DE19736052A1 - Verfahren zur Herstellung von Dämmatten zur Schall- und Wärmeisolierung sowie Dämmatte zur Schall- und Wärmeisolierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Dämmatten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Dämmatte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

In jüngster Zeit gewinnt das Recyceln von Rohstoffen immer mehr an Bedeutung, da einerseits die Entsorgungskosten expotential angestiegen sind, andererseits aber auch im Hinblick auf künftige Generationen sparsam mit den vorhandenen Ressourcen umgegangen werden muß.

Der Gedanke der Wiederverwertung von Materialien ist in der Fahrzeugindustrie schon seit langem bekannt. Während sich anfangs das Recycling im wesentlichen auf Materialien aus Metall konzentrierte, sind mittlerweile Bestrebungen im Gange, ausgediente Fahrzeuge mehr oder minder vollständig zu zerlegen, um sie weitestgehend einer Wiederverwertung zuführen zu können. Daneben werden aber auch die bei der Produktion anfallenden Abfälle, z. B. Stanzabfälle, in den Produktionsablauf erneut eingeschleust.

Beim Fahrzeuginnenausbau finden heutzutage in verstärktem Maße kombinierte Teppichformteile Verwendung. Sie übernehmen dabei zweierlei Funktionen. Zum einen sollen sie eine optisch ansprechende Sichtfläche gewährleisten, zum anderen tragen sie aber infolge ihrer schallreflektierenden und -absorbierenden Eigenschaften zur Erhöhung des Fahrkomforts bei.

Um diese Eigenschaften zu gewährleisten, weisen sie einen bestimmten Aufbau auf. Auf der der Fahrgastzelle zugewandten Seite ist ein Teppich angeordnet. Er besteht aus thermoplastischen Kunstfasern, die mittels eines Binders auf einer Rückenschicht angeordnet sind. Als Ausgangsmaterialien kommen im wesentlichen Polypropylen, Polyamid, Polyester, Polyethylen und Schaumstoff in Frage. Der Teppich dient hauptsächlich ästhetischen Zwecken.

Darunter schließt sich eine Lage Schwerfolie an. Sie besteht aus Schwerspat, Kreide, Ruß etc., die mit einem Thermoplast, wie z. B. EVA, Polypropylen, EPDM etc. als Binder vermischt sind. Als Weichmacher für die Schwerfolie dienen verschiedene Öle oder Paraffine. Durch ihr hohes Gewicht eignet sich diese Schicht vor allem zur Schallreflexion.

Im Bedarfsfall weisen Teppichformteile noch eine Absorberschicht mit schallabsorbierenden Eigenschaften auf. Diese ist unter der Schwerfolie angeordnet und besteht entweder aus Schaumstoff, wie z. B. PU-Schaum, oder aus einem Faserverbundvlies, das sich wiederum aus verschiedenen Kunst- und/oder Naturfasern, gegebenenfalls mit Phenolharz als Binder zusammensetzt.

Für diese Teppichformteile, sei es daß sie als Stanzabfall bei der Herstellung oder als Recyclingprodukt bei der Altfahrzeugverwertung entstehen, ist bereits ein Verfahren bekannt, sie in beschränktem Umfang wiederzuverwerten. Bei diesem Verfahren werden die Abfälle zunächst zerkleinert, z. B. in einer Schneidmühle, wobei der ursprüngliche Materialverbund weitestgehend aufgelöst wird. Anschließend erfolgt die Trennung in eine Schwerfraktion, vornehmlich Schwerfolienteile, und eine Leichtfraktion. Ziel ist es dabei, den Schwerfolienanteil in möglichst reiner Zusammensetzung wiederzugewinnen. Dies gelingt im Wege einer Windsichtung, die den Schwerfolienanteil in Form eines Granulats abscheidet. Dieses Granulat ist ein hochwertiger Sekundärrohstoff, der problemlos zu neuen Schwerfolien kalandriert werden kann.

Als Reststoff bleibt bei diesem Verfahren die Leichtfraktion übrig. Sie besteht im wesentlichen aus den Bestandteilen des Teppichs, einem geringen Anteil an Schwerfolie und gegebenenfalls Schaumstoff oder Faserverbundvlies bei Vorhandensein einer Absorberschicht.

