DE2745529A1

DE2745529A1 - Verfahren zur herstellung einer gebundenen glasfaser- oder mineralwollevliesmatte

Info

Publication number: DE2745529A1
Application number: DE19772745529
Authority: DE
Inventors: Robert Graham; Philip Storey Hall
Original assignee: Newalls Insulation Co Ltd
Current assignee: Newalls Insulation Co Ltd
Priority date: 1976-10-09
Filing date: 1977-10-10
Publication date: 1978-04-13
Also published as: IT1112098B; FR2367134B1; NL7711030A; US4188355A; JPS5349169A; FR2367134A1; SE7711281L; SE425478B

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft die Herstellung von gebundenen faserartigen Vliesmatten, die insbesondere aus Glasfasern oder Mineralwolle bestehen.

Derartige Matten können in der Weise hergestellt werden, daß aus der Luft eine Matte gelegt wird, beispielsweise in der Weise, daß man Ströme aus geschmolzenem Glas oder Gestein der Wirkung von heißen Gasen in Form von Dampf/ Luft-Strahlen sowie einer mechanischen Dämpfung vor dem Sammeln auf einer durchlöcherten Aufnahmeoberfläche auf einer Abzugsvorrichtung aussetzt. Derartige Massen können ferner aus endlosen Fäden oder Strängen entweder als solchen oder nach einem Zerkleinern zu Stapelfasern vor der Aufbringung auf eine Aufnahmeoberfläche hergestellt werden. Ein Bindemittel wird auf die Matte während oder nach der Bildung aufgesprüht und anschließend in situ durch die Wirkung von Wärrr.e unter Bildung einer gebundenen Matte gehärtet. Phenolharze und Polyesterharze werden in herkömmlicher Weise zur Durchführung dieser Verfahren eingesetzt, man kann jedoch auch andere Bindemittel verwenden. Heißluft und/oder Strahlungshitze werden im allgemeinen zum Verfestigen des Bindemittels, beispielsweise durch Härtung des Harzes, eingesetzt.

Das Sprühen mit dem Bindemittel stellt eine wenig reproduzierbare Maßnahme dar. Häufig treten übermäßige lokale Konzentrationen an Bindemittel auf, ferner geht Bindemittel in die Atmosphäre, so daß Umweltverschmutzungsprobleme auftreten. Infolge der hohen Temperatur der frisch gebildeten Fasern sowie der Gegenwart der heißen Gase, die zu ihrer Abdämpfung verwendet werden, muß das Bindemittel mit einem hohen Wassergehalt von beispielsweise 80 bis 90 % Wasser sowie einem Gehalt von 10 bis 20 % Bindemittel ver- · sprüht werden, wobei jedoch in der Praxis die Hauptmenge dieses Wassers durch Eindampfen zusammen mit einer erhebli-

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chen Menge des Bindemittels verlorengeht. Die Variationen bezüglich des Bindemittelgehaltes in der Matte können beträchtlich sein, beispielsweise können sie + 5 ί in Bezug auf einen Zielbindemittelgehalt in dem fertigen Produkt von 10 Gew.-% sein. Dies bedeutet, daß im allgemeinen die zugesetzte Bindemittelmenge wesentlich höher sein muß als sie dann erforderlich wäre, v/enn die Verteilung im wesentlichen gleichmäßig wäre.

Es ist bekannt, gebundene Vliesmatten aus faserartigen Materialien nach einem Verfahren herzustellen, welches darin besteht, einen Schaum aus einer Suspension/Lösung des Bindemittels zu bilden und die faserartige Vliesmatte mit dem Schaum zu imprägnieren. Bei der Durchführung eines derartigen Verfahrens wird die Imprägnierungsstufe durch Aufbringen des Schaums als Schicht auf eine Seite der Matte durchgeführt. Der Schaum wird in die Matte mittels einer Walze, einer Rakel oder eines endlosen Bandes eingepreßt, wobei dieser Vorgang durch eine Saugwirkung an der gegenüberliegenden Seite der Matre unterstützt wird. Nach der Imprägnierung kann man das Bindemittel in situ verfestigen, beispielsweise durch Erhitzen, wie vorstehend erwähnt wurde. Die Anwendung dieses Verfahrens auf die Herstellung von Glasfaser- und/oder Mineralwollematten hat sich jedoch schwierig infolge der hohen Porosität derartiger Matten sowie der Neigung des Bindemittels, während des Trocknens und Härtens zu wandern, erwiesen. Ferner kann die Aufbringung eines geschäumten Bindemittels auf eine frisch geformte Matte aus heißen Fasern während eines Produktionsganges eine vorzeitige und/oder ungleichmäßige Verfestigung und/oder Härtung des Bindemittels vor einer ausreichenden Imprägnierung der Matte bewirken.

