DE102009008810A1 - Method for the treatment of mineral fiber, mineral fiber wool and mineral fiber flat structure with improved textile characteristics, comprises removing solid impurities such as slag particles from the mineral fiber and fiber wool - Google Patents
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Abstract
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.The Invention relates to methods of treatment of mineral fibers, mineral fiber wool or mineral fiber surfaces of the result preferably slag-free or slag-reduced and or pathogenic, fibrogen or carcinogenic fiber dust, which amplifies occur in textile processing, freed fibers and fabrics with improved textile properties.
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.inorganic synthetic fibers and fiber surfaces of mineral Raw materials, in particular based on metallurgical and non-metallurgical Slag and melting of natural rocks produced can be, due to manufacturing impurities such as For example, have slag particles. These impurities fall increasingly in the production of mineral fibers / mineral fiber wool in which, for example, the spin method, the Düsenblasverfahren or the Trommelschleuderblasverfahren be used. Further Impurities in the form of fiber dusts, some are harmful to health and pathogenic, fibrogenic or carcinogenic May have an effect, occur during further processing known textile processing technologies.
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.Next the limited textile processing properties lead such relatively rigid mineral fibers / mineral fiber wool Impurities to loss of strength in the mineral fiber surface and to reduced qualities in the use of such mineral fibers in, for example, fiber-reinforced and / or surface-reinforced Composite plastic surfaces in which the mineral fibers and or the textile-like fabrics evenly with an adapted matrix, usually a suitable synthetic one Reaction resin to be connected.
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.The The present invention is concerned with methods for Treatment of mineral fibers and / or mineral fiber surfaces, which the proportion of solid impurities in the form of particular slag particles eliminate or minimize. It will be the textile processing properties of such relatively rigid and brittle mineral fibers / mineral fiber wool improved and higher quality products, in particular in the form of mineral fiber yarns, mineral fiber hybrid yarns, mineral fiber surfaces and mineral fiber or mineral fiber surface reinforced Composite plastics, reported.
Der
Fachwelt ist bekannt, dass bei der Herstellung von beispielsweise
Basaltsteinwolle, gemäß der
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.According to the invention solved the problem by hammer mills or flail mills with tuned impactors or optionally liquid or gaseous injection jets an injection jet solidification plant on the treated Fibers / fiber surfaces act, resulting in the separation of unwanted Solids leads. With the invention Treatment is an improvement in flexibility and Volume of mineral fibers / mineral fiber wool joined, so that previously unused textile finishing technologies subsequently applied and high quality derived products, especially mineral fiber yarns, mineral fiber blended yarns, mineral fiber textile surfaces, mineral fiber and mineral surface reinforced composite plastics, can be produced.
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.Surprised It has been found that known mechanical crushers in the predominant but not exclusive embodiment hammer or flail mills, usually for comminuting the feedstock in areas of landfills, composting and recycling plants for the comminution of domestic, commercial, wood and paper wastes and car wrecks increasingly used be suitable in coordinated structural designs are.
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.Such Mill devices arranged vertically or horizontally Rotors are equipped with several hammers or mallets. The number and constructive embodiments of these impactors as well as the rotational speeds usually determine the degree of comminution in the form of an average particle size of the specified feed.
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.According to the invention the mill devices not for crushing the feed in a finer grain size with specific surface enlargement used, but for the separation and exploration of impurities, such as slag particles, for example, in basalt stone fiber wool or similar textile embodiments Basic inorganic fibers from mineral resources available are.
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.It is advantageous if the hammer / flail mill used is designed with movable and constructive, the cleaning material adapted, matched hammers / mallets. The movable percussion organs can also act as loose, for example spherical impact organs, on the treated mineral fibers, mineral fiber wool or mineral fiber surfaces. The adjustable mechanical impact intensity, the acting Zen centrifugal forces and the different material densities of the fibers and the slag particles cause the separation process. Depending on the requirement of the degree of cleaning, the separation process can be variably set in time and can be one-stage or multi-stage.
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.With the cleaning process takes place, according to the number and constructive Design of hammers / mallets or other beat organs, a targeted compression and texturierartige treatment of mineral fibers / mineral fiber wool and leads to an improvement in softness and areal volume. By improving the textile properties can now known textile process / solidification technologies are used, which were not previously provided.