Der Teppich wird beim Zerkleinern weitgehend in seine Bestandteile zerlegt. Somit gelangen in die Leichtfraktion kurze Teppichfasern, die einen lockeren Faserverbund bis hin zu losen Einzelfasern bilden. Der ursprüngliche Binder und die Rückschicht des Teppichs sind in Form von Einzelpartikeln in den lockeren Faserverbund eingelagert oder haften teilweise noch an den Teppichfasern. Der Anteil an Schwerfolie besteht aus Schwerfolienpartikeln, die in den lockeren Faserverbund eingelagert sind und von diesem mit in die Leichtfraktion gerissen werden. Die Absorberschicht löst sich in Schaumstoffflocken auf, die größtenteils in den lockeren Faserverbund eingelagert werden oder aber die Bestandteile des Faserverbundvlieses werden in den lockeren Faserverbund integriert.

Die Recyclingfähigkeit der Leichtfraktion wird dadurch erschwert, daß die genaue Materialzusammensetzung meist unbekannt und von der Quelle der Stanzabfälle abhängig ist. Aufgrund ihrer komplexen Struktur und der Schwierigkeit, sie unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten in weitere Fraktionen zu trennen, gibt es derzeit keine stoffliche Verwertungsmöglichkeit für die Leichtfraktion. Aus diesem Grund ist sie bislang auf Deponien oder in Müllverbrennungsanlagen entsorgt worden.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, auch die bisher unbrauchbare Leichtfraktion auf sinnvolle Art und Weise wiederzuverwenden.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie einer Dämmatte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Grundgedanke der Erfindung ist es, auf eine weitere Trennung der Leichtfraktion zu verzichten und die Leichtfraktion in ihrer komplexen Struktur weiter zu verwenden. Gleichzeitig nutzt die Erfindung die spezifischen Eigenschaften der Leichtfraktion aus.

Dabei erweist es sich als vorteilhaft, daß vorliegende Erfindung nicht an eine vorgegebene Zusammensetzung der Leichtfraktion gebunden ist. Vielmehr kann die Erfindung in einem großen Schwankungsbereich der Materialzusammensetzung der Ausgangsstoffe, der in der Regel alle zu recycelnden Produkte abdeckt, ausgeführt werden. Der Schwankungsbereich ist dabei so groß, daß bestimmte Inhaltsstoffe ganz fehlen können.

Kennzeichnend für die Leichtfraktion ist eine dreidimensionale lockere Fasermatrix, die schon allein durch die im Teppich enthaltenen Fasern gebildet werden kann. Für das Ausführen vorliegender Erfindung ist das Vorhandensein einer Absorberschicht nicht Bedingung. Ebenso ist es nicht von Bedeutung, ob die Absorberschicht aus Schaumstoff oder Faserverbundvlies besteht, da beide grundsätzlich zum Aufbau der lockeren Fasermatrix beitragen.

Durch Vernetzung der Matrix entsteht eine Dämmatte mit hoher Elastizität, durch die eingeleitete Schallschwingungen gedämpft und deren Übertragung auf andere Bauteile weitgehend verhindert wird. Darüber hinaus verfügt die Dämmatte durch die Verfestigung eine ausreichende Festigkeit, um Druck-, Zug- und Biegekräfte aufnehmen zu können.

Der Schwerfolienanteil in der Leichtfraktion besitzt von Natur aus ein hohes spezifisches Gewicht. Dies begünstigt die schallabsorbierenden Eigenschaften der Dämmatte durch Senkung der Eigenfrequenz und somit Verringerung der Resonanzeigenschaften.

Das Einwirken von Wärme führt zum Aufschmelzen des Schwerfolienanteils, wodurch sich ein teigiger, zähflüssiger Zustand einstellt. In diesem Zustand ist der Schwerfolienanteil somit geeignet, als Kleber verwendet zu werden, der die Bestandteile nach Abkühlen und damit einhergehender Verfestigung der Leichtfraktion dauerhaft verbindet. Die Zugabe zusätzlichen Binders oder Klebers, wie z. B. Phenolharze, wird dadurch überflüssig. Wenn der Schwerfolienanteil zum Verkleben der Matte nicht ausreichen sollte, so können durch Anwendung höherer Temperaturen die Kunstfasern direkt angeschmolzen und so untereinander vernetzt werden. Selbst in diesem Fall kann auf die Verwendung zusätzlichen Klebers verzichtet werden.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Leichtfraktion nahezu vollständig aus Materialien besteht, die unter natürlichen Voraussetzungen keinem Verrottungsprozeß unterliegen. Die erfindungsgemäße Dämmatte eignet sich deswegen in besonderer Weise für feuchte Einbaustellen.

