzeugung einer ausreichenden Bindung auch nach Ablagerung der Fasern zu einer Matte eine gewisse MengeWasser in der vorgebundenen Matte enthalten sein muß, um eine einigermaßen befriedigende Qualität der fertigen Formstücke zu gewährleisten.
• Bei allen Verfahren, die eine qualitativ hochwertige und gleichmäßige Ware erstreben, wird ein aerodynamisch gut durchgebildeter Sammelschacht verwendet, in und an dem die- Strömung so geführt wird, daß eine einheitliche Wolleablage erzielt wird, die sich insbesondere über die Schachtbreite erstreckt. Eine aerodynamisch besonders wirksame Form hat im allgemeinen folgende Merkmale: An einem ersten Schachtteil, der als Diffusor ausgebildet ist und zum Aufbau eines gewissen überdruck-es im Schacht dient, ohne dabei ein Austreten der erzeugten Fasern in Richtung des Faserursprungs zuzulassen, schließt sich eine weitere Schachtzone an, in der eine Verwirbelung der Fasern durch Abreißen der im Diffusorteil exakt geführten Strömung erzwungen wird. Diese bewirkt in Verbindung mit dem Druckgefälle zwischen Ober- und Unterseite der im Schacht durch Ablagerung erzeugten Matte eine gleichmäßige Verteilung der Fasern bei der Ablage und Herstellung einer qualitativ hochwertigen, gleichmäßig dicken Matte.
• Die Reihenfolge der beiden Schachtteile kann sich selbstverständlich mehrfach wiederholen. Außerdem können die Längenverhältnisse des einen Schachtteiles zum anderen in weiten Grenzen variieren. Beim Einsprühen des Bindemittels in den Schacht, an welcher Stelle es auch sei, kleben das Bindemittel und die damit versehenen Mineralfasern leicht an den Wandungen des Schachtes an und geben zu starken Verschmutzungen der Schachtwände Anlaß. Diese Verunreinigung der Schachtinnenwände führt in kürzester Zeit dazu, daß die aerodynamisch günstige Formgebung leidet, wodurch eine Qualitätsminderung des Produktes eintritt, und wegen der notwendigen Reinigung der Apparatur zu häufigen Stillegungen der gesamten Anlage führt. Deshalb arbeiten Anlagen dieser Art unrationell und nutzen die vorhandene Anlagekapazität nur in geringem Umfang aus.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bislang bekannten Verfahren zu beseitigen und vor allem die Qualität des erzeugten Mineralfaserproduktes entscheidend zu verbessern. Es hat sich gezeigt, daß überraschenderweise die Verteilung des Bindemittels in der Wolle-außerordentlich viel gleichmäßiger ist, wenn das Bindemittel dem -.Nlineralwollestrahl außerhalb des Sammelschachtes unmittelbar an der Zerfaserungsstelle durch Einsprühen zugesetzt wird. Dabei wird weitgehend jede einzelne sich bildende Faser mit Kunstharzbindemittel versehen, was bei späterer N"erfestigung eine innige und gleichmäßige Bindung an die Nachbarfaser gewährleistet.
• Es wurde ferner gefunden, daß die Gefahr des Anklebens von mit Bindemittel beladenen Teilchen an den Schachtwänden mit Sicherheit vermieden werden kann, wenn dafür Sorge getragen wird, daß der mit den Mineralfasern und dem Bindemittelsprühnebel beladene Strom des Blasmediums erst in den Sammelschacht eintritt nach Erreichen einer das Kleben verhindernden Viskosität des die Fasern überziehenden Bindemittels, beispielsweise wenn der Wasser-Behalt des als Emulsion zugeführten Bindemittels vollkommen verdampft ist. Schließlich wird eine an sich bekannte Maßnahme im vorliegenden Zusammenhang herangezogen, nämlich diejenige, den Sammelschacht nach aerodynamischen Grundsätzen auszubilden, um bei der Ablage eine gleichmäßige Verteilung der Fasern sicherzustellen, was für die Herstellung einer hochwertigen, überall gleichmäßig dicken Matte von Bedeutung ist.
• Die Erfindung besteht demgemäß in der Kombination verschiedener Maßnahmen, deren erste darin liegt, daß die in Lösung oder Emulsion angewendeten Bindemittel dem Mineralfaserstrom unmittelbar an der Zerfaserungsstelle in versprühter Form zugeführt werden. Ferner wird, beispielsweise durch entsprechende Einstellung der Entfernung zwischen Zerfaserungsstelle und Sammelschacht, der die Mineralfasern und den Bindemittelsprühnebel führende Gas- bzw. Dampfstrom erst in den nach aerodynamischen Gesetzen ausgebildeten Sammelschacht eingeführt, nach Erreichen einer das Kleben verhindernden Viskosität des die Fasern überziehenden Bindemittels, z. B. durch Verdampfung des darin enthaltenen Wassers, worauf die in bekannter Weise auf einem endlosen Band kontinuierlich abgelegten und aus der Kammer herausgeführten Fasern einer Anlage zur Härtung des Bindemittels zugeführt werden.
