AT525281B1 - Verfahren zur Herstellung eines Faservliesprodukts aus Mineralfasern - Google Patents

Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Faservliesprodukts aus Mineralfasern, bei dem die Mineralfasern zur Ausbildung eines Mineralfaserstroms in einem gasförmigen Trägermedium suspendiert sind, der Mineralfaserstrom durch einen Bindemittelbenetzungsbereich (7) geleitet wird, in dem die Mineralfasern mit einem Bindemittel benetzt werden, und die benetzten Mineralfasern zu einem Faservlies verarbeitet werden, wird der Mineralfaserstrom vor dem Erreichen des Bindemittelbenetzungsbereichs (7) wenigstens einem Trennungsschritt zur Abtrennung von Fremdpartikeln unterworfen. Der Mineralfaserstrom wird stromabwärts des Bindemittelbenetzungsbereichs (7) auf ein gasdurchlässiges Ablegeband (9) gerichtet, auf dem die Mineralfasern gesammelt werden, und die auf dem Ablegeband (9) gesammelten Mineralfasern werden vom Ablegeband (9) abgetragen und zur Ausbildung des Faservlieses durch einen Austragsspalt (17) gedrückt.

Description

Beschreibung

[0001] Verfahren zur Herstellung eines Faservliesprodukts aus Mineralfasern, bei dem die Mineralfasern zur Ausbildung eines Mineralfaserstroms in einem gasförmigen Trägermedium suspendiert sind, der Mineralfaserstrom durch einen Bindemittelbenetzungsbereich geleitet wird, in dem die Mineralfasern mit einem Bindemittel benetzt werden, und die benetzten Mineralfasern zu einem Faservlies verarbeitet werden.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von mineralischen Schmelzen für die Produktion von Mineralfaserprodukten bekannt. Die Mineralfaserprodukte, insbesondere Mineralwolle, wie z.B. Steinwolle oder Glaswolle, bestehen aus glasig erstarrten anorganischen Mineralfasern, die mit Hilfe eines Schmelzprozesses hergestellt werden. In diesem Schmelzprozess werden geeignete Rohstoffe geschmolzen und anschließend die derart entstandene Schmelze in einem Zerfaserungsaggregat zerfasert. Das Zerfasern der Schmelze erfolgt beispielsweise in einem sogenannten Zieh-, Schleuder- oder Blasverfahren. Unmittelbar nach dem Zerfasern werden die Mineralfasern entweder tröpfchenweise mit Bindeund/oder Imprägniermitteln benetzt oder erhalten einen Uberzug aus Binde- und/oder Imprägniermitteln, so dass sie nachfolgend punktweise miteinander verbindbar sind. Die auf diese Weise behandelte Fasermasse kann nachfolgend aufgesammelt, verformt und die resultierende Struktur durch Aushärtung der Bindemittel fixiert werden.

[0003] Zur Herstellung von Steinwolle-Dämmstoffen werden Gesteine, wie z.B. Basalt, Diabas, Kalkstein und/oder Dolomit erschmolzen. Das Einschmelzen erfolgt in der Regel in Kupol- oder Schachtöfen, denen das grobstückige Rohmaterial zusammen mit grobstückigem Koks als Primärenergieträger aufgegeben wird. Der Verbrennungsprozess der Primärenergieträger erzeugt Temperaturen von maximal 1.500°C, wodurch die schmelzbaren Bestandteile des Rohmaterials schmelzflüssig werden und auf den Boden des Ofens absinken, wo die Schmelze abgestochen bzw. abgelassen wird.

[0004] Alternativ kann der Schmelzprozess auch in einem Induktionsofen vorgenommen werden.

[0005] Der Einsatz des Gesteins, insbesondere Basalt in dem Schmelzprozess soll möglichst so erfolgen, dass eine homogene Schmelze bestimmter chemischer Zusammensetzung entsteht, deren Viskosität und Kristallisationsverhalten eine störungsfreie Verarbeitung im Zerfaserungsaggregat erlauben und nur zu geringem Ausschuss führen.