Durch den lockeren Aufbau der Dämmatte mit einem hohen Anteil an Lufteinschlüssen eignet sich die Matte auch für den Einsatz als Wärmedämmung.

Nach einer besonderen Ausführungsform ist zumindest eine Seite der Dämmatte durch ein Trenn- oder Abdeckvlies abgedeckt. Dies hat den Vorteil, daß ein Anbacken der bis zum teilweisen Anschmelzen aufgeheizten Dämmatten nicht erfolgen kann. Außerdem wird in Kombination mit Vliesen die Festigkeit der Dämmatten bedeutend erhöht. Bei Verwendung hochwertiger Abdeckmaterialien, wie z. B. Stoff- oder Kunststoffbezügen, ist sogar eine Verwendung der Matte im sichtbaren Bereich möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Die einzige Figur des Ausführungsbeispiels zeigt den schematischen Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Mit 1 ist symbolisch die Leichtfraktion mit ihren Ausgangsmaterialien dargestellt. Diese Ausgangsmaterialien 1 bestehen aus den beim Recyceln der Teppichformteile anfallenden Abfallprodukten. In ihrer Konzentration schwanken die Ausgangsstoffe 1 beträchtlich. Sie bilden aber immer eine dreidimensionale lockere Fasermatrix, zu der die Einzelbestandteile, wie Teppichfasern, Faserverbundvliese etc. aktiv beitragen oder aber in die die Einzelbestandteile, wie PU-Schaum, passiv eingebettet sind. Diese Ausgangsstoffe 1 werden zum Beispiel einer aerodynamischen Vliesanlage 2 zugeführt. Dort werden die Ausgangsstoffe 1 zu einem lockeren und unverfestigten Vorvlies 3 einer bestimmten Breite und Höhe verarbeitet.

Gegebenenfalls kann das Vorvlies 3 in einem weiteren Verfahrensschritt an der Ober- und/oder Unterseite mit einem Trenn- oder Abdeckvlies 4 belegt werden.

Das Vorvlies 3 wird dann unter Anwendung von Druck auf etwa ein Drittel bis ein Viertel des ursprünglichen Volumens verdichtet. Dies geschieht zwischen den Platten 5, 6 eines Plattenofens 7, deren Abstand sich verjüngt. Durch Variation der Verfahrensparameter, Dicke des Vorvlieses 3 und Enddicke der Dämmatte ist es möglich, die Eigenschaften der Dämmatte 8 zu beeinflussen. Dabei ist die Dicke des Vorvlieses 3 direkt proportional zum Flächengewicht der fertigen Dämmatte 8, d. h. ein dickes Vorvlies 3 führt zu einem hohen Flächengewicht und umgekehrt.

Die Höhe des Drucks kann jedoch nicht direkt beeinflußt werden. Vielmehr ergibt sich ein bestimmter Druck durch die Wahl der Dicke des Vorvlieses in Verbindung mit dem Abstand der Platten des Plattenofens, der die Enddicke der Dämmatten festlegt. Je dünner das Vorvlies und je größer der Abstand zwischen den Platten ist, desto geringer ist der Verdichtungsgrad der fertigen Dämmatte 8, desto lockerer und elastischer ist sie in ihrem Aufbau und desto besser eignet sie sich als Dämmatte. Der sich ergebende Druck bewegt sich in dem Bereich 0,2 ÷ 5,0 kg/cm².

Anschließend wird das Vlies 3 in dem verdichteten Zustand erhitzt. Dabei schmelzen zunächst die Anteile an Schwerfolie und führen durch Verkleben und Vernetzen der übrigen Bestandteile zur Verfestigung der Dämmatte 8. Bei hohen Temperaturen kommt es direkt zu einem Verschmelzen der Kunststoffasern und so zur Ausbildung eines verfestigten Grundgerüsts der Dämmatte 8.

