DE1152650B - Verfahren zur Herstellung poroeser Platten oder Baender aus Mineralwollfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen poröser Platten oder Bänder aus Mineralwollfasern, die sich gegenüber den bisher bekannten derartigen Erzeugnissen durch hohe mechanische Festigkeit und Formbeständigkeit, wenn sie Nässe ausgesetzt werden, auszeichnen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich als Ausgangsmaterial künstliche Mineralwollfaser jeder Art, wie Glaswolle, Steinwolle und Schlackenwolle, verwenden.

Die Erfindung läßt sich jedoch mit besonderem Vorteil bei solcher Mineralwolle verwenden, die gemäß dem angewandten Verfahren sich unmittelbar nach der Herstellung in der Luft frei schwebend befindet und danach in besonderen Kammern zu einer kontinuierlichen Filzschicht aufsammeln läßt. Zur Erzielung zusammenhängender Produkte setzt man gewöhnlich den Fasern noch bei ihrem schwebenden Zustand in der Luft ein Bindemittel zu. Die gebildete Filzschicht wird danach durch spezielle Öfen zur Erhärtung des Bindemittels geführt, das vorwiegend von in der Wärme erhärtender Art ist. Doch kommen auch Bindemittel von thermoplastischer Natur zur Anwendung, die erst nach dem Auftragen zum Schmelzen und dann mittels Abkühlung zum Erstarren gebracht werden. Es ist bekannt, gewöhnliche wasserlösliche Leime zu verwenden. In diesem Fall soll der Filz also nur trocknen. Was das Auftragen des Bindemittels anbetrifft, kann dies auch dadurch erfolgen, daß die Filzschicht mit einer Lösung oder Emulsion des Bindemittels durchnäßt wird. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich alle diese Formen von Bindemittel und Auftragungsmethoden verwenden.

Bei den bisher bekannten derartigen Verfahren wurde darauf abgezielt, Erzeugnisse herzustellen, bei denen die gewünschte Formbeständigkeit mit einem möglichst niedrigen Volumengewicht kombiniert wurde, und zwar zu dem Zwecke, die bestmögliche Wärmeisolationsfähigkeit zu erreichen. Die verschiedenartige Orientierung der Fasern, die eine unvermeidliche Konsequenz der Herstellungs- und Aufsammelungsmethode ist, begünstigt dadurch die Herstellung leichter Produkte.

Jedoch ist es auch möglich, nach den bekannten Verfahren Produkte mit einer gewissen Orientierung der Fasern herzustellen, und zwar so, daß dieselben im großen und ganzen parallel zu einer Ebene im Raum verlaufen, aber im Verhältnis zu darauf winkelrechten Ebenen verschieden orientiert, so daß man gewissermaßen das niedrige Raumgewicht, das ein Resultat der verschiedenartigen Orientierung ist, beibehält.

Verfahren zur Herstellung poröser Platten
oder Bänder aus Mineralwollfasern

Anmelder:
I/S Kahler & Co., Hedehusene (Dänemark)

Vertreter: Dipl.-Ing. Dr.-Ing. R. Poschenrieder,
Patentanwalt, München 8, Lucile-Grahn-Str. 38

Beanspruchte Priorität:
Dänemark vom 26. August 1958

Dipl.-Ing. Gunnar Sagen, Kopenhagen, und

Ib Pedersen, Glostrup (Dänemark),

sind als Erfinder genannt worden

Durch größere Zusammenpressung des Filzes während der Erhärtung des Bindemittels lassen sich Erzeugnisse von guter Steifheit erzielen. Die so hergestellten Produkte werden aber »arbeiten«, wenn das Produkt der Nässe ausgesetzt wird, weil die Vorspannung, die die Fasern bei der Herstellung des Produktes empfingen, gewissermaßen infolge der Einwirkung der Nässe auf das Bindemittel ausgelöst wird.

Wird der Filz einer Extrapressung oder -knetung vor dem Erhärten ausgesetzt, kann man Produkte erhalten, die nicht »arbeiten«, aber diese Pressung oder Knetung reduziert die Festigkeit des Endproduktes.