Erfindungsgemäß wird eine gebundene Vliesmatte aus Glasfasern oder Mineralwolle nach einem Verfahren hergestellt,· bei dessen Durchführung ein Schaum aus einer wäßrigen Lösung oder Suspension eines Bindemittels gebildet und eine

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Vliesmatte mit dem Schaum imprägniert wird, worauf selektiv die Hauptmenge des Wassers aus der Matte vor der Verfestigung und/oder Härtung des Bindemittels entfernt wird.

Vorzugsweise wird das Wasser durch eine Hochfrequenzheizung entfernt.

Vorzugsweise liegt die Menge des geschäumten Bindemittels, welche auf die Matte aufgebracht wird, oberhalb der Menge, die erforderlich ist, um den gewünschten Bindemittelfeststoff gehalt in dem fertigen Trockenprodukt zu erzielen. Das Ausmaß des Überschusses liegt in der Größenordnung von 50 oder mehr Gew.-%. Der Überschuß wird durch die imprägnierte Matte vor der selektiven Entfernung des Wassers abgezogen. In vorteilhafter Weise wird der Überschuß anschließend gesammelt und erneut in Umlauf gebracht. Hitzehärtbare Harze werien besonders als Bindemittel bevorzugt.

Es wurde gefunden, daß die Aufbringung des Bindemittels als wäßriger Schaum, insbesondere bei einer Aufbringung in der vorstehend angegebenen Überschußmenge, eine merklich gleichmäßigere Imprägnierung bedingt, die in typischer Weise in der Größenordnung von + 1 % des Zielwertes liegt, und zwar im Gegensatz zu den relativ hohen Schwankungen, die bei den bekannten Verfahren in Kauf zu nehmen sind. Dies bedeutet, daß man weniger Bindemittel zur Erzielung einer jeweiligen Produktdichte verwenden kann, wobei im wesentlichen die gleichen physikalischen Eigenschaften, wie Festigkeit und Steifigkeit, aufrechterhalten werden. Dies bedeutet ferner, daß der Bindemittelverbrauch sehr wirtschaftlich gehalten werden kann, da die herkömmliche Verfahrensstufe des Sprühens des Bindemittels auf die weiter oben erwähnte Abzugseinrichtung entfällt. Die Verluste infolge eines Mitschleppens des Gemisches aus verdampftem Wasser und Bindemittel mit ' den mattenbildenden heißen Gasströmen durch die durchlöcherte Ablageoberfläche und die heißen Fasern hindurch

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liegen in typischer Weise in der Größenordnung von 15 bis 30 %. Diese Verluste lassen sich erfindungsgemäß in allen Fällen vermeiden. Infolge eines wirksameren Bindemittelverbrauchs wird auch die Feuerbeständigkeit infolge des herabgesetzten Gesamtgehaltes an organischen Bestandteilen des Endproduktes erhöht. Der Wassergehalt des Schaums richtet sich nach einer Vielzahl von Faktoren, beispielsweise der Temperatur der Matte und dem Endzielgehalt an Bindemittel in dem Produkt. Da der Schaum Wasser enthält, kann er sogar sicher auf eine heiße Matte in einer Herstellungsanlage aufgebracht werden, vorausgesetzt, daß der Wassergehalt zu einem Kühlen der Matte ausreicht und gleichzeitig eine merkliche Härtung und/oder Verfestigung des Bindemittels verhindert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß auch dann, wenn der Schaum auf eine heiße Matte aufgebracht wird, der Wassergehalt der imprägnierten Matte (vor der selektiven Entfernung des Hauptteils des Wassers) merklich höher ist als der Wassergehalt einer ähnlichen gebundener. Matte, die nach dem herkömmlichen Sprühverfahren unter Einsatz einer Absaugvorrichtung hergestellt wird. Beispielsweise bedingt das zuletzt beschriebene Verfahren in typischer Weise Wassergehalte von 4 bis 6 % (bezogen auf das Gewicht), während bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens Wassergehalte von 10 bis 30 % erhalten werden. Ein hoher Wassergehalt sowie ein Oberschuß an Schaum trägt nicht nur zu der Gleichmäßigkeit der Imprägnierung bei, sondern auch zur Beibehaltung dieser Gleichmäßigkeit. In diesem Zusammenhang ist eine Hochfrequenzheizung besonders vorteilhaft, da sie die Möglichkeit bietet, das Wasser aus der ganzen Dicke und nicht nur aus einer einzigen Oberfläche zu entfernen, die einer herkömmlichen Heizeinrichtung ausgesetzt ist. In wirksamer Weise wird durch eine Hochfrequenzheizung die Matte von der Innenseite nach außen in Richtung auf die Oberflächen getrocknet. Sie ermöglicht ferner das Trocknen der Matte bis zu einem gesteuerten Wassergehalt.