Auch durch Veränderung der Verfahrensparameter, Höhe und Zeit der Temperatureinwirkung lassen sich die Dämmatten 8 in ihren Eigenschaften beeinflussen. Hohe Temperatur und lange Heizzeit führen zum fast vollständigen Aufschmelzen des thermoplastischen Kunststoffanteils der Fasermatrix und es entsteht eine extrem feste Matte 8. Das kann so weit gehen, daß die ursprüngliche Fasermatrix völlig verloren geht und eine kompakte Platte entsteht, die kaum noch dämpfende Eigenschaften besitzt, so daß sich eine solche Platte als Dämmelement weniger eignet.

Durch hohe Temperatur und kurze Heizzeit wird der gesamte thermoplastische Kunststoffanteil lediglich an der Oberfläche der Matte 8 aufgeschmolzen. Aufgrund der kurzen Heizzeit kann sich aber innerhalb der Matte 8 keine gleichmäßige Temperaturverteilung einstellen, so daß dort die Thermoplaste nur teilweise auf- oder angeschmolzen werden und die Struktur der Fasermatrix im wesentlichen erhalten bleibt. Es entsteht eine Matte 8, deren Oberfläche weitgehend aufgeschmolzen und damit glatt und fest ist, die aber im Inneren durch die nur angeschmolzene und in den Berührungspunkten verfestigte Fasermatrix einen lockeren und elastischen Kern besitzt. Diese Dämmatte 8 eignet sich infolge ihres guten Dämpfungsvermögens gut als Trittschallmatte.

Niedere Temperaturen und lange Heizzeiten gewährleisten eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Dämmattenquerschnitt. Dabei werden infolge der langen Heizzeit Thermoplaste mit niedrigem Schmelz bzw. Erweichungspunkt gleichmäßig über den Querschnitt aufgeschmolzen, was zu einer gleichmäßigen Struktur und Festigkeit der Dämmatte 8 führt. Die Struktur der Fasermatrix bleibt erhalten und es entsteht eine Dämmatte 8 mit gutem Dämpfungsvermögen bei weicher Oberfläche.

Das Aufbringen von Hitze auf das verdichtete Vlies 9 kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auf zweierlei Wegen erfolgen. Zum einen ist es möglich, einen Plattenofen 7 aufzuheizen. Die dabei mit aufgeheizten Kontaktplatten 5, 6 übertragen die Wärme auf die Leichtfraktion 1, sobald sie in Kontakt mit den Platten 5, 6 kommt. Dabei besteht die Gefahr, daß die Leichtfraktion 1 dazu neigt, an der Werkzeugoberfläche anzubacken. Dem kann mit antihaftbeschichteten und/oder mit dem Einsatz von Trennmitteln entgegnet werden.

Es ist aber auch möglich, die Hitze in Form von Dampf, der zum Beispiel aus Düsen in der Plattenoberfläche kommt, auf das Vlies 9 aufzubringen. Dampf bietet den Vorteil, daß bei Durchströmung des Vlies 9 sehr kurze Aufheizzeiten erreicht werden, durch die die Heizzeiten verkürzt und somit eine Steigerung der Anlagengeschwindigkeit bei gleicher Ofenlänge ermöglicht wird. Dampf kann dabei entweder als alleiniger Wärmeträger oder in Kombination mit Kontaktwärme verwendet werden. Allerdings muß berücksichtigt werden, daß der überhitzte Dampf beim Austritt aus den Dampfdüsen sofort entspannt, wodurch innerhalb der Matte 8 nur Temperaturen im Bereich von 95 bis 100°C möglich sind. Dies kann für die Produktion einer locker verfestigten Matte bereits ausreichend sein.

Sind jedoch zur Verfestigung höhere Temperaturen erforderlich, so kann ein kombiniertes Verfahren aus Anwendung von Kontaktwärme und Dampf Anwendung finden. Durch einen Dampfstoß wird die Anheizzeit bis zum Erreichen von 100°C verkürzt. Das Aufheizen auf die endgültige Temperatur über 100°C kann dann nur noch über Kontaktwärme erfolgen.

Nach einer Abkühlungsphase ist die Dämmatte 8 fertig. In einem nachfolgenden Arbeitsschritt wird sie in einer Längs- und Querschneideeinrichtung 10 in der Regel nur noch auf das gewünschte Format geschnitten.