Solche behandelten Mineralfasern/Mineralfaserwollen können aufgrund ihrer guten textilen Eigenschaften auch zu Mineralfasergarnen oder Mineralfasermischgarnen versponnen werden.Such treated mineral fibers / Mineralfaserwollen can due to their good textile properties also to mineral fiber yarns or Mineral fiber blended spun yarns.
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.It was found to be due to a fiber blend of mineral and synthetic fiber components in the mineral fiber blended yarn which have a Temperature exposure or exposure to temperature and pressure becomes and thereby a fixation of the mineral fiber shares the synthetic, meltable, primarily thermoplastic material shares takes place, contributes to a higher yarn strength. This effect can also only in the later textile surface to be triggered. The result is a higher solidified mineral fiber hybrid yarn or a mineral fiber hybrid surface with improved strength values. By additional, Selective pressure is structured, consolidated mineral fiber hybrid yarns or Mineralfaser hybrid surfaces produced. New are voluminous, solidified mineral fiber hybrid yarns with integrated different shrinking material components. By the action of temperature or temperature and pressure on the yarn or on the textile mineral fiber surface can, depending on the time of the shrinkage release, solidified and / or compacted mineral fiber yarns or solidified and or compacted mineral fiber surfaces.
Solche schrumpffähigen Mineralfasergarne-/flächen mit verdichtenden und stabilisierenden Eigenschaften sind besonders bei höhertemperaturbeständigen Textilflächen mit Polstereffekt von Bedeutung, beispielsweise bei Sitzbezügen in der Fahrzeugindustrie.Such shrinkable mineral fiber yarns / surfaces with compacting and stabilizing properties are special at higher temperature resistant textile surfaces with upholstery effect of importance, for example, seat covers in the vehicle industry.
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.The mineral fiber hybrid yarns according to the invention improved textile properties and effects of bulkiness and compaction with simultaneous yarn / surface consolidation can even without the use of slag-cleaned starting materials and with non-mineral starting materials.
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.The According to the invention of foreign substances cleaned and treated fibers / surfaces are also suitable for a uniform wetting with a suitable Matrix / reaction resin and use in fiber reinforced or surface-reinforced composite plastics.
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.A Another form of treatment of mineral fibers / mineral fiber surfaces is the use of injection jet devices, which originally to Solidification of textile fibers to fibrous materials are used.
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.Surprisingly it was found that it is possible with solid particles contaminated mineral fibers / mineral fiber surfaces from each other by separating these with pressurized liquid and or gaseous injection jets.
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.ever by type of mineral fiber / mineral fiber surface artwork, the Embodiment of the injection jet hardening plant for the treatment of the original material, in particular as regards the Working pressure, the number and shape of the injection jet nozzles, the structural design of the sieve drums / sieve belts, the number of solidification stages and consolidation sites the impurities in whole or in part by the pressurized and on the mineral fibers / mineral fiber surfaces to be treated vertically impinging injection jets and in filter systems Separated or alternatively upper side, lower side and or placed centrally in the mineral fiber surface. The Treatment according to the invention of such mineral fibers / mineral fiber surfaces also allows the separation or the surface bonding of the fibrous, carcinogenic, fibrogenic and phagocogenic Dust, which in the textile processing of Mineral fibers to mineral fiber surfaces often in reinforced form occur and thus the textile processing technologies limit.
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.Such dusty impurities are in the treatment by means of, for example, injection jets at the mineral fiber surface bound or with the injection jets in matched filter devices filtered out, so that the environment in the processing of such mineral fiber materials is not charged.
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.Interestingly, the mineral fiber surface itself can act as a filter surface during the treatment with injection jets, it is a "self-cleaning effect" achieved in which said fibrous impurities are bound in the treated mineral fiber surface and specifically for additional surface consolidation can be used.
Die flächenmäßige Integrierung solcher Verunreinigungen/Schadstoffe führt zu qualitativen Veränderungen, insbesondere hinsichtlich des Flächenvolumens, der Flexibilität und Festigkeit.The areal integration of such impurities / pollutants leads to qualitative changes, in particular in terms of areal volume, flexibility and strength.
Der erfindungsgemäße Separationsvorgang ist mit einer Reduzierung der Sprödigkeit solcher Mineralfasern/Mineralfaserflächen, daher mit einer Verbesserung der textilen Eigenschaften, verbunden.Of the inventive separation process is with a Reducing the brittleness of such mineral fibers / mineral fiber surfaces, therefore associated with an improvement in textile properties.
