DE2842310A1

DE2842310A1 - Schachtscheiderstoff-ventilationsvorhang fuer untertage-bergwerke und verfahren zu deren belueften

Info

Publication number: DE2842310A1
Application number: DE19782842310
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: WERTHMANN NEIL JACOB
Current assignee: WERTHMANN NEIL JACOB
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-04-05
Also published as: PL209669A1; GB2005192B; AU4028478A; GB2005192A; ZA784949B; AU522379B2

Description

Neil Jacob WERTHMANN, Maryland 21146 V.St.A.

Schachtscheiderstoff-Ventilationsvorhang

für Untertage-Bergwerke und Verfahren zu deren Belüften

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Untertage-Bergbaus und betrifft insbesondere einen verbesserten Schachtscheiderstoff-Aufbau zur Verwendung für Ventilationsvorhänge zum Belüften solcher Bergwerke.

Bei Untertagebergbauvorgängen ist es üblich, Schächte in die Erde zu treiben, die bis 304,8 m oder mehr Tiefe zur Lage des Flözes oder der Schicht des besonderen zu fördernden Erzes oder anderen Materials_/ wie z. B. Kohle, reichen können, und dann im Lauf dieses Abbaus Tunnel zu erzeugen, die sich je nach der Dicke und Richtung des Erzflözes mehr oder weniger in Seitenrichtung erstrecken und zusätzliche Mehrfache von 304,8 m erreichen können. Der Abbau schreitet gewöhnlich nach der sog. "Kammer- und-Strekkenpfeiler"-Methode vorwärts, nach der das Erz in Abbaustrecken genannten örtlichen Bereichen entfernt wird, während zwischenliegende Bereiche unabgebaut gelassen werden, um Streckenpfeiler zu bilden, die zum Abstützen der Decke

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über den Bergbauzonen im Zusammenwirken mit anderen Abstützmitte ln_; wie z. B. Dachbalken, Verstrebungen und dergleichen^ beitragen.

Zwei Verfahren des Erzabbaus sind gegenwärtig wenigstens beim Kohlebergbau, der von der Erfindung besonders betroffen wird, im Gebrauch, d. h. das sog. herkömmliche Verfahren und das kontinuierliche Abbauverfahren. Beim herkömmlichen Verfahren wird ein tiefer horizontaler Einschnitt an einer geeigneten Stelle längs eines Abschnitts der Oberfläche der Erzader geschnitten, die dann gewöhnlich am Boden, obwohl manchmal an der Oberseite, bearbeitet wird, und die Fläche über dem Einschnitt wird zur Aufnahme von Sprengstoffen gebohrt, die man dann detonieren läßt, um Kohlemengen von der Ader loszubrechen. Die so abgelöste Kohle wird dann gesammelt und aus dem Bergwerk mit Loren entfernt, die sich durch einen oder mehrere Tunnel bewegen. Nach dem kontinuierlichen Verfahren schneidet eine kontinuierliche Abbaumaschine das Erz von der Oberfläche der Ader mittels eines an ihrem Vorderende getragenen Schneidkopfs ab und sammelt und transportiert das Erz hinter sich zum Beladen der Loren zwecks Entfernung wie zuvor. In beiden Fällen und insbesondere im Fall des kontinuierlichen Abbaus werden erhebliehe Staubmengen trotz der Praxis erzeugt, daß die Schneidgeräte unter einem dauernden Wassersprühnebel gehalten werden, und dieser in der Luft schwebende Staub stellt für die Bergleute vom Standpunkt sowohl der Atmung als auch des Explosionsrisikos eine Gefahr dar.