Das vorliegende Verfahren zielt, wie erwähnt, darauf ab, Produkte von hoher mechanischer Festigkeit und guter Formbeständigkeit bei Einwirkung von Nässe herzustellen, während die Wärmeisolationsfähigkeit nur sekundäre Bedeutung hat, und zwar insbesondere mit Hinblick darauf Platten zu erhalten, die auch bei höheren Temperaturen beständig sind.

Es hat sich gezeigt, daß, wenn ein klebriger Filz einer gegebenen mechanischen Aufteilung unterworfen wird, Büschel entstehen können, in deren Innerem die Fasern in gleicher Richtung orientiert sind, ohne daß die Fasern trotz ihrer großen Zerbrechlichkeit dadurch wesentlich zerteilt werden.

Die hierdurch erhaltenen Büschel sind scheinbar leicht, aber auch nur scheinbar, weil die Oberflächen-

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fasern zwar aufgefranst sind, aber die Fasermasse im Inneren der Büschel wegen der Orientierung erheblich zusammengeschrumpft ist.

Die Pressung einer Schicht solcher Büschel auf ein bestimmtes Raumgewicht erfolgt also viel leichter als bei dem ursprünglichen Filz, und überraschenderweise besitzt die gepreßte und gehärtete Platte,· in der die Büschel zwar beliebig orientiert sein können, während die Fasern der einzelnen Büschel gleichgerichtet sind, eine höhere Steifheit und Formbeständigkeit als diejenige Platte, die man durch direkte Pressung und Erhärtung des ursprünglichen Filzes erhält.

Auch wenn eine schichtförmige Anhäufung solcher Büschel, in denen die Fasern in den einzelnen Büscheln mehr oder weniger gleichgerichtet sind, während die Büschel beliebig orientiert sein können, ohne oder mit einer sehr leichten Pressung erhärtet wird, ergeben sich Platten von größerer Steifheit und insbesondere von höherer Formbeständigkeit bei Einwirkung von Nässe als bei einer auf gewöhnliche Weise hergestellten entsprechenden Platte.

Das Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens ist daher, daß ein Material aus Mineralwollfasern mit einem Zusatz, der eine gewisse Adhäsion unter den einzelnen Fasern erzeugt, einer mechanischen Aufteilung auf solche Weise unterworfen wird, daß Büschel entstehen, worin die Einzelfasern im Innern jedes Büschels annähernd parallel zueinander orientiert sind, und daß der Wolle nach dieser Aufteilung ein Bindemittel zugesetzt wird — falls der adhäsionserzeugende Zusatz kein Bindemittel ist —, wonach das aufgeteilte Material zu einer Schicht gesammelt wird, in welcher die Orientierung der aus Einzelfasern bestehenden Büschel unter sich beliebig sein kann, und das Bindemittel — eventuell in Verbindung mit einer Pressung — erhärtet wird.

Es ist zwar bekannt, gipshaltige Platten zu erzeugen, in welche kurzgeschnittene Faserbündel einverleibt werden. Dabei handelt es sich jedoch nur um Produkte, deren Gewichtsanteil an Fasern 1% der Masse nicht übersteigen soll, und obwohl die Fasern als Bündel eingeführt werden, wird nach Einführung dieser Bündel eine intensive Mischung zu dem Zweck ausgeführt, daß eine vollständige Aufteilung der Faserbüscnel in einzelne Fasern erfolgen soll. Es entsteht also kein Produkt, in weichem sich Faserbüschel befinden, deren Einzelfasern annähernd parallel zueinander orientiert sind. Das Produkt ist deshalb ganz verschieden von dem gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugten.