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.It is still possible by means of injection jets mineral fibers / mineral fiber surfaces to be treated beforehand on additional liquid-permeable, to place textile-like, porous auxiliary surfaces, around the distance associated with shot blasting treatment the impurities through these thin, liquid-permeable Filter out areas. Such for filtering the impurities one or both sides provided "auxiliary surfaces" can be designed so that these from the mineral fiber surface again removed and cleaned or, to stabilize the Total area, with the mineral fiber surface one permanent or at a later date optionally again enter releasable bond.
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.By proportionate synthetic, primarily thermoplastic fibers in the to be treated mineral fibers / mineral wool wool / mineral fiber surfaces or but through a targeted integration of one or more synthetic Surfaces in the mineral fiber surface to a surface composite it is possible to have very thin mineral fiber hybrid surfaces manufacture.
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.The listed methods for the treatment of mineral fibers, Mineral fiber wool or mineral fiber surfaces can be separate or combined with each other. Therefore, it is possible that the injection jet device mineral fibers or mineral fiber wool be presented, which already a cleaning treatment means For example, a flail mill were exposed.
Die erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren können kontinuierlich oder diskontinuierlich dem Herstellungsprozess der Mineralfasern/Mineralfaserwolle oder ähnlicher Ausführungsformen nachfolgend angeordnet sein.The Treatment methods according to the invention can continuous or discontinuous to the manufacturing process of Mineral fibers / mineral fiber wool or similar embodiments be arranged below.
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.A Improvement of the temperature and strength properties of such Mineral fibers / mineral fiber surfaces is achieved by that the mineral fibers, especially on a raw material basis of basalt rock, superficial with higher temperature resistant Sizing / matrix systems, preferably based on colloidal silica particles, coated.
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.Such superficially treated fibers or surfaces are high temperature resistant and cause that at temperatures of about 800-900 ° C, on, for example, basaltic stone fibers / basaltic stone fiber surfaces, the sizing / matrix film, based on higher temperature resistant Materials such as silicon compounds, the loss of strength of Basalt stone fiber is not made by ashing, but the crystallized out silicon-containing protective jacket assumes the strength properties, since silicon only melts at approx. 1500 ° C.
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.The high temperature resistant matrix systems can also for the improvement of fire safety of non-mineral Textile fibers / textile fiber surfaces are used, since the Crystallization of the silicon-containing sheaths and thus a Surface reinforcement / stiffening surface only when exposed to high temperatures and the textile Properties of textile fibers or textile surfaces before remain.
Ausführungsbeispiele gemäß der schematischen Darstellung:Embodiments according to the schematic representation:
Behandlungsverfahren für Mineralfasern, Mineralfaserwollen und Mineralfaserflächengebilden zur Entfernung von Verunreinigungen und Verbesserung der textilen Eigenschaftentreatment methods for mineral fibers, mineral wool wool and mineral fiber fabrics Removal of impurities and improvement of textile properties
Ausführungsbeispiel 1Embodiment 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.One Mineral fiber wool fleece of basaltic stone fibers is formed by that sucked in a chute basalt stone fibers and fleece-like be stored on a collecting conveyor. The basalt rock fiber wool is free of binders and contains about 5-8% Impurities in the predominant form of small Slag.
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.The Basalt stone wool is made continuously or via storage devices discontinuous, primarily pneumatic, a flail mill device supplied with several movable flails. by virtue of the different densities of slag pollutants and the Basalt stone wool, adjustable centrifugal forces, the movable and in number and form on the basalt stone wool adjusted slags, the slag particles of the basalt rock wool separated and disposed of.
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.The purified basalt rock wool has impurities of <0.5% and has a soft textile handle, which further processing, even in Mixture with other material components, according to known spinning or solidification technologies to semi-finished or finished products. The insulating and insulating properties become essential improved.
Ausführungsbeispiels 2Embodiment 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.One Mineral wool fleece, produced according to Example 1, becomes a centrifuge supplied in the same number or form or different loose impact organs in the primary execution of metal balls and, depending on the rotational speed of the centrifuge, in determinable intensity on the mineral fibers / mineral fiber wool act. The separation associated with the treatment process the slag particle from the mineral fibers also leads to a reduction in the brittleness of the treated mineral fibers.