Außerdem enthalten bestimmte Kohlelagerstätten große Mengen von während der ursprünglichen Bildung der Kohle in der Urzeit erzeugten Methan, und wenn die Kohle abgebaut

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wird, entweicht das Methan und neigt zur Ansammlung längs der Arbeitsfläche des Bergwerks. Die freiwerdende Methanmenge variiert von Bergwerk zu Bergwerk, wobei einige Bergwerke dieser Erscheinung in stärkerem Grade unterworfen und als "gasführende" Bergwerke bekannt sind. Methan ist natürlich ein explosives Gas besonders bei Vereinigung mit den passenden Luftanteilen, und die Mehrzahl der Bergwerks-Unglücksfälle über die Jahre läßt sich Explosionen zuschreiben, die durch die zufällige Zündung, z. B. durch einen zufällig erzeugten Funken, dieses Methangases verursacht werden.

Während Bergarbeiter und Bergwerksgesellschaften stets mehr oder weniger danach trachteten, den Gehalt an Staub und Methan in der Atmosphäre im Bereich der Arbeitsumgebung des Bergwerks möglichst gering zu halten, hat die Gesetzesverabschiedung des "Mine Safety Act" von I969 besonders strenge Vorschriften festgelegt, um die Gesundheit und Sicherheit der Bergarbeiter zu schützen. Beispielsweise ist die zulässige Grenze der Staubmenge etwa 2 mg/m³, während die Methangasmenge ständig überwacht wird, um im voraus jede Anreicherung weit eher zu erfassen, als das Gefahrenniveau erreicht ist. Beispielsweise kann die Abbaufläche jede 1/4 -1/5 Stunde oder so mit einem Methandetektor überprüft werden, und außerdem enthält die kontinuierliche Abbaumaschine selbst häufig ein automatisches Methanfühlerinstrument, das automatisch die Antriebsenergiezufuhr zur Maschine unterbricht, falls eine merkliche Änderung des Methangehalts auftritt.

Um die Unfälle durch den Erzstaub und zündbares Gas zu verringern, entwickelten Bergarbeiter vor langer Zeit Tech-

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niken zur Belüftung des Bergwerks, um so brauchbar starke Ströme von frischer Luft darin einzuführen. Unter Berücksichtigung der Tatsache j daß, wenn der Abbau der Kohle über lange Zeiträume fortschreitet, ein verwickeltes System von Schächten, Tunneln und Gängen entstehen und nahezu labyrinthische Ausmaße annehmen kann, wird unverzüglich klai, daß, wenn die erforderlichen Prisehluftströme durch die gesamte offene Ausdehnung eines solchen Bergwerks geschaffen werden müßten, die Kosten völlig unerschwinglich sein würden. Um diese Kosten innerhalb zulässiger Grenzen zu bringen, nahmen die Bergarbeiter und Bergwerksgesellschaften die Praxis an, Schachtscheiderstoffe genannte flexible Stoffvorhänge an geeigneten Stellen aufzuhängen, um so den Strom der Luft so eng wie möglich auf den unmittelbar an die Arbeitsfläche der Kohleader angrenzenden Bereich zu begrenzen, indem die Räume, in denen der Erzabbau vollendet oder zeitweise unterbrochen ist, sowie gleichzeitig nicht benutzte Seitentunnel oder -gänge abgeschlossen werden. Diese Vorhänge können längs Linien aufgehängt werden, die nach Bedarf gekrümmt sein können, um als Scheidewände zum Begrenzen und Richten des Luftstroms nach Wunsch zu dienen, und werden in diesem Fall Linienschachtscheider genannt. Auch ist es üblich, einen zeitweiligen Abschluß durch den Tunnel oder Schacht vorzusehen, der zum Eingang und Ausgang zu der bzw. aus der Arbeitsfläche des Bergwerks sowie zum Transport der abgebauten Kohle aus dem Bergwerk dient, und diese Scheidewände werden üblicherweise Absperr- oder Plugvorhänge genannt.

Das üblichste, bisher als Schachtscheiderstoff verwendete Material war ein schweres gewebtes Jutetuch, das anfänglich in der Größenordnung von etwa 339,1 g/m² wiegt.