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Es wurde auch beobachtet, daß eine Hochfrequenzheizung eine merkliche Zunahme des Mattenvolumens bedingt, d. h. eine Erhöhung der Dicke der Matte bei der selektiven Entfernung des Wassers. Diese Zunahme kann das 3- oder das 4-fache der Dicke der Matte in feuchtem Zustand unmittelbar nach der Imprägnierung ausmachen. Obwohl die herkömmlichen Trocknungsmethoden eine Volumenvergrößerung bedingen, wurde festgestellt, daß die durch eine Hochfrequenzheizung bedingte Zunahme gewöhnlich größer ist. Die Folge ist, daß relativ geringe Dichten in fertigem und trockenem Zustand in der Größenordnung von 16 kg/m³ möglich sind. Es ist jedoch auch möglich, Enddichten in der Größenordnung von 320 oder mehr kg/m³ durch Kompaktieren der trockenen Matte vor dem Härten und/oder Verfestigen des Bindemittels zu erzeugen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist daher sehr flexibel und ermöglicht die Herstellung von Produkten mit einem breiten Bereich der Dichten in fertigem und trockenem Zustand.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders auf die Herstellung von für thermische Isolation verwendete Fasermatten anwendbar, die aus Glasfasern, Mineralwolle oder Steinwolle hergestellt werden, wobei das Bindemittel dazu verwendet wird, ein gewisses Ausmaß an Biegsamkeit und Zusammenhaften zu verleihen, ohne daß dabei merklich die Porosität vermindert wird. Die Erfindung umfaßt auch die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Produkte.

Man nahm bisher an, daß eine Hochfrequenzheizung zur Verarbeitung von Glasfasern und/oder Mineralwolle unzweckmäßig ist, da bei der Durchführung der herkömmlichen Bindemitte lauf bringungsme thoden in der Matte Bindemittelansammlungen entstehen, die nachteilig gegenüber einer Hochfrequenzheizung reagieren.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es auch möglich, eine Matte außerhalb einer Produktionsanlage

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zu imprägnieren, so daß das gesamte Herstellungsverfahren flexibler gestaltet werden kann. In diesem besonderen Falle braucht der Wassergehalt des Bindemittels nicht so hoch sein als dies dann ist, wenn in einer Produktionsanlage gearbeitet wird, da die Matte normalerweise keine Kühlung erfordert. Das Bindemittel und das Wasser können getrennt zur Gewinnung der zu schäumenden Mischung zudosiert werden. Diese Maßnahme ist deshalb vorzuziehen, da sie eine maximale Steuerung der Bindemittelfeststoffe in dem fertigen trockenen Produkt ermöglicht und Veränderungen der Bindemittelfeststoffe sehr leicht durchzuführen gestattet.

Die Hochfrequenzheizung wird vorzugsweise nur solange angewendet, bis selektiv die Hauptmenge des Wassers entfernt ist. Dann greift man auf ein herkömmliches Heizen zurück, um das Harz zu verfestigen und/oder zu härten. Es ist jedoch auch möglich, eine Hochfrequenzheizung zum Verfestigen und/oder Härten des Bindemittels zu verwenden, und zwar vor, während oder nach der Verformung der Matte zu einer gewünschten Konficjuration. Beispielsweise vermag eine 6 bis 12 Sekunden dauernde Behandlung im wesentlichen eine typische mit Schaum imprägnierte Matte zu trocknen, ohne daß dabei eine wesentliche Wirkung auf das Bindemittel ausgeübt wird. Handelt es sich bei dem Bindemittel um ein hitzehärtbares Harz, dann würde eine 20 Sekunden dauernde Behandlung wenigstens eine Härtung des Harzes initiieren. Bei den Fließbandgeschwindigkeiten ist jedoch eine derartig lange Behandlungszeit unzweckmäßig und/ oder bedingt übermäßige Kosten.

Bisher war die Aufbringung von Bindemittel nach der Mattenbildung schwierig, wenn nicht sogar vollständig undurchführbar, und zwar infolge der gewünschten voluminösen durchlässigen Natur des Produktes. Eine gleichmäßige Imprägnierung läßt sich bei einem Aufsprühen von Bindemittel auf die Flächen einer bereits gebildeten Masse nicht erzielen. Die Verwendung eines flüssigen Bindemit-

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tels neigt zu einer Zerstörung der gewünschten Voluminosität. Aus diesen Gründen wurden geformte Produkte, wie längere Rohrisolationen, immer aus einer Matte hergestellt, die mit einem verfestigbaren und/oder härtbaren Bindemittel während der Herstellung imprägniert worden ist. Da es nicht mehr notwendig ist, eine Imprägnierung während der Mattenbildung durchzuführen, ist es nunmehr möglich, eine vollständig nichtimprägnierte Matte für die zukünftige Verwendung herzustellen und zu lagern, ohne daß man sich dabei um die Lagerungsfähigkeit des Bindemittels und/oder Veränderungen der Bindemitteleigenschaften von Charge zu Charge kümmern muß. Diese nichtimprägnierte Matte läßt sich anschließend imprägnieren, trocknen und zu verschiedenen Produkten verformen, beispielsweise längeren Rohrisolationen, bevor das Bindemittel in der herkömmlichen Weise verfestigt und/oder gehärtet wird. Die Erfindung sieht auch Produkte vor, die auf diese Weise aus nichtimprägnierten Matten hergestellt worden sind.

