DE19950058A1 - Wärme- und Schalldämmung auf Basis von vollsynthetischen Fasern - Google Patents

Abstract

Es wird die Herstellung von insbesondere rollbaren Wärme- und Schalldämmungen in Form von Bahnen, Platten und dergleichen beschrieben, bei dem Schnitzel, welche aus Polyethylenterephthalat-Flaschen, PET-Folien und dergleichen erhalten worden sind, in einem Extruder, gegebenenfalls nach Reinigung, aufgeschmolzen und versponnen werden und mit Bindefasern zu einem Dämmkörper verpreßt bzw. verbunden werden. Das Dämmaterial ist insbesondere für die Dämmung von Zwischenwänden, Dächern und Fassaden sowie im Bodenbereich zur Trittschall-, Luftschall- und Wärmedämmung geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rollbaren und plattenförmigen Wärme- und Schalldämmungen in Form von Bahnen, Platten und dergleichen auf Basis von Polyesterfasern unter Verwendung von Flakes und Schnitzeln, Granulaten, welche durch Recycling von Polyethylenterephthalat­ flaschen gewonnen wurden.

Mit zunehmendem Verbrauch an Artikeln, die aus vollsynthetischem Material hergestellt werden, nimmt auch die Abfallmenge an entsprechendem Material zu, das entsorgt werden muß. So fallen jährlich mehr Mengen an Textilien, Stoffen und Fasern aus synthetischen Materialien an. Das gleiche gilt auch für sonstige Formkörper wie Flaschen und dergleichen.

Zur Beseitigung des Abfalls gibt es einmal die Möglichkeit, den Abfall zu verbrennen oder auf Mülldeponien zu lagern, sehr groß sind aber auch die Bemühungen, den Abfall wieder zu verwerten, das heißt die Kunststoffe zu recyceln.

So werden auch seit langem Formkörper wie Fasern, Folien und Flaschen aus Polyestern eine Wiederverwertung durch Recyceln zugeführt.

So werden Textilien aus Polyesterfasern, gegebenenfalls nach Abtrennung von Teilen, die nicht aus Polyester bestehen, gereinigt und aufgeschmolzen und zu Granulat verarbeitet, das seinerseits wieder zu Fasern oder sonstigen Artikeln verarbeitet wird. Meistens werden Faserabfälle auch wieder zu Fasern verarbeitet; weniger häufig werden sonstige aus Polyester hergestellte Kunststoffartikel zu Fasern verarbeitet. Das liegt zum Teil daran, daß Fasern oft andere Zusatzstoffe enthalten als beispielsweise Folien aus Polyester.

Bei dieser Art von Recyceln, auch direktes Recyceln genannt, läßt es sich nicht vermeiden, daß die Eigenschaften der unter Verwendung dieses recycelten Materials hergestellten Produkte deutlich schlechtere Eigenschaften aufweisen als das Originalmaterial. So wird beim Aufschmelzen des Polymers die Molekulargewichtsverteilung durch die thermische Belastung verändert. Es tritt auch ein Abbau des Polymers auf.

Produkte mit praktisch den gleichen Eigenschaften wie das Originalprodukt lassen sich im Prinzip nur auf dem Wege des sogenannten chemischen Recycelns gewinnen, das heißt das Polymer wird abgebaut bis zu den Ausgangsmonomeren. Bei Polyester gibt es einmal die sogenannten Glykolyse, bei der der Polyester durch Zusatz von Ethylenglykol zu entsprechenden Monomeren abgebaut wird, die dann ihrerseits polykondensiert werden und einen Polyester ergeben, der sich durch nichts von dem Originalpolyester unterscheidet.

Ein weiteres Verfahren ist die sogenannte Methanolyse, bei der Polyethylenterephthalat mit Methanol versetzt und entsprechend abgebaut wird.

Das chemische Recyceln ist jedoch ein umständliches und sehr teures Verfahren.