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Obwohl Jute den Vorteil niedriger Kosten gegenüber anderen vorstellbaren Stoffen aufweist, muß sie aus fremden Ländern importiert werden, und dieser Kostenvorteil verschwindet allmählich, da die Exportländer ihren Preis steigern. Andererseits ist Jute erheblichen Nachteilen unterworfen. An erster Stelle hat Jute eine hohe natürliche Absorptivität für Feuchtigkeit, so daß Feuchtigkeit in einer Menge absorbiert werden kann, die tatsächlich gleich ihrem Ausgangsgewicht ist, und diese Feuchtigkeit neigt zum Anziehen und Festhalten der in der Luft schwebenden Staubteilchen. Unter einem Gesichtspunkt ist diese Eigenschaft erwünscht, da das gewebte Jutetuch unter einer hohen Anfangsporosität leidet und tatsächlich ein wirksamer Schachtscheiderstoff erst dann wird, nachdem eine ausreichende Menge von Feuchtigkeit und Staub angesammelt ist, um diese Porosität zu verringern. Unter einem anderen Gesichtspunkt ist diese Eigenschaft jedoch unerwünscht, da sie verursacht, daß das Tuch feucht und durchweicht wird und einen Verlust an Zugfestigkeit erleidet, so daß es dazu neigt, leicht zu zerreißen oder von seinen Befestigungsmitteln gelöst zu werden. Außerdem wird vom Standpunkt des Bergarbeiters bevorzugt, daß ein gegebener Schachtscheiderstoff so häufig wie möglich wiederverwendet wird, indem man ihn von einer Stelle zur anderen bewegt, wenn der Kohleabbau fortschreitet, und eine solche Wiederverwendung wird vom Standpunkt des Bergarbeiters unbequem und schwierig, wenn der Schachtscheiderstoff feucht und durchweicht ist. Infolgedessen neigen die Bergarbeiter dazu, gebrauchten Jute-Schachtscheiderstoff zu verwerfen und an der nächsten Stelle einen frischen, ungebrauchten Stoff anzubringen, statt die unangenehme Arbeit des Abnehmens und Wiederaufhängens des schon gebrauchten Stoffs durchzuführen.

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In neuerer Zeit wurde das Jutetuch mit einem Polyäthylenfilm in Stärken bis zu etwa 76,2 μΐη zu beschichten, um die anfängliche Luftundurchlässigkeit des Tuchs zu steigern, doch erhöht dieser Ausweg erheblich die Stoffkosten und ändert nicht merklich die Absorp tivität der Jute und die dadurch verursachten wirtschaftlichen Nachteile.

Eine Alternative für Jute, die in beträchtlichem Gebrauch war, ist Baumwolltuch oder Segeltuchgewebe,das ein Basisgewicht von 339 jl g oder mehr je m^E aufweist. Obwohl solches Segeltuch von stark verringerter Porosität im Vergleich mit Jute und dieser daher überlegen ist, leidet es ebenfalls unter einer hohen Absorp'tivität für Feuchtigkeit mit gleichzeitiger Anziehung von Staubteilchen, was zu einer Steigerung um so viel wie etwa 75 % seines Ausgangsgewichts führen kann. Daher betrachtet man Baumwqllsegeltuch, obwohl es eine wirksamere Luftsteuerung als Jute liefert, nur als gleichwertig im Vergleich mit Jute, soweit ihre Eignung zur Wiederverwendung betrachtet wird.