Ausführungsbeispiel 3Embodiment 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.A made of basaltic stone mineral wool according to the Embodiment 1, is continuously a Injektionsstrahlverfestigungsanlage submitted. The unadorned and binder-free mineral fiber wool is in a width of 1.5 m of a multi-stage Injektionsstrahlverfestigungsanlage fed. Due to the pressurized injection jets, which act on the basalt stone fibers / Basaltsteinfaserwolle takes place the separation of the slag particles from the mineral fiber wool. With the treatment process is a reduction in brittleness basaltic stone fibers, basaltic rock fiber wool or mineral fiber textile surface connected. An optional surface hardening is adjustable.
Ausführungsbeispiel 4Embodiment 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.The manufactured and treated according to Embodiment 1, therefore freed of impurities, mineral fibers / mineral fiber wool are fed to a Injektionsstrahlverfestigungsanlage and treated with injection jets. With the area compression and surface consolidation takes place a reduction in brittleness.
Ausführungsbeispiel 5Embodiment 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.A according to the embodiment 3 performed treatment mineral fibers / mineral fiber wool, mineral fiber surface takes into account the reuse of impurities in the form that the slag particles, through targeted adjustment the plant parameter of the injection jet hardening plant, optionally incorporated into the mineral fiber surface and or to the Outside of the mineral fiber surface are placed.
Ausführungsbeispiel 6Embodiment 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.mineral fibers or mineral fiber surfaces made of inorganic synthetic fibers based on mineral raw materials, in particular in the form of glass, slag, rock, quartz or ceramic fibers, based on manufacturing processes such as drum spin / blow molding, nozzle blow molding, Nozzle drawing and spin coating processes become direct or indirectly submitted to injection jet hardening. The pressurized liquid, and or gaseous Injection jets act on the fibers or the sheet-like Form and improve, by reducing the brittleness, the textile properties of the treated fibers / surfaces. To stabilize the treated mineral fiber surfaces By means of injection jets, water permeable, textile Auxiliary surfaces integrated procedurally and optionally after injection jet treatment of the mineral fiber surface removed or left in the composite. The mainly textile auxiliary surfaces can be wholly or partly consist of thermoplastic material shares and in conjunction with the treated mineral fiber surface as a mineral fiber hybrid composite be designed for further processing.
Ausführungsbeispiel 7Embodiment 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.To Embodiment 3 prepared basaltic stone fibers / Basaltsteinfaserwollen are fed to an injection jet hardening plant, wherein first the filing of the materials to be treated takes place on a water-permeable auxiliary surface and the impurities to be separated, in the predominant form of slag particles, through the auxiliary textile surface, in the special but not exclusive design a single or multi-ply nonwoven fabric, are filtered out.
Ausführungsbeispiel 8Embodiment 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.To Embodiment 7 treated mineral fibers / Mineralfaserwollen be on a textile-like auxiliary surface in the execution of a hydroentangled nonwoven fabric evenly applied and a 3-stage Injektionsstrahlverfestigungsanlage fed. The plant process parameters are chosen that incorporation of the mineral fibers / Mineralfaserwollen in the Auxiliary surface and a mineralfaserflächenverstärkter Composite is reported.
Ausführungsbeispiel 9Embodiment 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.A treated according to Example 8 surface is designed so that the single or multi-layer auxiliary surfaces defined incorporated into the mineral fiber surface and separated by the injection jet hardening by known methods again from the mineral fiber surface. Depending on the configuration of the auxiliary surfaces, these can also serve to reduce or distribute the impact energy of the injection jets acting on the mineral fiber surface. With the separation process of the auxiliary surfaces of the mineral fiber surface is an influenceable surfaces structuring and surface enlargement. This process of the treatment to improve the textile properties can be done on one or both sides and also be carried out in non-mineral starting materials.
Ausführungsbeispiel 10Embodiment 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.A produced according to Embodiment 3 and by injection jets treated mineral fiber surface is characterized that the plant process parameters are chosen so that in the treatment of brittle mineral fibers / mineral fiber wool with injection jets no pathogenic, fibrogenic and / or carcinogenic acting fiber dusts affect the environment, since these bound by the liquid injection jets and in the treated mineral fiber surface are incorporated.