Es ist auch bekannt, bei Aufarbeitung von Abfällen aus der Weiterbehandlung von Mineralwolle diese Abfälle in gleichmäßiger Schichtdicke auf ein sich fortbewegendes Transportband zu verteilen, ein pulverisiertes Bindemittel in das aus den Abfällen so gebildete Vlies einzubringen und das Vlies in zwischen Rifrelwalzen zusammengepreßtem Zustand an eine sich mit großer Geschwindigkeit drehende Stachelwalze heranzuführen. Hierdurch ziehen die Stachel dieser Walze die Fasern einzeln oder in kleinen Bündeln aus dem Vlies heraus und schleudern diese zusammen mit dem pulverisierten Bindemittel in eine Ablagerungskammer. Angeblich lösen sich in dieser Kammer die noch zusammenhängenden Fasern auseinander, zu welchem Zwecke die Kammer gegebenenfalls unter Druck gehalten werden kann. Es wird ferner in Verbindung mit diesem Verfahren darauf verwiesen, daß infolge der Vielzahl von Stacheln auf der Walze und des langsamen Vorschubes des aufzubereitenden Materials dasselbe weitgehend in der Längsrichtung ausgekämmt wird. Da es sich jedoch um Abfälle von schon fertigbehandelter Mineralwolle handelt, in welcher das die Fasern verbindende Bindemittel schon erhärtet ist, kann dadurch keine gleichbleibende Umorientierung der Fasern im Verhältnis zueinander erreicht werden, abgesehen davon, daß eine solche Umorientierung ίο auch dadurch weiter verlorengehen würde, daß während der Behandlung in der Ablagerungskammer die noch zusammenhängenden Fasern auseinandergelöst werden. Man erreicht somit auch dadurch das Ziel der vorliegenden Erfindung nicht, sondern es findet nur eine Ablagerung der Einzelfasern in der gewöhnlichen Weise statt, wobei eine Matte entsteht, die die Eigenschaften der ursprünglichen Matte besitzt.

Im Gegensatz dazu ist es der Zweck der vorliegenden Erfindung, eine Matte herzustellen, die Faserbüschel enthält, in welchen die einzelnen Fasern im Innern jedes Büschels mit größerer oder kleinerer Annäherung parallel zueinander orientiert sind und die in parallelen Ebenen mit willkürlicher Orientierung verteilt sind. In diesem endgültigen Material ist die Struktur durch dessen Aufbau aus Büscheln mit annähernd gleichgerichteten Fasern, die miteinander verbunden sind, weitgehend stabilisiert, so daß eine hohe Festigkeit und gute Formbeständigkeit bei Einwirkung von Nässe erreicht wird. Die Büschel sind miteinander hauptsächlich dadurch verbunden, daß die hinausragenden Faserenden durch anhängendes oder hinzugeführtes Bindemittel miteinander verbunden sind. Insbesondere erreicht man durch diesen Aufbau komprimierte Platten von hoher Steifheit und Formbeständigkeit.

Die die Erfindung besonders kennzeichnende Aufteilung der Fasermasse erfolgt am besten mittels mindestens einer rotierenden Bürstenwalze, vorwiegend mit Stahlborsten, die die Faserdecke in ihrer ganzen Breite bearbeiten. Doch lassen sich auch andere Aufteilungsgeräte verwenden, wie kardenähnliche Geräte. Die Anwendung von schnell rotierenden Borstenwalzen hat aber, insbesondere wo Stein- oder Schlackenwolle in Frage kommt, den Vorteil, daß außer der Aufteilung der Fasermasse zu Büscheln, in denen die Fasern in dem einzelnen Büschel in einer bestimmten Richtung orientiert sind, gleichzeitig eine wesentliche Abtrennung der im Fasermaterial enthaltenen »Perlen« ermöglichen, da dieselben durch die mechanische Beeinflussung eine höhere lebendige Kraft erhalten und weniger Luftwiderstand als die Fasern aufweisen.

Die Büschel kann man z. B. an der Oberseite eines Drahtgewebebandes sammeln, das über einen Saugkasten verläuft. Wenn aber die Aufsammelung dadurch geschieht, daß ein Aufsaugen der Büschel von einem über dem Band liegenden Saugkasten gegen die Unterseite des Bandes erfolgt, kann man eine überraschende Gleichartigkeit der Wollschicht erzielen, deren Stärke sich nach dem im Saugkasten angewandten Unterdruck richtet, gleichzeitig damit, daß die »Perlen« leichter abgetrennt werden, und ein etwaiger Überschuß von Büscheln läßt sich zu erneuter Behandlung mit der Borstenwalze zurückführen.

In diesem Fall wird die gebildete Wollschicht außerdem viel freier von »Perlen« sein als die ursprüngliche, weil die Perlen wegen ihres Gewichtes in

geringerem Grad auf dem Drahtgewebe aufgesaugt werden und entweder zusammen mit dem Überschuß von Büscheln oder unter Verwertung ihrer höheren Geschwindigkeit oder mittels der Windseparation oder auf andere bekannte Weise von ihm ausgeschieden.und getrennt aufgesammelt werden.