[0006] Wie in der DE 19507643 A1 beschrieben besteht hierbei jedoch das Problem, dass mit dem Basalt die darin enthaltenen hochschmelzenden Verunreinigungen in den Ofen gelangen. Die hochschmelzenden Verunreinigungen können unter den herkömmlichen Ofenbedingungen während des Schmelzprozesses entweder nicht erschmolzen werden oder bilden in der Schmelze eine flüssige, mit dem Rest nicht mischbare Phase aus, die beim Abkühlen feste Partikel ausbildet. Wenn die heißen Partikel in die Sammelkammer gelangen, so kühlen sie auf Grund ihres hohen Wärmeinhaltes nicht im gleichen Maße ab wie die Mineralfasern, so dass sie im heißen Zustand in die Mineralwolle und schließlich bis in das Fertigprodukt gelangen können. Sind die heißen Partikel bzw. Einschlüsse einmal in ein Mineralwollevlies eingebettet, so kühlen sie nur langsam aus, weil die umgebende Mineralwolle einen Wärmedämmstoff darstellt, der die Abfuhr der Wärmeenergie erschwert. Des weiteren erhöhen die in der Mineralwolle enthaltenen Partikel die Wärmeleitfähigkeit und verringern daher den Dämmwert.

[0007] Eine weitere Herausforderung liegt in der Weiterverarbeitung der mit Bindemittel versehenen Fasermasse zu einem Faservliesprodukt, wie z.B. einer Fasermatte definierter Dichte und definierter Abmessungen. Beim Stand der Technik wird die mit dem Bindemittel benetzte Fasermasse auf einem Förderband gesammelt und als Endlosvlies mit unregelmäßiger Dichte und Dicke bereitgestellt. Das Endlosvlies wird danach mit Hilfe einer pendelnd aufgehängten Fördereinrichtung quer über eine weitere Fördereinrichtung abgelegt, was die Herstellung einer aus einer Vielzahl von schräg aufeinander liegenden Einzellagen bestehenden endlosen Faserbahn ermöglicht. Die erhaltene Faserbahn weist daher eine inhomogene Dichte und kein definierte geo-

metrische Form auf. Es sind daher weitere aufwändig Schritte erforderlich, um ein Faservliesprodukt mit definierter Dichte und definierten Aomessungen zu erhalten.

[0008] Der Stand der Technik zur vorliegenden Erfindung wird weiters durch die Dokumente AT 242931 B, EP 0 522 308 A1 sowie CH 340435 A gebildet.

[0009] Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren zur Herstellung eines Faservliesprodukts aus Mineralfasern dahingehend zu verbessern, dass die oben genannten Nachteile überwunden werden können. Insbesondere soll es mit geringerem Aufwand möglich sein, ein homogenes Endprodukt mit definierter Dichte zu erhalten, bei dem zudem die Anzahl der aus einem unvollständigen Schmelzprozess kommenden Partikel bzw. Einschlüsse minimiert ist.

[0010] Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem Verfahren der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass der Mineralfaserstrom vor dem Erreichen des Bindemittelbenetzungsbereichs wenigstens einem Trennungsschritt zur Abtrennung von Fremdpartikeln unterworfen wird, dass der Mineralfaserstrom stromabwärts des Bindemittelbenetzungsbereichs auf ein gasdurchlässiges Ablegeband gerichtet wird, auf dem die Mineralfasern gesammelt werden, und dass die auf dem Ablegeband gesammelten Mineralfasern vom Ablegeband abgetragen und zur Ausbildung des Faservlieses durch einen Austragsspalt gedrückt werden.

[0011] Die Erfindung geht somit von dem bisherigen Weg ab, die Mineralfasern unmittelbar nach dem Zerfasern mit dem Bindemittel zu benetzen, sondern sieht dazwischen einen Trennungsschritt vor, in dem Fremdpartikel aus dem Mineralfaserstrom entfernt werden. Unter Fremdpartikeln werden hierbei insbesondere partikelförmig erstarrte Teilchen verstanden, die aus hochschmelzenden und daher unvollständig erschmolzenen Verunreinigungen des verwendeten Gesteinsmaterials entstehen. Diese Verunreinigungen erstarren meist zu rundlichen, insbesondere kugelförmigen Partikeln, die innerhalb der Fasermasse Inhomogenitäten ausbilden. Die Benetzung der Mineralfasern mit Bindemittel erfolgt erst nach dem Trennungsschritt, und zwar in einem Bindemittelbenetzungsbereich, der in Strömungsrichtung des Mineralfaserstroms unmittelbar vor dem Ablegeband angeordnet ist, auf dem die benetzten Mineralfasern gesammelt werden. Dadurch, dass die Benetzung der Mineralfasern nicht im Stadium der Zerfaserung der mineralischen Schmelze erfolgt, sondern im Stadium der Vliesbildung, werden die Bindemittelverluste („Overspray“) erheblich reduziert.