Die Erfindung ermöglicht daher die Durchführung der Imprägnierung zum geeignetsten Zeitpunkt oder an der geeignetsten Stelle, wobei es sich im wesentlichen um ein Zweistufenverfahren handelt, bei dessen Durchführung die Mattenbildung und die Bindemittelimprägnierung getrennt in jedem beliebigen Intervall durchgeführt werden können, wobei gegebenenfalls auch ein geformtes Produkt aus der imprägnierten Matte geformt werden kann.

Ein weiterer Vorteil der Hochfrequenzheizung liegt darin, daß die selektive Wasserentfernung durchgeführt werden kann, ohne daß dabei merkliche Bindemitteldämpfe erzeugt werden. Daher kann der aus der Hochfrequenzheizvorrichtung austretende Luftstrom an die Atmosphäre abgegeben werden, ohne daß dabei die herkömmlichen Abgasprobleme auftreten. ·

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In vorteilhafter Weise enthält die wäßrige Bindemittellösung und/oder Suspension eine kleinere Menge eines grenzflächenaktiven Mittels, um das Schäumen zu erleichtern. Die genaue Menge des zugesetzten grenzflächenaktiven Mittels sowie der Feststoffgehalt (Verdünnung) des jeweils eingesetzten Bindemittels lassen sich durch Experimente bestimmen, durch welche man den gewünschten Bindemittelgehalt in dem Endprodukt einstellen kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß überschüssiges geschäumtes Bindemittel und etwa darin enthaltene Fasern erneut in Umlauf gebracht werden können, da das Bindemittel nicht versprüht werden muß und es weder verfestigt noch ausgehärtet ist.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei diese Vorrichtung einen Schaumerzeuger, eine Einrichtung zum Ausbreiten eines dabei erzeugten wäßrigen Schaums auf eine Fläche einer Vliesraairce, eine Einrichtung, durch welche der Schaum in die Matte gedrückt werden kann, und eine Heizeinrichtung aufweist, mit welcher selektiv eine Hauptmenge des Wassers aus der imprägnierten Masse entfernt werden kann. Die Heizeinrichtung ist vorzugsweise eine Hochfrequenzheizeinrichtung. Vorzugsweise sieht die Vorrichtung außerdem eine Einrichtung zum Sammeln und zum erneuten Inumlaufbringen von überschüssigem Schaum aus der Matte während und/oder nach der Imprägnierung der Matte vor.

Die Einrichtung, mit welcher der Schaum in die Matte gedrückt wird, weist vorzugsweise sowohl eine Saugeinrichtung auf, die an der Seite der Matte angreift, die der Seite entgegengesetzt ist, auf welcher der Schaum ausgebreitet worden ist, wobei ferner eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Schaum in die Matte in Richtung auf die Saugeinrichtung zu drücken. Da Matten aus Glasfasern und/

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oder Mineralwolle sehr porös sind, sollte die Einrichtung zum Drücken des Schaums in die Matte vorzugsweise gegenüber wenigstens der Fläche der Matte abgedichtet sein, auf welche der Schaum aufgebracht ist. Sonst würde die Saugeinrichtung einfach Luft durch relativ dünne oder durchlässige Teile der Matte ziehen, ohne daß dabei die Matte gründlich mit dem Schaum imprägniert wird. Eine für diesen Zweck besonders bevorzugte Vorrichtung besteht aus einer durchlöcherten Walze, die wenigstens einen Saugkopf besitzt, und einem undurchlässigen endlosen biegsamen Band, das sich gegen die Masse legt, wenn es die Walze passiert. Die Walze ist vorzugsweise als Trommel mit peripheren, sich radial erstreckenden Flanschen ausgebildet, da die Verwendung einer Trommel, insbesondere mit Seitenwänden eine bessere Abdichtung zwischen dem flexiblen Band und der Trommel ergibt, wodurch die Saugwirkung in wirksamerer Weise ausgenützt werden kann. Wird eine Hochfrequenzheizeinrichtung Verwender, um selektiv Wasser aus der imprägnierten Matte zu entfernen, so handelt es sich vorzugsweise um eine Radiofrequenzheizvorrichtung. In typischer Weise arbeiten derartige Heizvorrichtung bei einer Frequenz von ungefähr 27 mHz. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise schematische Seitenansicht, die eine Vorrichtung zur Durchführung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wiedergibt;

Fig. 2 eine teilweise schematische Seitenansicht, die einen Teil der Vorrichtung von Fig. 1 in Detail wiedergibt.

Falls es zweckmäßig ist, werden gemeinsame Bezugszahlen in beiden Figuren verwendet.