Die Mineralfaserfläche wirkt als selbstfilternde Fläche und ist durch eine hohe Weichheit und Flexibilität charakterisiert.The Mineral fiber surface acts as a self-filtering surface and is characterized by a high softness and flexibility.
Ausführungsbeispiel 11Embodiment 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.A treated according to embodiment 3 basalt stone fiber surface having a basis weight of 150 g / m 2 and a thickness of 1.5 mm is uniformly provided with a matrix, in the execution of a reaction resin, and processed by injection molding to a mineral surface reinforced composite plastic.
Ausführungsbeispiel 12Embodiment 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.A produced and treated according to Embodiment 1 Mineral fiber wool is provided with a matrix and after the prepreg / autoclave process in a closed container under the influence of temperature and pressure to a nineralfaserverstärkten composite hardened.
Ausführungsbeispiel 13Embodiment 13
Nach Ausführungsbeispiel 1 hergestellte und behandelte Mineralfasern werden nach dem OE-Spinnverfahren zu einem Mineralfasergarn versponnen.To Embodiment 1 prepared and treated mineral fibers are spun by the OE spinning process to a mineral fiber yarn.
Ausführungsbeispiel 14Embodiment 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.To Embodiment 1 prepared and treated mineral fibers preferably containing more than 30% of non-mineral, spun synthetic fibers into a hybrid yarn, which by a further improvement of the yarn volume and yarn softness is marked.
Ausführungsbeispiel 15Embodiment 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.One Hybrid yarn produced according to the embodiment 14 contains thermoplastic components in the form of fibers or other functional / active ingredients. Due to temperature effect on the to spinnable material or on the yarn before, while or after the processing, come the fusible material components functionally used for fixing the mineral fibers in the yarn. With the bonding of mineral and non-mineral fiber components is an increase in strength of the mineral hybrid fiber yarn connected.
Ausführungsbeispiel 16Embodiment 16
Ein nach Ausführungsbeispiel 15 hergestelltes Mineralhybridgarn wird durch zusätzliche Druckeinwirkung auf das noch teilweise plastifizierte Hybridgarn gezielt strukturiert und zusätzlich verfestigt.One Mineral hybrid yarn produced according to Embodiment 15 is due to additional pressure on the still partially plasticized hybrid yarn structured and additionally solidified.
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.It is possible the treatment method for the hybrid yarn production due to temperature or pressure only after processing to make a textile fabric. The solidification is optional with deformations or superficial Structures connected.
Ausführungsbeispiel 17Embodiment 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.One Mineral fiber hybrid yarn produced according to Example 15-16 contains equal or different shrinking material components. By the effect of temperature on the mineral fiber hybrid yarn, during or after hybrid yarn production occurs Burst effect of mineral fiber hybrid yarn, which with a yarn compaction and Strength increase is connected. By additional Pressure on the hybrid yarn can be interesting Mineral fiber effect yarns are produced.
Ausführungsbeispiel 18Embodiment 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.One Mineral fiber hybrid yarn in the material composition according to the embodiment 17 is first processed into a textile surface. By Influence of temperature or temperature and pressure on the mineral fiber hybrid surface becomes the shrinkage of the proportionate shrinkable components triggered in the area, leaving a voluminous, compacted and higher-solidified textile surface is formed.
Ausführungsbeispiel 19Embodiment 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.A mineral fiber hybrid yarn in the material composition of Embodiment 17 is selectively used as a sewing or quilting yarn wise temperature-resistant padded surfaces processed. Due to the effect of temperature on the stitched pad surfaces, the shrinkage of the shrinkable material components in the mineral fiber hybrid yarn is triggered, which is associated with a hybrid yarn volume increase with simultaneous surface densification and thus an enhancement of the cushioning effect.
Ausführungsbeispiel 20Embodiment 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.The produced according to the embodiments 1-19 and treated mineral fibers, mineral fiber wool, mineral fiber surfaces, especially but not exclusively based on basaltic stone fibers, become superficial with a higher temperature resistant Sizing / matrix, mainly based on silicon compounds, Mistake. By such superficial treatments is it possible an occurring strength loss of basaltic stone fibers counteract by incineration at about 900 ° C. There Silicon only melts at about 1500 ° C, the superficial effect applied matrix strength-stabilizing and allows so the use of inexpensive producible mineral fibers in higher temperature resistant semi-finished products and end products.
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