[0012] Die Vliesbildung erfolgt erfindungsgemäß dadurch, dass der Mineralfaserstrom auf ein gasdurchlässiges Ablegeband gerichtet wird, auf dem die Mineralfasern gesammelt werden, worauf die auf dem Ablegeband gesammelten Mineralfasern vom Ablegeband abgetragen und zur Ausbildung des Faservlieses durch einen Austragsspalt gedrückt werden. Bevorzugt wird dabei auf der Rückseite des gasdurchlässigen, insbesondere luftdurchlässigen, Ablegebands ein Unterdruck erzeugt, welcher die Mineralfasern an das Ablegeband saugt. Je mehr Mineralfasern an einer bestimmten Stelle des Ablegebands gesammelt wurden, desto geringer ist der Gasdurchtritt an dieser Stelle. Dieser Effekt führt dazu, dass der Mineralfaserstrom tendenziell dorthin geleitet wird, wo noch ein guter Gasdurchtritt durch das Ablegeband möglich ist, sodass ein sich selbst regulierender Prozess erzeugt wird, der sicherstellt, dass die Mineralfasern gleichmäßig auf dem Ablageband verteilt werden. Dies führt zur Ausbildung einer Faserschicht mit gleichmäßiger Dicke und Dichte. Folglich wird auch das durch Abtragen der Faserschicht vom Ablegeband und Hindurchdrücken der Fasermasse durch einen Austragsspalt erzeugte Faservlies eine homogene Dichte aufweisen.

[0013] Hinsichtlich der Abtrennung von Fremdpartikeln sieht eine bevorzugte Ausbildung der Erfindung vor, dass der Trennungsschritt das Durchleiten des Mineralfaserstroms durch einen Massenkraftabscheider, vorzugsweise einem Zyklonabscheider, umfasst.

[0014] Besonders bevorzugt erfolgt eine zweistufige Abtrennung von Fremdpartikeln, wobei der Trennungsschritt in der zweiten Stufe das Durchleiten des Mineralfaserstroms durch einen Trägheitsabscheider umfasst, in dem der Mineralfaserstrom vorzugsweise um einen schräg zur Anströmrichtung angeordnete Platte geleitet wird, an der die Fremadpartikel abprallen.

[0015] Hinsichtlich des Sammelns von mit Bindemittel benetzten Mineralfasern am Ablegeband

kann bevorzugt so vorgegangen werden, dass das Ablegeband als umlaufendes Band ausgebildet ist und kontinuierlich umlaufend bewegt wird. Dies gewährleistet eine kontinuierliche Verfahrensführung, bei der kontinuierlich neue, noch nicht mit Mineralfasern versehene Bandabschnitte in den Mineralfaserstrom hineinbewegt und bereits mit Mineralfasern belegte Bandabschnitte kontinuierlich aus dem Mineralfaserstrom herausbewegt werden. Dadurch, dass das Ablegeband als umlaufendes Band ausgeführt ist, wird das Ablegeband im Kreislauf geführt, sodass das Band nach dem Abtragen der Mineralfasern rückgeführt und wiederverwendet werden kann.

[0016] Das Abtragen der Mineralfasern erfolgt bevorzugt derart, dass die am Ablegeband gesammelten Mineralfasern mittels wenigstens einer vorzugsweise um eine Drehachse rotierenden Abstreifschaufel vom Ablegeband abstreift und in Richtung des Austragsspalt transportiert werden. Dabei können vorzugsweise auch drei oder vier Abstreifschaufeln an einer rotierenden Welle angeordnet werden. Die Drehachse der rotierenden Welle bzw. der darauf angebrachten Abstreifschaufel(n) verläuft hierbei bevorzugt parallel zur Ebene des Ablegebands, wobei das Ablegeband im Bereich des Abstreitmechanismus bevorzugt eine Tangentialebene an die von der AuBenkante der Abstreifschaufel(n) gebildete zylindrische Hüllfläche bildet.