In der EP 0 736 723 A2 wird ein Verfahren zur Herstellung von rollbaren Wärmedämmungen aus synthetischem Fasermaterial beschrieben, bei dem Fasern direkt recycelt werden können, das heißt aufgeschmolzen werden und zu einem Granulat weiter verarbeitet werden, das seinerseits zur Herstellung der entsprechenden Fasern dient.

Es ist auch bereits bekannt, PET Flaschenabfall zu recyceln und zu Fasern zu verarbeiten, welche als Teppichfasern eingesetzt werden können (Chemiefasern/Textilindustrie, 41./93. Jahrgang, Juni 1991, Seite 666). Obwohl bereits eine ganze Reihe von Verfahren zum Recyceln von Polyesterabfällen bekannt sind und eine Reihe von Einsatzzwecken beschrieben worden sind, in denen Fasern, welche aus recyceltem Material hergestellt worden sind, eingesetzt werden können, besteht noch ein Bedürfnis nach einem verbesserten Verfahren zu Herstellung von speziellen Endprodukten unter der Verwendung von recyceltem Material.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von rollbaren und plattenförmigen Wärme- und Schalldämmungen in Form von Bahnen, Platten und dergleichen zur Verfügung zu stellen, bei welchem Polyesterfasern eingesetzt werden, die unter Verwendung eines Ausgangsmaterials hergestellt worden sind, welches durch Recycling von Polyethylenterephthalat-Produkten wie Folien, insbesondere aber Polyethylenterephthalat-Flaschen gewonnen wird. Aufgabe ist es ferner ein solches Verfahren zur Verfügung zu stellen, das einfach und wirtschaftlich zu handhaben ist und das auf einer Kompaktanlage im Online- Betrieb, das heißt vollkontinuierlich durchgeführt werden kann, ohne daß komplizierte investitionsintensive Einzelteile bzw. Apparaturen verwendet werden müssen. Aufgabe der Erfindung schließlich ist es auch ein entsprechendes Verfahren zur Verfügung zu stellen, das insbesondere rollbares Wärme- und Schalldämmungsmaterial liefert, das vielseitig eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von insbesondere rollbaren Wärme- und Schalldämmungen in Form von Bahnen, Platten und dergleichen enthaltend Trägerfasern aus Polyethylenterephthalat und Polyester- Bindefasern, die zumindest an Teilen ihrer Oberfläche einen Schmelzpunkt aufweisen, der unter dem Schmelzpunkt der Trägerfasern liegt, indem man PET- Flaschen, PET-Folien und dergleichen zerkleinert, die erhaltenen Schnitzel gegebenenfalls reinigt, trocknet, mittels eines Extruders aufschmilzt und über eine Spinnanlage zu Fäden verspinnt, die Fäden in Stapelfasern umformt, den Stapelfasern die Bindefasern zumischt und das Fasergemisch zu den Formkörpern verpreßt und die Fasern durch Wärmebehandlung miteinander verbindet.

Die Bindefasern können ganz oder teilweise aus Recyclatfasern bestehen.

Vorzugsweise werden die Stapelfasern kontinuierlich hergestellt. Dazu wird eine Anlage in Kompaktbauweise bevorzugt, weil diese im Gegensatz zu anderen Anlagen in normalen Produktionshallen aufgestellt werden kann und apparativ weniger aufwendiger ist. Dennoch sind Qualität und Eigenschaften der hergestellten Stapelfasern für das Wärmedämmprodukt ausreichend.

Kompaktspinnanlagen können vollkontinuierlich von der Trocknung und Kristallisation des Rohmaterials bis hin zum Endprodukt der Faser in einem einstufigen Prozeß arbeiten. Sie sind bezüglich Kapazität, Polymertyp, Titerbereich (1,7 dtex bis 44 dtex), Faserquerschnitt, Faserfestigkeit und Kräuselung äußerst variabel. Der Platzbedarf einer Kompaktspinnanlage liegt deutlich unter 60% einer konventionellen Spinnanlage, da diese mit dichteren Filamentbündeln, hohen Luftgeschwindigkeiten und sehr kurzen Abkühlkanälen arbeitet. Die einfache Kontrolle des Prozesses begünstigt die Verarbeitung von Recyclaten, bei welchen unterschiedliche Viskositäten und Verschmutzungsgrade vorliegen; daher ist die Kompaktanlage für die Verarbeitung von PET-Recycling- Flaschen besonders geeignet.