Durch die Fig. 1 wird die Anwendung des erfindungsgemäßen

Verfahrens und der zur Durchführung dieses Verfahrens eingesetzten Vorrichtung zur Herstellung von Glasmatten wie-

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dergegeben.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Einrichtung 31 zur Herstellung einer Matte mittels einer Absaugeinrichtung aus einer großen Kammer 32, in welche zwei Glasfaserströme 33 aus Zentrifugenspinnkopfen 3 4 gerichtet werden, die von einem nicht gezeigten Glasofen versorgt werden. Die Glasfasern gelangen auf ein durchlöchertes Band 35. Die Bildung einer Matte 3 wird durch Saugköpfe 36 gefördert, die sich unterhalb der oberen Schleife des Bandes befinden. Die Matte wird durch eine Walze 37 kompaktiert und mit einem Hilfsförderband 38 weitertransportiert, wobei sie eine Kompaktierungswalze 39 passiert und in eine Schaumimprägniervorrichtung 40 gelangt, die nachfolgend im Zusammenhang mit Fig. 2 näher beschrieben wird.

Es schließt sich die durch Fig. 2 wiedergegebene Vorrichtung 41 an, die jedoch nicht mit einem Schaumerzeuger und Zuführungsrohr ausgestaltet ist, wie nachfolgend näher erläutert wird. Aus der Vorrichtung 41 gelangt die Matte in eine Hochfrequenzheizkammer 42 und von da in einen Härtungsofen 43, von dem nur der Anfangsteil gezeigt ist. In diesem Falle dient die Vorrichtung 41 nur zur Entfernung eines Überschusses an Schaum und Flüssigkeit aus der imprägnierten Matte. Die Hochfrequenzheizkammer 4 2 bereitet die imprägnierte Matte für den Härtungsofen durch selektives Entfernen wenigstens eines Hauptteils des Wasser vor, wobei die Matte bis zu einem erheblichen und gesteuerten Ausmaß getrocknet wird. Der Trocknungsgrad hängt natürlich von der Größe der Kammer, der zugeführten Energie sowie der Geschwindigkeit des Förderbandes ab, d. h. der Herstellungsgeschwindigkeit, welche die Dauer der Behandlung bestimmt, die von einer jeweiligen Heizvorrichtung ausgeübt wird.

» Natürlich dient die Fig. 1 nur Erläuterungszwecken, so daß

ein Teil der Hilfsaggregate weggelassen worden ist. Für die

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erfindungsgemäßen Zwecke zeigt sie jedoch, wie eine herkömmliche Mattenherstellungsvorrichtung mit der Schaumimprägnierungsvorrichtung und einem Hochfrequenzerhitzer kombiniert werden kann.

Die nähere Konstruktion der Vorrichtungen 4 0 und 41 werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert.

Wie die Fig. 2 zeigt, ist ein endloses Band 1 zum Umlauf um ein Paar Antriebs- und Stützwalzen 2 gelegt. Die Wanderungsrichtung der oberen und unteren Schleifen des Bandes werden durch Pfeile angegeben. Die obere Schleife trägt eine Glasfasermatte 3. Ein Tank 4 für eine Lösung eines hitzehärtbaren Harzes befindet sich unter dem Band. Das Harz wird aus dem Tank mittels einer Pumpe 5 abgezogen und einer Schaumerzeugungsvorrichtung 6 zugeleitet, der ebenfalls komprinierte Luft durch ein Rohr 7 zugeführt wird. Die Schaumerzeugungsvorrichtung ist eine herkömmliche Vorrichtung und besteht aus einer Säule, die Glaskügelchen enthält. Die Wirkung dieser Schaumerzeugungsvorrichtung besteht darin, eine innige Mischung aus Harz und Luft in der Weise zu bilden, daß der Weg dieser beiden Komponenten auf gemeinsame eingeengte Kanäle durch den mittleren Innenteil der Säule gelenkt wird. Beim Verlassen der Säule dehnt sich die Mischung zu einem Schaum aus. Der Schaumauslaß 8 aus der Säule beschickt ein Rohr 9, das zwei Zwecken dient. Zunächst transportiert es den Schaum zu einer Schlitzdüse 10, die sich über die Breite der Matte 3 erstreckt. Ferner sammelt es nichtgeschäumte Flüssigkeit in einem Wiedergewinnungsrohr 11. Die ganze gesammelte Flüssigkeit wird erneut dem Tank für eine erneute Verwendung über eine Pumpe 13 und eine Leitung 14 zugeführt.