[0017] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung kann dem Ablegeband eine walzenartige rotierende Bürste zugeordnet werden, die der Abstreifschaufel in Transportrichtung nachgeordnet ist. Die Bürste dient dazu, ggf. verbleibende Mineralfasern sowie Bindemittel vom Ablegeband zu entfernen, bevor das Ablegeband in den Mineralfaserstrom zurückgeführt wird.

[0018] Um ein Faservlies mit definierten Aomessungen zu erhalten, wird bevorzugt derart vorgegangen, dass die Mineralfasern während des Transports zum Austragsspalt komprimiert werden. Die vom Ablegeband abgestreiften Mineralfasern werden somit durch einen Kanal gedrückt, der am Ausgang den Austragsspalt aufweist, welcher den Querschnitt des Faservlieses definiert.

[0019] Besonders bevorzugt kann die Spaltbreite des Austragsspalts hierbei verändert werden, um unterschiedliche Komprimierungsgrade und/oder Abmessungen des Faservlieses zu erhalten. Die Veränderung der Spaltbreite kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine den oben genannten Kanal begrenzende Wand verstellbar, insbesondere schwenkbar angeordnet ist, Sodass beispielsweise ein zum Austragsspalt konvergierender Querschnittsverlauf des Kanals, ein gleichbleibender oder ein divergierender Verlauf eingestellt werden kann, wodurch der Verdichtungsgrad des Faservlieses veränderbar ist.

[0020] Das aus dem Austragsspalt kommende Faservlies kann in nachgeschalteten thermischen und/oder mechanischen Einrichtungen in an sich bekannter Weise bearbeitet werden, um Dämmstoffe in Form von Bahnen, Platten, Formkörpern oder dergleichen herzustellen. Beispielswiese kann die so erhaltene Faserbahn in einem Härteofen fixiert werden. Im Härteofen wird die endlose Faserbahn zwischen zwei Druckbändern oder zwischen Walzen verdichtet und erwärmt. Durch die Wärmeenergie wird die Faserbahn mit den darin enthaltenen Bindemitteln erwärmt, sodass in der Faserbahn vorhandene Feuchtigkeit ausgetrieben wird und das Bindemittel aushärtet. Abschließend wird die auf diese Art und Weise erhaltene Fasermatte an ihren seitlichen Rändern beschnitten und in Dämmmaterialelemente der gewünschten Größe zerteilt.

[0021] Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das aus dem Austragsspalt kommende Faservlies zur Ausbildung von Faservliesabschnitten abgelängt wird und die Faservliesabschnitte in Transportrichtung des Transportbands hintereinander und in mehreren Lagen übereinander auf dem Transportband abgelegt werden.

[0022] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

[0023] In Fig. 1 ist eine Faservlieserzeugungsvorrichtung 1 dargestellt, in den über den Kanal 2 ein Mineralfaserstrom eingetragen wird. Der Mineralfaserstrom wird zunächst durch einen Zyklonabscheider 3 geleitet, in dem Fremdkörper, insbesondere größere Partikel von den feinen Mineralfasern getrennt werden. Der von den Fremdkörpern zumindest teilweise befreite Mineralfaserstrom tritt entsprechend dem Pfeil 4 aus dem Zyklonabscheider 3 aus und in eine Strömungskammer 5 ein. In der Strömungskammer 5 wird der Mineralfaserstrom auf eine Platte 6 geleitet,

wobei die leichten Mineralfasern mit dem Gasstrom entsprechend der strichlierten Linie um die Platte 6 herumgeleitet werden, wohingegen trägere Partikel auf die Platte 6 auftreffen, entlang dieser herabfallen und unten gesammelt werden. Dadurch wird eine zusätzliche Abtrennung von Fremdkörpern erreicht.