Die Schnitzel, welche zu den Trägerfasern versponnen werden, weisen vorzugsweise eine intrinsische Viskosität (IV) von 0,38 bis 0,92 auf, gemessen in einer Lösung von 1 g Polymer in 100 ml Dichloressigsäure bei 25°C.

Die Reinigung des Recyclingmaterials (Schnitzel, Flakes, Flocken) von Verunreinigungen wie Aluminium, Papier, Fremdpolymeren, usw. erfolgt, falls erforderlich, vorzugsweise durch Waschen und Windsichten, bzw. durch Trennung der Fraktionen im Schwimm-Sink-Verfahren.

Als Bindefasern sind Fasern aus Polybutylenterephthalat besonders geeignet. Vorteilhaft sind auch sonstige Bicofasern oder Bindefasern, welche ganz oder zumindest an Teilen ihrer Oberfläche einen Schmelzpunkt aufweisen, welcher unterhalb des Schmelzpunktes der Trägerfasern liegt. Es können aber auch Bindefasern aus anderen Polymeren sowie Recyclatbindefasern eingesetzt werden.

Die entsprechend hergestellten insbesondere rollbaren Wärme- und Schalldämmungen in Form von Bahnen, Platten und dergleichen lassen sich besonders vorteilhaft verwenden als Schalldämmung bei Zwischenwänden, um die Schalldämmung zwischen einzelnen Zimmern zu verbessern oder auch die Hellhörigkeit gegenüber angebauten Häusern zu reduzieren. Sie sind ferner sehr geeignet als Wärme- und Schalldämmung im Dachbereich, als Wärmedämmung, das heißt Isolierung von Häuserfassaden beziehungsweise Häuserwänden und -dächern. Ein besonders vorteilhaftes Einsatzgebiet ist die Herstellung von Platten und Bahnen zur Dämpfung von Trittschall, das heißt eine Verwendung im Fußbodenbereich.

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Platten und Bahnen kann auf folgende Weise geschehen.

Polyethylenterephthalatflaschen werden nach ihrer Benutzung zunächst vorsortiert und von störenden Stoffen wie Papieraufklebern, eventuell angebrachten Metallverschlüssen, Inhaltsstoffen und dergleichen befreit und sodann in einer Shredderanlage zu Schnitzeln zerkleinert. Es ist besonders vorteilhaft, wenn man bei dem Zerkleinern Schnitzel mit einer Größe von etwa 2 bis 10 Millimeter herstellt. Die so erhaltenen Schnitzel werden sodann in einem gesonderten Verfahren gereinigt. Die gegebenenfalls mehrmalig durchgeführte Reinigung der Schnitzel kann mittels speziellen Reinigungsmitteln oder durch chemische Mittel erfolgen, wobei die oberste Schicht der Schnitzel abgetragen wird. Nach der Reinigung werden die Schnitzel getrocknet und können dann sofort einem Extruder zugeführt werden, in dem das Schnitzelmaterial aufgeschmolzen und mittels eines Düsenwerkzeugs zu Filamenten gesponnen wird. Die Fäden werden nach Verlassen der Düse verstreckt und anschließend zu Stapelfasern durch Schneiden verarbeitet. Den so erhaltenen Stapelfasern werden sodann die Bindefasern und gegebenenfalls andere Recyclingfasern zugemischt, wobei es zweckmäßig ist, das Vermischen und Egalisieren in Mischkammern vorzunehmen und dann die Fasern einer Krempel bzw. einem Vliesbildner zuzuführen, und die gemischten Fasern als Vlies abzulegen. Das Mischungsverhältnis von Trägerfasern zu Bindefasern beträgt etwa 90% zu 10% bis 60% zu 40% Gewichtsprozent.