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Die mit einer Schaumschicht 12 bedeckte Matte wird mittels des Bandes 1 unter einer Rakel 24 auf und über eine perforierte Trommel 15 geleitet, von welcher sie mittels eines Hilfsförderbandes 16 einer Hochfrequenzheizeinrichtung gemäß Fig. 1 zugeführt wird. Die aufgebrachte Schaummenge liegt im Oberschuß zu der Menge vor, die dazu erforderlich ist, den gewünschten Bindemittelfeststoffgehalt in dem fertigen trokkenen Produkt zu ergeben, wie weiter oben diskutiert worden ist. Das Ausmaß dieses Überschusses wird durch die Tiefe der Schaumschicht 12 gesteuert. Diese Tiefe läßt sich beispielsweise dadurch steuern, daß die Schaumerzeugungsgeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit des Bandes 1 oder die Position der Rakel 24 verändert werden.

Die perforierte Walze enthält drei stationäre Saugköpfe 17 mit jeweiligen axialen Auslaßleitungen 18a, 18b und 18c, die jeweils mit einer Vakuumquelle über eine Falle für flüssiges Harz verbunden sind (aus Einfachheitsgründen nicht gezeigt). Die von äen Fallen gesammelte Flüssigkeit wird erneut dem Tank durch die Rohre zugeführt (vgl. die Bezugszahl 19). Die Trommel weist sich radial erstreckende Seitenwände mit einer Tiefe auf, die wenigstens gleich der Dicke der zu imprägnierenden Matte ist (vgl. die gestrichelte Linie 15a).

Auf der Seite der Matte, die der perforierten Walze entgegengesetzt ist, ist ein endloses undurchlässiges flexibles Band 20 montiert, das um drei Stützenwalzen 21, 22 und 23 läuft. Das Band 20 ist bewußt so angebracht, daß es etwas locker ist, so daß seine untere Schleife zunehmend unter dem Einfluß der Saugwirkung bewegt werden kann, die auf die Unterseite der Matte angreift. Das Ergebnis besteht darin, daß das Band 20 die Saugwirkung erhöht und zunehmend den Schaum in die Matte bis zur Beendigung der Imprägnierung eindrückt. Das Band und die Walzenseitenwände dichten die Matte gegen die Walzenoberfläche ab.

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Es ist darauf hinzuweisen, daß die Vorrichtung normalerweise mit Hilfsaggregaten versehen ist, um die Lösung aus dem hitzehärtbaren Harz und dem oberflächenaktiven Mittel des Tanks 4 zuzuführen, wobei jedoch aus Einfachheitsgründen derartige Aggregate aus der Fig. weggelassen worden sind. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß die Vorrichtung einen Teil einer vollständigen Herstellungsanlage bilden kann, die Einrichtungen zur Mattenbildung, Harzhärtung und zum Aufrollen umfaßt. Sie kann auch dazu verwendet werden, bereits gebildete Matten getrennt zu behandeln, wie weiter oben ausgeführt worden ist.

In diesem letzteren Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß das Harz zwar beim Durchlaufen durch die Herstellungsanlage mittels heißer Luft und/oder einer Strahlungswärme oder durch weiteres Hochfrequenzheizen gehärtet wird, es ist jedoch nicht wesentlich, eine Härtung zu diesem Zeitpunkt durchzuführen. Natürlich ist es sogar nicht notwendig, die Imprägnierung und Trocknung in der Mattenherstellungsanlage auszuführen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auf nichtbehandelte Matten zu jedem Zeitpunkt nach der Herstellung angewendet werden, wodurch Verarbeitungsprobleme, die auf die begrenzte Lagerungsfähigkeit der gewöhnlich eingesetzten hitzehärtbaren Harze zurückgehen, vermieden oder auf einem Minimum gehalten werden. Bei einem Verfahren unter Einschluß eines Glasofens bietet die Möglichkeit, die Imprägnierung um jedes beliebige Zeitintervall zu verschieben, wenigstens eine Teillösung zu dem Problem, das auf Unterbrechungen bei der Produktion zurückgeht, welche durch die Notwendigkeit entstehen, den Ofen wieder herzurichten, wenn die feuerfesten Auskleidungen zerstört sind. Nichtimprägnierte Massen können während einer derartigen Ofenwiederherstellung für eine Verwendung gelagert werden.

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Das Verfahren kann auch dazu verwendet werden, erneut eine Matte entweder mit dem gleichen oder einem anderen Harz für den Fall zu imprägnieren, daß die anfängliche Imprägnierung nicht zufriedenstellend war oder ein höherer Bindemittelgehalt erforderlich ist.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Beispiel 1

Eine nichtimprägnierte Glasfasermatte wird nach dem in Fig. beschriebenen Zentrifugenspinnverfahren hergestellt. Die Matte besitzt eine Breite von 1 m, eine Dicke von 100 mm und wiegt 700 g/m².

Eine wäßrige Lösung eir.es modifizierten Phenol/Formaldehyd-Harzes wird hergestellt, die ungefähr 20 Gew.-% Harzfeststoffe und 1 Gew.-% {bezogen auf die Harzfeststoffe) eines grenzflächenaktiven Mittels enthält. Diese Lösung wird geschäumt und auf eine Seite der Matte in Form einer Schicht mit einer Tiefe von 50 mm unter Verwendung der in Fig. 2 beschriebenen Vorrichtung aufgebracht. Die Saugwirkung entspricht 500 mmHg, während die lineare Geschwindigkeit der Matte auf 6 m/min eingestellt wird.