• Als weiterer Überschuß gegenüber den älteren Vorschlägen, die das Bindemittel auf die sich bildende atte des Austragebandes aufsprühen, ist bei der Er-2 findung als überraschender Effekt hervorzuheben, daß das Bindemittel bereits auf die Faser aufgetragen wird, bevor diese sieh durch die Verwirbelung im Schacht zu Flocken zusammengeballt hat, was ein Eindringen des Bindemittels beim Aufsprühen während der Bildung der Matte in das Innere dieser Flocken ausschließt. Schließlich wird durch die Gestaltung des Schachte: ein gewisser Überdruck in dessen Diffusorteil erzwungen, so daß der Eintritt der Fasern durch das sich ausbildende Luftpolster verzögert wird, wodurch die erwünschte Steigerung der Viskosität des Bindemittels begünstigt wird.
• Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Produkte sind bei leichterem Raumgewicht der fertigen Matten wesentlich elastischer, gleichmäßiger und rüttelfester als die bisher bekannten, da durch die gleichmäßige Benetzung mit Bindemittel alle Fasern mit dem Formstück durch Klebung verhaftet sind. Das steigert die Brauchbarkeit insbesondere für Luftfilter. Es ist keinesfalls erforderlich, ja sogar nachteilig, wenn das Bindemittel beim Eintritt der Fasern in den Schacht noch geringe Mengen Wasser enthält. Im Gegenteil soll in dein frei fliegenden Teil des Nlineralwollestrahles auch die Polymerisation bzw. Kondensation der Harze so weit fortgeschritten sein, daß eine Zähigkeit erreicht wird, die das Ankleben der mit Bindemittel versehenen Mineralfasern an den Wandungen des Auffangschachtes praktisch unmöglich macht. Die auf diese Weise mit Bindemittel versehenen und auf einem Auffangband gesammelten und kontinuierlich abgeführten Matten können dann in üblicher N@'eise ohne jede Trocknung verklebt und ausgehärtet werden, wodurch sich eine bedeutende Ersparnis an Arbeits- und sonstigem Aufwand ergibt gegenüber bekannten Verfahren, bei denen die Matten noch erhebliche Prozentsätze an Wasser enthalten bzw. enthalten müssen.
• Die Zuführung des Bindemittels in der beschriebenen Art und Weise bietet eine wesentliche Vereinfachung dadurch, daß nur verhältnismäßig geringe Mengen an Bindemittel verarbeitet werden müssen, da man die Kunstharze entweder rein oder in hochprozentigen Lösungen bzw. Emulsionen bzw. Suspensionen zum Einsatz bringen kann. Außerdem wurde gefunden, daß durch Einsparung an Bindemittel infolge der besseren Verteilung derselben ohne Qualitätsminderung des Erzeugnisses gewichtige Ersparnisse erzielbar sind.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dem Sammelschacht nicht nur eine, sondern mehrere Zerfaserungseinrichtungen nebst den zugehörigen Vorrichtungen zum Versprühen des Bindemittels zuzuordnen und die von diesen ausgehenden Faserströme einem gemeinsamen Sammelschacht zuzuführen. Dadurch wird der den Eintritt der Fasern in den Sammelschacht verzögernde Druckaufbau begünstigt und gleichzeitig eine intensive Durchmischung und Verwirbelung der Fasern untereinander erreicht.
• Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung soll das Blasmedium zur Erzeugung der Mineralfasern in einer solchen Menge angewendet werden, daß sich sein Gewicht zu dem der erzeugten Fasern wie 10:1 bis 15 :1 verhält. Dadurch wird erreicht, daß der bei der Fasererzeugung normale Anfall an Schmelzperlen mit einem Durchmesser bis zu 1/4 mm in Höhe von 5 bis 15 % bis auf weniger als 2 %: gesenkt wird, was die gleichmäßige Verteilung bei der Ablage begünstigt. Der aus dem hochelastischen Vlies gewonnene Formkörper zeichnet sich durch eine gleichmäßige Struktur und damit auch durch eine sehr gute Wärmedämmung aus.
• Weiterhin hat es sich als zweckmäßig erwiesen, bei lotrechter Führung des Mineralfaserstromes, die das Bindemittel zuführende Zerstäuber- oder Zulaufdüse in einem Winkel von 45 bis 135° Neigung gegen die Richtung des Mineralfaserstromes heranzuführen. Bei Zulaufdüsen ohne Zerstäubereinrichtung kann die Zerstäubungs- bzw. Vernebelungsarbeit gleichzeitig auch durch den Blasestrahl für die Mineralfasererzeugung vorgenommen werden.