Die endgültige Bildung der Formbeständigkeit, nachstehend Erhärtung genannt, kann auf verschiedene Weise erfolgen und richtet sich nach dem angewandten Bindemitteltyp, weil der in der Hitze erhärtende Typ und der Leimtyp nur Zufuhr von Wärme erfordern, während der thermoplastische Typ außerdem eine nachträgliche Abkühlung notwendig macht.

Ein für den Zweck besonders zweckmäßiges Bindemittel ist härtbares Phenolformaldehydharz, das den Fasern in wassergelösier Form zugesetzt wird, und zwar während ihres Schwebezustandes in der Luft bei dem Herstellungsprozeß, weil die teilweise eingetrocknete Stufe des Harzes, das so der Wollschicht einverleibt wird, vorzügliche, für den Zweck geeignete klebende Eigenschaften aufweist. Bei der nachfolgenden Aufteilung der Fasermasse wird in beiden Fällen die Verteilung des Bindemittels noch verbessert.

Beim Erhärten des Bindemittels richten sich die Bedingungen nach den Ansprüchen, die an das Endprodukt geslellt werden. Die Erhärtung kann mittels direkter Durchsaugung von warmer Luft oder von Dampf auf dem Drahtgewebeband erfolgen. Platten, bei denen eine unbedingt ebene Oberfläche nicht erforderlich ist, lassen sich ohne Einspannung, eventuell nach vorhergehender Pressung, erhärten. Platten mit zwei ebenen Flächen lassen sich dadurch herstellen, daß die Filzschicht nach dem Trennen von dem endlosen Drahtgewebeband mittels Preßluft unter Verwendung einer Trennplatte in einer geheizten Etagenpresse auf die endgültige Stärke zusammengepreßt wird.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich plaitenförmige Produkte in verschiedenen Dicken, bis zu papierdünnen Bändern, und mit den verschiedensten Raumgewichten, z. B. 60, 100, 300 oder 700 kg,m^:i und höher, herstellen. Wegen der Gleichrichtung der Fasern innerhalb der einzelnen Büschel erzielt man selbst mit sehr kleinen Bindemittelmengen eine vorzügliche mechanische Festigkeit, die bei weitem die Festigkeit der schon bekannten plattenförmigen Isoliermaterialien aus zusammengeklebten Mineralwollfasern übersteigt. Die Erzeugnisse können sich in dieser Beziehung mit harten Holzfaserplatten messen oder übertreffen sie sogar. Sie können als feuerhemmende Wandbekleidung innen wie außen verwendet werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Herstellen steifer und fester Platten oder Bänder aus Mineralwollfasern, da durch gekennzeichnet, daß ein Material aus Mineralwollfasern mit einem Zusatz, der eine gewisse Adhäsion unter den einzelnen Fasern erzeugt, einer mechanischen Aufteilung in solcher Weise unterworfen wird, daß Büschel entstehen, worin die einzelnen Fasern im Innern jedes Büschels annähernd parallel zueinander orientiert sind, und daß der Wolle nach dieser Aufteilung ein Bindemittel zugesetzt wird, falls der adhäsionserzeugende Zusatz kein Bindemittel ist, wonach das aufgeteilte Material zur einer Schicht gesammelt wird, in welcher die Orientierung der aus Einzelfasern bestehenden Büschel beliebig sein kann, und das Bindemittel, eventuell in Verbindung mit einer Pressung, erhärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflockerung des Mineralwollmaterials mittels mindestens einer rotierenden Borstenwalze erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der Auflockerung zu Büscheln und der Aufsammelung der Büschel auf einer Unterlage eine Abtrennung von Perlen erfolgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Büschel gegen die Unterseite eines Drahtgewebebandes aufgesaugt werden, wodurch abgetrennte Perlen entfernt werden.

5. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein wasserlösliches Phenolharz angewandt wird, das den Fasern in Verbindung mit ihrer Herstellung, während sie noch frei in der Luft schweben, aufgespritzt wird und im nicht ausgehärteten Zustand als adhäsionserzeugendes Mittel während der Aufteilung dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 934 395, 767 479,
342;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 021 781.

© 309 650/238 7.