Das Vlies wird dann durch eine Wärmebehandlung zum Beispiel durch Durchlaufen durch eine Heißluftpassage verfestigt und zu Platten oder Bahnen oder sonstwie geformten Produkten gepreßt. Das Verpressen und Verfestigen erfolgt vorzugsweise ohne den Einsatz von Bindern. Die mitverwendeten Bindefasern reichen aus, um dem Dämmaterial den entsprechenden Zusammenhalt und die nötige Steifigkeit zu verleihen, ohne dabei die Rollfähigkeit des Produktes in unerwünschtem Maße in Mitleidenschaft zu ziehen.

Bei der Wärmebehandlung und dem Preßvorgang wird die Dicke des Vlieses reduziert. Die Dicke des fertigen Dämmaterials kann je nach Einsatzzweck in weiten Bereichen variieren. So sind Dicken von beispielsweise 10 bis 300 mm und auch darüber ohne weiteres erhältlich. Entsprechend der Dicke variiert auch das Flächengewicht des Vlieses. So sind Flächengewichte von 500 bis 4000 g/m² und mehr ohne weiteres erhältlich. Die spezifische Dichte der Vliese kann je nach Anwendungsfall von 5000 g/m³ bis 40 000 g/m³ betragen.

Gleichzeitig mit der thermischen Verfestigung kann auch eine Kaschierung erfolgen. Das heißt, es kann zusätzlich auf das Vlies ein weiteres Flächengebilde wie ein Gewebe, Gewirke, Gelege, Gestrick, Vlies, Spinnvlies oder eine Folie aufgebracht werden. Dabei wird vorzugsweise eine Kaschierung aus einem Material der gleichen Substanzklasse verwendet, aus der auch die Träger- und Bindefasern bestehen. Das heißt also Polyester. Die so hergestellten Wärmedämmungen haben eine niedrige Wärmeleitfähigkeit von maximal 0,03 bis 0,05 W/m.k (bestimmt nach DIN 52 612).

Es ist ferner möglich, bei der Herstellung der Dämm- und Wärmeplatten beziehungsweise -bahnen auch Trägerfasern beziehungsweise Bindefasern einzusetzen, die flammfest sind, zum Beispiel, indem man eine Bindefaser einsetzt, die aus einem entsprechenden flammfesten Polyester hergestellt ist.

Um den Trittschall in Wohn- und Gewerberäumen zu dämmen, werden schall- und wärmedämmende Materialien unter Estrichen und Trockenböden verwendet. Hier werden spezielle Polyester-Dämmplatten mit hohem Raumgewicht und Dicken von 10 mm bis 60 mm, welche die notwendige dynamische Festigkeit besitzen, auf der Rohbetondecke bzw. auf einer vorher verlegten Wärmedämmschicht, die auf der Rohbetondecke ausgelegt wurde, im Verbund verlegt. Um Schallbrücken im Wandanschlußbereich zu verhindern, werden hier Dämmstreifen vertikal um den gesamten Raum verlegt. Die so ausgelegte Fläche kann dann mit herkömmlichen Systemen wie Naß- oder Trockenestrichen belegt werden, welche die tragende Funktion des Fußbodens übernehmen.

Die Erfindung wird durch folgende Beispiele näher erläutert.

Aus dem PET-Flaschenrecycling werden zerkleinerte und gewaschene Schnitzel mit einer Größe vom 8 mm und einer Viskosität von IV = 0,80 zuerst bei 150°C getrocknet und dann dem Extruder der Kompaktspinnanlage zugeführt. Die Spinntemperatur der Schmelze betrug 266°C. Das daraus hergestellte Kabel wurde mit einer Verstreckpräparation RI 150 behandelt und bei einer Fixiertemperatur von 145°C verstreckt und gekräuselt. Die daraus gewonnene Faser hatte einer Titterstärke von 6,83 dtex, eine Reißfestigkeit von 41,9 cN/tex und eine Schnittlänge von 60 mm.