• Als Bindemittel eignen sich Lösungen bzw. Emulsionen von härtbaren Kondensationsharzen oder von Polymerisationsharzen. Zweckmäßig verwendet man, um die erforderliche Verdampfungsarbeit einzusparen, Lösungen bzw. Emulsionen höherer Konzentration. Den Bindemitteln können in bekannter Weise Paraffine, Wachse oder Öle zugesetzt werden, jedoch in Mengen von höchstens 10 0;6, bezogen auf die Menge des angewendeten Bindemittels, um zu vermeiden, daß infolge zu hohen Anteils an diesen Stoffen Fasern an den Schachtwänden kleben bleiben.
• Zur Durchführung des Verfahrens können die bekannten Vorrichtungen, nämlich Zerfaserungseinrichtungen und Sprüher für das Bindemittel, sowie die nach aerodynamischen Gesetzen gebauten Sammelschächte eingesetzt werden, die aus einem unteren, weiteren, der Verwirbelung und Ablage dienenden Teil und dein darüber angeordneten engeren Diffusor bestehen, in dem die Strömung unter Aufbau eines leichten Überdruckes wirbelfrei bzw. ohne Abreißen von der begrenzenden Wandfläche geführt wird.
• Um die Bedingung zu verwirklichen, daß die Viskosität des auf den Fasern niedergeschlagenen Bindemittels bereits vor dem Eintritt in den Sammelschacht einen das Kleben der Fasern an den Schachtwänden nicht mehr zulassenden Wert erreicht hat, ist es zweckmäßig, den Sammelschacht im Abstand von der Zerfaserungsstelle anzuordnen, wobei der Abstand in Abhängigkeit von den 1?igenschaften des Bindemittels und des Lösungsmittels bzw. Emulsionsträgers so gewählt wird, daß die Verweilzeit der Fasern im Luftraum bis zum Eintritt in die Öffnung des Sammelschachtes hierzu, beispielsweise durch Verdampfen des Lösungs- bzw. Emulgiermittels und gegebenenfalls beginnende Wärmekondensation bzw. -polymerisation, ausreicht.
• Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Faservliese zeichnen sich durch besondere Gleichmäßigkeit ihrer Struktur und eine überraschend hohe federnde Druckelastizität aus, so daß das Material besonders auch für den Einbau in Kühlwaggons u. dgl. mit hohen Erschütterungsbeanspruchungen geeignet ist.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung hochelastischer Faservliese aus durch Verblasen erzeugten, mittels Kunstharzbindemitteln gebundenen Mineralfasern, dadurch gekennzeichnet, daß die in Lösung oder Emulsion angewendeten Bindemittel dem Mineralfaserstrom unmittelbar an der Zerfaserungsstelle in versprühter Form zugeführt werden und Maßnahmen vorgesehen sind, daß der die Mineralfasern. und den Bindemittelsprühnebel führende Gas- bzw. Dampfstrom erst dann in einen an sich bekannten, nach aerodynamischen Gesetzen ausgebildeten Sammelschacht, der eine gleichmäßige Ablage der Fasern gestattet. eingeführt wird, wenn eine das Kleben verhindernde Viskosität des die Fasern überziehenden Bindemittels erreicht ist, worauf die in bekannter Weise auf einem endlosen Band kontinuierlich abgelegten und aus der Kammer herausgeführten Fasern einer Anlage zur Härtung des Bindemittels zugeführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasinedium zur Erzeugung der Mineralfasern in einer solchen 1.lenge angewendet wird, daß sein Gewicht zu dem der erzeugten Mineralfasern im Verhältnis 10: 1 bis 15:1 steht.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von mehreren Zerfaserungseinrichtungen mit zugehörigen Bindemittelversprüheinrichtungen ausgehenden, die Mineralfasern und den Bindemittelsprühilebel führende Ströme des Blasmediums einem gemeinsamen Sammelschacht zugeführt werden.
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei lotrechter Führung des Mineralfaserstromes die das Bindemittel zuführende Zerstäuber- oder Zulaufdüse gegen die Richtung des Mineralfaserstromes in einem Winkel zwischen 45 und 135° geneigt wird.
5. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis -1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zerstäubung bzw. Vernebelung des Bindemittels von dein Blasestrahl für dieMineralfasererzeugung vorgenommen wird.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Kunstharzbindemitteln Paraffine, Wachse oder Öle in einer Menge von höchstens 10%, bezogen auf das lösungsfrei Bindemittel, zugesetzt werden.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Zerfaserungseinrichtungen mit zugehörigen Biiidemittelversprüheinrichtungen und einen lotrecht unter diesen im Abstand angeordneten Sammelschacht, dessen aerodynamische Wirksamkei_ im wesentlichen in einem oberen zum Aufbau des überdruckes dienenden Diffusor und einem sich nach unten anschließenden, die Verwirbelung der Fasern begünstigenden erweiterten Schachtteil besteht. B. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß der Abstand zwischen Zerfaserungs-und Bindemittelversprüheinrichtungeneinerseits und der Eintrittsöffnung des Sammelschachtes andererseits in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Bindemittels so gewählt ist, daß die Verweilzeit der Fasern bis zum Eintritt in die Öffnung des Sammelschachtes zur Erreichung einer das Kleben verhindernden Viskosität des Bindemittels ausreicht.