-
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.