Die imprägnierte feuchte Matte hat insgesamt 18,2 Gew.-? aufgenommen, wobei 12,6 % aus Wasser bestehen.

Die feuchte Matte wird dann der Einwirkung einer Radiofrequenztrocknung während einer Zeitspanne von 6 Sekunden durch Durchschicken durch einen Radiofrequenzerhitzer ausgesetzt. Die 6 Sekunden dauernde Verweilzeit in dem Erhitzer reicht dazu aus, die Matte bis zu einem Restwassergehalt von 2 % zu trocknen, ohne daß dabei eine merkliche Wirkung auf den Härtungszustand des Harzes ausgeübt wird. Die getrocknete imprägnierte Masse wird durch einen Heißlufthärtungsofen zwischen zwei endlosen Bändern geschickt, die in einem Ab-

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stand von 25 mm vorgesehen sind, wobei ein 25 mm dickes Brett mit einer Dichte von 32 kg/m³ erhalten wird. Der Durchschnittsgehalt an gehärtetem Harzfeststoff des Brettes beträgt 5,4 Gew.-%. Der gemessene Feststoffgehalt beträgt 4,8 bis 5,7 Gew.-%.

Beispiel 2

Eine nichtimprägnierte Masse, die der Matte des Beispiels ähnlich ist, wird hergestellt, worauf ein geschäumtes Harzbindemittel in genau der gleichen Weise aufgebracht wird. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Anfangsfeststoffgehalt der Harzlösung 40 Gew.-% anstelle von 20 Gew.-% beträgt.

Die durchschnittliche Aufnahme der feuchten Matte beträgt 4 5,2 Gew.-%, wobei 30,"! % aus Wasser bestehen.

Die Radiofrequenztrocxnungsbehandlung wird in diesem Falle während einer Zeitspanne von 13 Sekunden durchgeführt. Diese Zeitspanne reicht aus, einen Restwassergehalt von praktisch 0 % zu erzielen.

Das getrocknete imprägnierte Produkt wird auf die entsprechende Größe zerschnitten und in einer erhitzten Plattenpresse zu Auskleidungsplatten mit asymmetrischer Dicke verpreßt, die für Automobile eingesetzt werden. Die Dicke einer jeden Platte schwankt zwischen 12 mm an einem Ende und 2 mm am anderen Ende.

Die Temperatur und die Dauer des Verpressens reichen dazu aus, das Harz zu härten, wobei ein Durchschnittsgehalt an gehärteten Harzfeststoffen von 14,6 Gew.-% erzielt wird. Die oberen und unteren Abweichungen von diesem Durchschnittswert betragen 13,8 bzw. 15,2 %. Die Dichte des Produktes beträgt 68 kg/m³ (bei der Dicke von 12 mm) und 4 08 kg/m³ (bei der 2 mm-Dicke).

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Beispiel 3

Es wird die in Beispiel 1 beschriebene Arbeitsweise wiederholt, wobei jedoch eine Matte mit einem Gewicht von 350 g/m² und einer Dicke von 50 mm verwendet wird. Auf diese Matte wird die gleiche geschäumte Harzlösung wie in Beispiel 1 aufgebracht, die lineare Geschwindigkeit der Matte beträgt jedoch 12 m/min. Die Saugwirkung wird auf 2 50 mmHg reduziert.

Die durchschnittliche Aufnahme der feuchten imprägnierten Matte liegt zwischen 23,1 und 25,3 Gew.-%. Der Wassergehalt beträgt 16,1 bis 16,9 %.

Diese Matte wird dann auf einen Restwassergehalt von 2 % getrocknet. Dazu ist eine 8 Sekunden dauernde Radiofrequenzheizbehandlung erforderlich. 1,5 m Längen der getrockneten imprägnierten Matte werden dann zu einer rohrförmigen Isolation vor dem Ofenhärten des Harzes unter Verwendung von heißer Luft verformt. Die Endprodukte sind 915 mm lang und besitzen eine Wanddicke von 25 mm bei einer Bohrungsgröße von 100 mm. Sie weisen eine Dichte von 55,4 kg/m³ bei einem Durchschnittsgehalt an gehärteten Harzfeststoffen von 7,4 % auf. Die maximalen unteren und oberen Abweichungen von diesem Wert betragen 6,6 bzw. 7,9 %.

Die vorangegangenen Beispiele erläutern die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Herstellung von Isolationsprodukten aus bereits hergestellten und nichtimprägnierten Matten, da kein Versuch unternommen wurde, die Mattenproduktion und das Imprägnierungsverfahren zu integrieren. Die Matten wurden in nichtimprägniertem Zustand solange gelagert, bis sie für die Imprägnierung herangezogen wurden. Die Lagerungsperiode kann unbegrenzt sein, da bis zur Aufbringung der Harzlösung auf die Matte keine ' Probleme bezüglich der Lagerungsfähigkeit der Matte auftre-

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Die vorstehend beschriebenen Beispiele wurden unter Einsatz eines Laborradiofrequenzerhxtzers mit einer Leistung von 1,5 KW (bei einer Frequenz von 27 raHz) durchgeführt. Die tatsächliche Energie, die für eine jeweilige Trocknung notwendig ist, hängt natürlich von dem gewünschten Durchsatz und dem Wassergehalt der Matte ab. Die Auswahl einer geeigneten Größe des Erhitzers für die jeweiligen Bedingungen liegt im Ermessen des Fachpersonals.

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Claims

MÜLLER-BO.tN · DETj F 31, · SOHÖN · HERTEL DR. WOLFGANG MÜLLER-BORS (PATENTANWALT VON 1927 - 1975) DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM. DR. ALFRED SCHÖN. DIPL.-CHEM. WERNER HERTEL. DIPL.-PHYS. N 1271 NEWALL3 INSULATION COMPANY LIMITED, 20, St. Mary's Parsonage, Manchester M3 2NL, England. Verfahren zur Herstellung einer gebundenen Glasfaser- oder Mineralwollevliesmatte. Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer gebundenen Glasfaseroder Mineralwollevliesmatte, bei dessen Durchführung
eine Vliesmatte mit einem Schaum einer wäßrigen Lösung
oder Suspension eines Bindemittels imprägniert ist, das
man nachher in situ sich verfestigen oder aushärten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptteil des Wassers
selektiv durch Eindampfen aus der imprägnierten Masse
vor dem Verfestigen oder Härten des Bindemittels entfernt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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das Wasser durch Hochfrequenzheizen entfernt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bindemittelschaum auf die Matte in einer Menge aufgebracht wird, die in einem Überschuß zu der Menge vorliegt, die erforderlich ist, um den gewünschten Bindemittelfeststoffgehalt in dem fertigen Trockenprodukt zu erzeugen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß in der Größenordnung von 50 oder mehr Gew.-% liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß an Bindemittelschaum durch die Matte gezogen und aus der Matte vor der Entfernung des Wassers entfernt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überschuß des aus der Matte entfernten Bindemittelschaums gesammelt und erneut in Umlauf gebracht wird.

7. Verfahren zur Herstellung einer gebundenen Glasfaser- oder Mineralwollevliesmatte, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Stufen in Kombination ausgeführt werden:

1) Bildung einer Vliesmatte aus Glasfasern oder Mineralwolle nach einem Schmelzspinnverfahren,

2) Bildung eines Schaums aus einer wäßrigen Lösung oder Suspension eines verfestigbaren oder härtbaren Bindemittels,

3) Abkühlen der frisch gebildeten Matte durch Aufbringen des Schaums zur Imprägnierung der Matte mit dem Schaum,

4) selektives Entfernen eines Hauptteils des Wasser aus der Matte durch Eindampfen und anschließend

5) Verfestigung oder Härtung des Bindemittels in situ in , der Matte.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das geschäumte Bindemittel in einem Überschuß zu der Menge aufgebracht wird, die zur Einstellung eines gewünschten Bindemittelfeststoffgehalts in dem fertigen Trockenprodukt erforderlich ist, wobei dieser Oberschuß durch die Matte gezogen und vor der Entfernung des Wassers entfernt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hochfrequenzheizung zum Verfestigen oder Aushärten des Bindemittels angewendet wird.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Glasfaser- oder Mineralwollevliesmatte mit einer Einrichtung zur Herstellung eines Schaumes aus einer wäßrigen Lösung oder Suspension eines Bindemittels und einer Einrichtung zur Aufbringung des Schaums auf die Matte zur Imprägnierung der Matte mit diesem Schaum, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, die selektiv zur Entfernung eines Hauptteils des Wassers aus der imprägnierten Matte betrieben werden kann.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizeinrichtung aus einer Hochfrequenzheizeinrichtung besteht.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die zur Entfernung und zum Sammeln eines Überschusses an Schaumbindemittel aus der imprägnierten Matte vor dem Entfernen des Wassers verwendbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, welche das überschüssige Bindemittel erneut in Umlauf setzt.

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14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Pressen des Schaumes in die Matte vorgesehen ist, wobei eine Abdichtung gegen wenigstens die Fläche der Matte, auf welche der Schaum aufgebracht wird, vorgesehen ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einpressen des Schaums in die Matte aus einem endlosen biegsamen undurchlässigen Band und einer diesem zugeordneten durchlöcherten Walze besteht, die einen Saugkopf aufweist und sich radial erstreckende Seitenwände besitzt.

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