[0024] Danach gelangt der Mineralfaserstrom in einen Bindemittelbenetzungsbereich 7, in dem die Mineralfasern mit einem aus einem Bindemittelvernebler 8 austretenden Bindemittelnebel in Kontakt gebracht werden. Die solcherart mit Bindemittel versehenen Mineralfasern werden nun an ein luftdurchlässiges, umlaufendes Ablegeband 9 gesaugt und legen sich dort ab, während der Gasstrom in den vom Ablegeband umschlossenen Raum 10 gelangt und über die Öffnung 11 abgezogen wird. Der für die Strömung der Mineralfasern vom Zyklonabscheider 3 durch die Strömungskammer 5, den Bindemittelbenetzungsbereich 7 und das Ablegeband 9 erforderliche Druckunterschied wird von einem an die Offnung 11 angeschlossenen Sauggebläse erzeugt.

[0025] Das Ablegeband 9 wird in Richtung des Pfeils 12 im Kreis bewegt, während die Mineralfasern abgelegt werden. Dadurch entsteht am umlaufenden Ablegeband 9 eine gleichmäßige Mineralfaserschicht, die von um die Drehachse 13 rotierend angetriebenen Abstreifschaufeln 14 abgekratzt werden. Die Drehrichtung der Abstreifschaufeln ist durch den Pfeil 15 gekennzeichnet, sodass ersichtlich ist, dass die abgestreiften Mineralfasern in einen Kanal 16 gedrückt und dort in Richtung zu einem Austragsspalt 17 gedrückt werden. Durch eine schwenkbar gehaltene Kanalwand 18 kann die Breite des Austragsspalts 17 stufenlos verstellt werden, um dadurch unterschiedliche Verdichtungsgrade und Dimensionen des aus dem Austragsspalt 17 austretenden Faservlieses einzustellen.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung eines Faservliesprodukts aus Mineralfasern, bei dem die Mineralfasern zur Ausbildung eines Mineralfaserstroms in einem gasförmigen Trägermedium suspendiert sind, der Mineralfaserstrom durch einen Bindemittelbenetzungsbereich (7) geleitet wird, in dem die Mineralfasern mit einem Bindemittel benetzt werden, und die benetzten Mineralfasern zu einem Faservlies verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Mineralfaserstrom vor dem Erreichen des Bindemittelbenetzungsbereichs (7) wenigstens einem Trennungsschritt zur Abtrennung von Fremdpartikeln unterworfen wird, dass der Mineralfaserstrom stromabwärts des Bindemittelbenetzungsbereichs (7) auf ein gasdurchlässiges Ablegeband (9) gerichtet wird, auf dem die Mineralfasern gesammelt werden, und dass die auf dem Ablegeband (9) gesammelten Mineralfasern vom Ablegeband (9) abgetragen und zur Ausbildung des Faservlieses durch einen Austragsspalt (17) gedrückt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennungsschritt das Durchleiten des Mineralfaserstroms durch einen Massenkraftabscheider (3), vorzugsweise einem Zyklonabscheider, umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennungsschritt das Durchleiten des Mineralfaserstroms durch einen Trägheitsabscheider umfasst, in dem der Mineralfaserstrom vorzugsweise um einen schräg zur Anströmrichtung angeordnete Platte (6) geleitet wird, an der die Fremdpartikel abprallen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ablegeband (9) als umlaufendes Band ausgebildet ist und kontinuierlich umlaufend bewegt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die am Ablegeband (9) gesammelten Mineralfasern mittels wenigstens einer vorzugsweise um eine Drehachse rotierenden Abstreifschaufel (14) vom Ablegeband (9) abstreift und in Richtung des Austragsspalt (17) transportiert werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mineralfasermasse während des Transports zum Austragsspalt (17) komprimiert werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbreite des Austragsspalts (17) veränderbar ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Austragsspalt (17) kommende Faservlies auf ein Transportband abgelegt und in einem Ofen getrocknet und gehärtet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das aus dem Austragsspalt (17) kommende Faservlies zur Ausbildung von Faservliesabschnitten abgelängt wird und die Faservliesabschnitte in Transportrichtung des Transportbands hintereinander und in mehreren Lagen übereinander auf dem Transportband abgelegt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen