DE1240635B

DE1240635B - Verfahren zur Bindung von Silikatfasern, insbesondere Glas- oder Mineralwolle u. dgl.

Info

Publication number: DE1240635B
Application number: DE1962G0034072
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing A Wittmoser
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1962-01-20
Filing date: 1962-01-20
Publication date: 1967-05-18

Description

Verfahren zur Bindung von Silikatfasern, insbesondere Glas- oder Mineralwolle u. dgl. Poröse und elastische Vliese oder Filze aus Glas-oder Mineralfasern sind geschätzte Werkstoffe zur Kälte-, Wärme- und Schallisolierung sowie in der Filtertechnik. Für die Herstellung solcher Verbände aus Fasern und einem sie verbindenden Mittel sind daher zahlreiche Verfahren und Klebe- oder Bindemittel bekannt.
So hat man Faservliese nach ihrer Bildung mit einem flüssigen Bindemittel getränkt, den überschuß z. B. durch Pressen, Absaugen, Abschleudern u. dgl. entfernt und den Faserverband schließlich gegebenenfalls einer Wärmebehandlung unterzogen, die der Trocknung und/oder der Aushärtung des Bindemittels diente. Solche flüssigen Bindemittel sind z. B. Asphalt- oder Bitumenschmelzen oder häufiger Kunstharzlösungen oder Dispersionen, meist in Wasser, wobei man warmhärtbare Kunstlanze, z. B. Phenol-Formaldehvd-Vorkondensate u. dgl. wegen ihrer thermischen Beständigkeit bevorzugt hat. Dieses Verfahren erfordert sehr hohen Aufwand an Bindemittel, da die Fasern auf ihrer gesamten Oberfläche mit einem Bindemittelfilm überzogen werden, wogegen im Idealfall nur an den Knoten- oder Berührungspunkten der Fasern ein Bindemitteltröpfchen vorhanden zu sein brauchte.
Es ist weiter bekannt, den Silikatfasern solche Bindemittel auf dem Weg vom Ort ihrer Bildung zum Ort der Vliesbildung beizugeben, z. B. durch Einsprühen von Bindemittelpulvern, -lösungen oder -dispersionen in einen Faserstrom. Auf diesem Weg läßt sich zwar gegenüber dem Tränkverfahren eine Einsparung an Bindemittel erreichen, allerdings mit dem Nachteil einer weniger gleichmäßigen Verteilung des Bindemittels. Von der vorstehend erwähnten »idealen« Bindemittelverteilung ist auch dieses Verfahren noch weit entfernt, da die Fasern ebenfalls zwischen den Berührungspunkten Bindemittel aufweisen.
Ferner hat man bereits versucht, thermoplastische Fasern ohne Anwendung von Bindemitteln zu verbinden. Sowohl bei Kunststoffasern wie auch bei Silikatfasern läßt man dazu auf ein bereits gebildetes Faservlies, gegebenenfalls unter Zusammendrücken, Wärme einwirken, z. B. mittels Hochfrequenzerhitzung oder Durchleiten heißer Gase u. ä., damit die Fasern miteinander verkleben. Da Silikatfasern bei normaler Temperatur aus einem Hochfrequenzfeld nur sehr wenig Energie aufnehmen und in Wärme verwandeln können, hat man diesem Nachteil durch Zusatz von Metallpulver u. dgl. abzuhelfen. @7ersucht. Während das Verschweißen der thermc )lastischen Kunststoffasern erfolgreich verwendet wird (»unwoven fabrics«), konnte es sich bei Silikatfasern nicht einführen, da den Erzeugnissen die meist notwendige Elastizität abgeht.
Schließlich ist es auch bekannt, Glasfasern durch Metalle zu einem Verband zu vereinigen. Man geht so vor, daß man Glasfäden im heißen Zustand unmittelbar nach ihrer Bildung durch eine geeignete Metallschmelze zieht. Diese Behandlung führt zu Glasfäden, deren ganze Oberfläche mit erstarrten Metalltröpfchen gesprenkelt ist. Bei Verwendung weicher Metalle, wie Blei u. dgl., kann man einen Verband erhalten, in dem der einzelne Faden besonders scheuerfest sein soll. Man hat derartige Glasfäden auch bereits zu Strängen, Litzen usw. vereinigt, indem ein Fadenbündel unter Druck so hoch erwärmt wird, daß die an jedem Faden haftenden Metallperlen wieder aufschmelzen und miteinander »verlötet« werden. Dieses Verfahren ist naturgemäß nur bei endlosen Glasfäden möglich.
Ferner ist es durch die Auslegeschrift 1048 817 bekannt, hochschmelzende anorganische Fasern, wie Basalt- oder Metallfasern, mit niedriger schmelzenden, gegebenenfalls faserförmigen Glas- oder Metallteilchen zu verbinden, indem man das Gemisch in einer Presse auf eine Temperatur zwischen dem Erweichungsbereich der Bindemittelteilchen und dem der hochschmelzenden Fasern erhitzt. Jedoch wird auch bei diesem Verfahren ein weit höherer Anteil an Bindemittel benötigt, als das der Fall wäre, wenn das Bindemittel nur an den Kreuzungspunkten der hochschmelzenden Fasern anwesend wäre.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, unter Vermeidung der obenerwähnten Nachteile aus Silikatfasern, insbesondere Glas- oder Mineralwolle, hochporöse und elastische Vliese zu schaffen, bei denen tatsächlich nur an den Verknüpfungspunkten der Fasern im Verband Bindemittel vorhanden ist, das auf erfindungsgemäße Weise höchst möglich ausgenutzt wird, und zwar zum Verkleben des Faserverbandes und zur unmittelbaren Aufnahme von Kräften.
Zu diesem Zweck besteht die Erfindung darin, daß die gemeinsam zu einem Vlies oder Filz abgelagerten Silikatfasern und- Bindemittel stoßartig und derart erwärmt werden, daß das Bindemittel in überwiegend an den Kreuzungsstellen der Silikatfasern angeordnete Tröpfchen umgewandelt wird.
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung soll die Erwärmung durch hochfrequente Wechselfelder erfolgen.
Als Bindemittel für dieses Verfahren nach der Erfindung eignen sich alle für diesen Zweck bekannten Mittel, insbesondere warmhärtbare Kunststoffe, z. B. Phenol-Formaldehyd-Vorkondensate oder auch thermoplastische Kunststoffe, vorzugsweise in Rammwidriger Einstellung, ferner niedrigschmelzende Metalle, wie Blei, Aluminium, Messing, Kupfer, Zinn, Eisen u. dgl., alle jeweils in Faserform. Solche faserförmigen Werkstoffe sind größtenteils im Handel erhältlich.
Nach einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung soll die Bildung eines Vlieses aus kurzen Silikatfasern (»Wolle«) und den Bindemittelfasern gleichzeitig erfolgen. Dazu kann man nahe der die Silikatfasern erzeugenden Vorrichtung, z. B. einer Blasdüse, die handelsüblichen Bindemittelfasern in einem gemeinsamen Sammelschacht einführen, z. B. durch Einblasen. Am unteren Ende dieses Schachts bildet sich aus beiden Faserarten ein Vlies, das durch eine Fördereinrichtung, z. B. ein Fließband u. dgl., als fortlaufende Faserstoffbahn abgeführt wird. Mit Hilfe einer an sich bekannten Heizeinrichtung, z. B. Hochfrequenzleitung, Durchleiten heißer Gase und ähnliche Maßnahmen, werden dann die in der Faserstoffbahn enthaltenden Bindemittelfasern so hoch erhitzt, daß sie erweichen und mit den Silikatfasern an den Berührungsstellen verkleben bzw. verschweißen. Diese Bindung unterstützt man zweckmäßig in üblicher Weise durch eine geringe Pressung des Faservlieses.
Verwendet man erfindungsgemäß als Bindemittelfasern ein Metall, das höher schmilzt bzw. erweicht als die Silikatfaser, so empfiehlt es sich, die zur Bindung führende Erwärmung durch ein Hochfrequenzfeld vorzunehmen, damit die Silikatfaser geschont wird. Man kann sich dabei mit einer kurzzeitigen Erhitzung der Metallfasern begnügen, so daß zwar ein Verkleben eintritt, die Struktur der Metallfaser jedoch erhalten bleibt. Derart hergestellte Erzeugnisse haben besonders hohe Reißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit und eignen sich speziell für die Absorption akustischer oder gegebenenfalls elektromagnetischer Wellen.
Für die Verwendung zur Wärme- oder Kälteisolierung ist es vorteilhafter, die Erhitzung der Metallfasern so weit zu treiben, daß ihre Struktur verlorengeht. Durch Erhitzen führt man zunächst eine Verklebung der Metallfasern mit den Silikatfasern an den Berührungspunkten herbei. Bei weiterer, stoßartiger Erhitzung zieht die hohe Oberflächenspannung das schmelzende Metall zu einem Tröpfchen um die Berührungspunkte zusammen (da sich an diesen Punkten infolge geringen Wärmeübergangs auf die Silikatfasern das Metall etwas weniger erwärmt). Auf diese Weise kann man sich der eingangs erwähnten »idealen« Bindemittelverteilung - weitgehend annähern. Durch geeignete Wähl des Anteils der Bindemittelfasern im Vlies sowie ihres Durchmessers und der Erhitzung hat man es gemäß dem Verfahren .der Erfindung damit erstmalig in der Hand, die statistische Anzahl der Verknüpfungspunkte und die Größe der zwischen ihnen liegenden Strecken frei zu wählen und bei maximaler Ersparnis an Bindemittel die größtmögliche Elastizität eines hochporösen Faserverbandes zu erzielen.
Eine ähnlich vorteilhafte Arbeitsweise ist unter Anwendung der Hochfrequenzerhitzung und Kunststoffbindemittel in Faserform möglich, falls der Kunststoff sich im Hochfrequenzfeld stärker als die Silikatfasern erwärmt. Gegebenenfalls kann man seine Absorptionsfähigkeit mit Hilfe bekannter Maßnehmen, z. B. vorheriges Bestäuben mit oder Einarbeiten von Metallpulver u. dgl., erhöhen.
Das erfindungsgemäße Vorgehen kann noch weiter vereinfacht werden, indem man die Bindemittelfasern erst an Ort und Stelle erzeugt, z. B. durch eine ähnliche Vorrichtung wie die zur Zerfaserung des Silikats dienende Blasdüse. Da bei den üblichen Verfahren der die Silikatfasern führende Blasstrom ziemlich warm ist und da ferner die Kunststoffasern kurz nach ihrer Bildung ebenfalls noch warm sind, gelangen sie am unteren Ende des beiden Faserarten gemeinsamen Sammelschachts in warmem, klebefähigem Zustand in das Vlies. Es genügt dann häufig, das den Schacht auf dem Förderband verlassende Faservlies unter leichte Pressung zu setzen, um eine dauerhafte Bindung zu erreichen. Ein erneutes Erhitzen der Bindemittelfasern kann hier also entfallen, falls man keine punktförmige Bindung wünscht.
Selbstverständlich lassen sich für das Vorhaben der Erfindung auch mehrere faserförmige Bindemittel nebeneinander anwenden, z. B. Metall- neben Kunststoffasern. Durch geeignete Wahl der genannten Erhitzungsverfahren kann jeweils ihre Faserstruktur erhalten bleiben und/oder eine punktförmige Bindung erreicht werden.
Der Anteil der Bindemittelfasern am Gewicht des Vlieses läßt sich in Abhängigkeit vom Verwendungszweck beliebig regeln. Nach dem Verfahren der Erfindung kann man wie üblich etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent und mehr Bindemittelfasern verwenden, erreicht durch die bessere Ausnutzung der Bindemittel sowie gegebenenfalls die tragende Funktion der Bindemittelfasern jedoch weit höhere Festigkeit des Faserverbandes, als es bei dem gleichen Gewichtsanteil von nach den bisherigen Verfahren eingebrachten Bindemitteln der Fall ist.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Bindung von Silikatfasern, insbesondere Glas- oder Mineralwolle u. dgl., zu hochporösen und elastischen Faservliesen bzw. -filzen, vorzugsweise zur Wärme- und Kälteisolierung, mittels in der Wärme erweichender, gegebenenfalls faserförmiger Bindemittel, wie Kunststoffe oder Metalle od. dgl., durch eine vornehmlich das Bindemittel erweichende Wärmebehandlung, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsam zu einem Vlies oder Filz abgelagerten Silikatfasern und Bindemittel stoßartig und derart erwärmt werden, daß das Bindemittel in überwiegend an den Kreuzstellen der Silikatfasem angeordnete Tröpfchen umgewandelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erwärmung durch hochfrequente Wechselfelder erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von Bindemittelfasern aus Metallen, wie Blei, Zinn, Messing, Aluminium, Eisen u. dgl. und/oder thermoplastischen Kunststoffen, vorzugsweise in flammwidriger Einstellung, ausgegangen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelfasern nahe den Silikatfasern erzeugt und mit diesen gemeinsam, vorzugsweise im noch warmen Zustand, dem Ort der Vliesbildung zugeführt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelanteil 1 bis 20 Gewichtsprozent beträgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr.1048 817.