Darüber hinaus ist es aber auch möglich, Dämmatten, die in der beschriebenen Art als lockere und weiche Dämmatte 8 gefertigt worden sind, in einem nachfolgenden Arbeitsschritt räumlich zu verformen. Dabei wird die lockere und weiche Dämmatte 8 einem Formwerkzeug zugeführt. Dieses Formwerkzeug ist geeignet, auf die Dämmatte 8 bei räumlicher Verformung Druck und Temperatur aufzubringen. Dadurch erhält man Formteile, wie sie zum Beispiel als Schallisolatoren in Waschmaschinen Verwendung finden könnten. Es ist aber auch möglich, lediglich den Randbereich der Dämmatten 8 nach Art eines Stufenfalzes auszubilden, um so ein formschlüssiges Zusammenstecken der einzelnen Matten zu einem großflächigen Gebilde zu ermöglichen.

Die so entstandenen Dämmatten eignen sich für verschiedene Anwendungsgebiete. So kann die erfindungsgemäße Matte als Trittschallmatte im Wohnungsbau verarbeitet werden. Die Dämmatte ist dabei direkt über der Betondecke angeordnet. Direkt auf die Dämmatte kann der Fußbodenbelag in Form von Teppichboden, Parkettboden, Linoleum oder Fliesen erfolgen. Diese Verwendung der Dämmatte ohne lastverteilende Schicht darüber erfordert eine hartverpreßte und/oder durch Einwirkung hoher Temperaturen sehr stark verfestigte Matte, die hohe Flächenbelastungen aufnehmen kann.

Bei Vorhandensein einer lastverteilenden Schicht, wie z. B. einem Estrich, ist die Dämmatte keinen punktuellen Druckkräften ausgesetzt, so daß hier eine Matte mit lockerem Aufbau und besseren Dämmeigenschaften verwendet werden kann. Eine derartige Matte trägt zusätzlich zur Wärmeisolierung des Fußbodens bei.

Neben der reinen Verwendung als Trittschallmatten bietet sich insbesondere für Matten mit einem lockeren Aufbau auch die Verwendung als Dämmschicht zwischen schalenartig aufgebauten Wänden an. Dabei wird die erfindungsgemäße Dämmplatte an der Außenseite der erfindungsgemäßen Wand befestigt. Auf die Außenseite der Dämmatte wiederum kann dann gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Putzträgers die Putzschicht aufgebracht werden.

Claims (11)

1. Verwendung von Stanzabfällen aus der Produktion von Teppichformteilen für die Fahrzeugindustrie und/oder Teppichformteilen aus der Altfahrzeugverwertung zur Herstellung von Dämmatten zur Schall- und Wärmeisolierung.

2. Verfahren zur Herstellung von Dämmatten zur Schall- und Wärmeisolierung, insbesondere gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch zumindest bestehend aus Kunstfasern und Schwerfolie zu einem Faservlies (3) verarbeitet wird, das Faservlies (3) unter Einwirkung von Druck verdichtet und unter Einwirkung von Wärme verfestigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck indirekt über die Dicke des Vorvlieses (3) und die Enddicke der fertigen Dämmatte (8) eingestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Temperatur von 100 bis 170°C auf das Faservlies (9) aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung von Wärme mittels Dampf erfolgt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Faservlies (3) vor dem Verdichten und Verfestigen zumindest einseitig mit einem Trenn- bzw. Abdeckvlies (4) belegt wird.

7. Dämmatte zur Schall- und Wärmeisolierung aus einem Gemisch zumindest bestehend aus Kunstfasern und Schwerspat, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Stanzabfällen bei der Produktion von Teppichformteilen für die Fahrzeugindustrie und/oder Teppichformteilen aus der Altfahrzeugverwertung besteht.

8. Dämmatte nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmatte (8) zumindest einen lockeren und elastischen Kernbereich aufweist.

9. Dämmatte nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmatte (8) eine feste und im wesentlichen glatte Oberfläche besitzt.

10. Dämmatte nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmatte (8) zumindest einseitig mit einem Trenn- bzw. Abdeckvlies (4) belegt ist.

11. Dämmatte nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämmatte (8) an zumindest einem Außenrand einen stufenförmigen Falz aufweist.