Zur Herstellung von 1 m² Wärmedämmstoff in 100 mm Stärke benötigt man bei einem Raumgewicht von 20 kg/m³ und einem Mischungsverhältnis von 80% Gewichtsprozent Trägerfaser sowie 20% Bindefaser, 1,6 kg Trägerfaser und 0,4 kg Bindefaser.

Die hergestellte Trägerfaser wird in einer Mischkammer mit der Bindefaser, welche einen Schmelzpunkt von 110 bis 120°C hat, homogenisiert und einer Krempel mit einer Leistung von 800 kg/h vorgelegt.

Der dahinter geschaltete Kreuzleger arbeitet mit einer Florablegegeschwindigkeit von 100 m/min und bildet bei einem Florgewicht von 60 g/m² 33 Lagen mit einer Höhe von 150 mm.

Dieses Vliespaket wird in einem Thermobondingofen bei einer Temperatur von 160°C und einer Produktionsgeschwindigkeit von 5 m/min thermisch abgebunden und dabei von 150 mm auf 100 mm kalibriert. Nach Abkühlung in einer 2 m langen Kühlzone bei gleicher Geschwindigkeit wird das Dämmvlies auf das Standardformat 1250 × 600 zugeschnitten.

Die so hergestellte Dämmplatte besitzt eine Wärmeleitfähigkeit von 0,038 W/mk und wird somit der Wärmeleitfähigkeitsgruppe WLG 040 zugeordnet.

Es war besonders überraschend, daß es gemäß der Erfindung möglich ist, Polyethylenterephthalat-Flaschen zu einem Produkt über einen Recyclingprozeß umzuformen, wobei das Endprodukt gute und zufriedenstellende Eigenschaften aufweist und man ein Produkt erhält, das hervorragende Schall- und Wärmedämmungseigenschaften besitzt.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Wärme- und Schalldämmungen in Form von Bahnen, Platten und dergleichen enthaltend Trägerfasern aus Polyethylenterephthalat und Polyester-Bindefasern, die zumindest an Teilen ihrer Oberfläche einen Schmelzpunkt aufweisen, der unter dem Schmelzpunkt der Trägerfasern liegt, indem man PET-Flaschen, PET- Folien oder dergleichen zerkleinert, die erhaltenen Schnitzel gegebenenfalls reinigt, trocknet, mittels eines Extruders aufschmilzt und über eine Spinnanlage zu Fäden verspinnt, die Fäden in Stapelfasern umformt, den Stapelfasern die Bindefasern zumischt und das Fasergemisch zu den Formkörpern verpreßt und die Fasern durch Wärmebehandlung miteinander verbindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man es kontinuierlich durchführt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einer Kompaktanlage durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die hergestellten Bahnen und Platten zusätzlich mit einer Kaschierung versieht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man zum Kaschieren ein sortenreines Material verwendet.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man im Extruder Schnitzel aufschmilzt, die eine intrinsische Viskosität von 0,38 bis 0,92 aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß man Bindefasern verwendet, die ganz oder teilweise aus Recyclatfasern bestehen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schnitzel vor dem Aufschmelzen durch Waschen oder ein chemisches Verfahren reinigt und durch Windsichten oder ein Schwimm- Sink-Verfahren von Verunreinigungen befreit.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Bindefasern aus Polybutylenterephthalat verwendet.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Bindefasern verwendet, die aus recyceltem Polyethylenterephthalat hergestellt worden sind, das eine Viskosität aufweist, die niedriger ist als die Viskosität des Polyethylenterephthalats, aus dem die Trägerfasern bestehen.

11. Verwendung der Wärme- und Schalldämmungen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüchen 1 bis 10, zur Herstellung von Zwischenwänden.

12. Verwendung der Wärme- und Schalldämmungen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, zur Wärme- und Schallisolierung im Dachbereich.

13. Verwendung der Wärme- und Schalldämmungen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, zur Herstellung von Platten zur Trittschalldämpfung.

14. Verwendung der Wärme- und Schalldämmungen, hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, als Isolierung an Häuserwänden beziehungsweise Häuserfassaden.