Es wurden auch Versuche durchgeführt, Kunststoffbahnen zu verwenden, wobei man erwartete, eine erheblich gesteigerte Luftsteuerungswirksamkeit aufgrund der völlig undurchlässigen Art dieses Materials zu erreichen. Jedoch ist Kunststoffbahnmaterial relativ teuer, und wenn man es in ausreichend niedrigen Gewichten, um vom Kostenstandpunkt aus annehmbar zu sein, verwendet, fehlt dem daraus gebildeten Vorhang das erforderliche Gewicht, Luftströmen standzuhalten und den gewünschten Abgrenzungseffekt für die Luftströme zu erreichen. Statt dessen neigen solche Bahnen dazu, unkontrollierbar aufzubauschen oder zu flattern, wenn sie durchgehenden Luftströmen ausgesetzt sind, und verlieren

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erheblich ihre Luftbewegungswirksamkeit. Außerdem neigt eine Kunststoffbahn dazu, eine niedrige Riß- und Abriebbeständigkeit aufzuweisen, und widersteht nicht angemessen dem normalen Verschleiß und dem Einreißen bei Berührung mit den Bergarbeitern und ihrer Ausrüstung; wenn sie im Betrieb angestoßen oder eingerissen wird, neigt der Riß zur Ausbreitung oder Verteilung durch die Bahn, und

durch
sie muß dann verworfen und fr:

sätzlichen Kosten ersetzt werden.

durch
sie muß dann verworfen und frisches Materxal zu zu-

In neuerer Zeit wurde ein zusammengesetzter Kunststoff-Schachtscheider entwickelt, bei dem ein verhältnismäßig schweres Gewebe aus Nylonfaser auf beiden Seiten mit Polyvinylchlorid überzogen wird, um ein verstärktes Kunststoffbahnmaterial zu schaffen. Dieses zusammengesetzte Material ist ziemlich wirksam zum Steuern und Bewegen des LuftStroms aufgrund seiner Undurchlässigkeit und seines ausreichenden Hängegewichts, um an Ort und Stelle zu bleiben, und da es praktisch überhaupt keine Absorp tivität für Feuchtigkeit aufweist, läßt es sich leicht entfernen und wiederverwenden. Jedoch ist dieses Material sehr viel teurer als herkömmlich verwendete Stoffe, und seine Verwendung bis zur Gegenwart zeigte die Tendenz, auf besondere Situationen, wie z. B. Plugvorhänge, begrenzt zu sein, wo verhältnismäßig geringe Materialmengen benötigt werden und die zusätzlichen Kosten wegen der stark gesteigerten Dauerhaftigkeit dieses Stoffes, um die ungewöhnlichen Anforderungen dieser Situationen zu erfüllen, gerechtfertigt sein können.

Die auf diesem Gebiet bekannten Patentschriften, insbesondere die US-PS 2 947239, 3 118363, 3 404756, 3 636852,

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3 715969 und 3 863 554, beziehen sich auf Verbesserungen

der mechanischen Halterung oder Anordnung des Schachtgehen

Scheiderstoffes und nur allgemein auf den tatsächlichen Aufbau des Stoffes selbst entsprechend den oben erläuterten Angaben ein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schachtscheiderstoff bzw. ein Schachtscheidertuch verbesserten Aufbaus zu entwickeln, der bzw. das in weitem Ausmaß alle bei den bekannten Materialien angetroffenen Vorteile ohne deren Nachteile kombiniert, um ein wirksameres Material zur Verwendung bei der Belüftung von Untertage-Bergwerken zu liefern, wobei der Schachtscheiderstoff-Aufbau derart sein soll, daß er zu etwa mit denen der in weitem Umfang für diesen Zweck bisher vewendeten Stoffen vergleichbaren Kosten hergestellt und verkauft werden kann_;

• innerhalb der vom Bergarbeiter auferlegten zulässigen Kostenbegrenzungen liegt, die für die wirksame Steuerung der Luftströme erforderliche Dichte und niedrige Porosität aufweist und einen hohen Zusammenhalg und Unversehrtheitsgrad bei geringer Feuchtigkeitsabsorptivität hat, um seine bequeme Wiederverwendbarkeit durch die Bergarbeiter zu ermöglichen.

Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist zunächst ein Schachtscheiderstoff-Ventilationsvorhang für Untertage-Bergwerke aus einem mit Auflagematerial bedeckten Trägermaterial, mit dem Kennzeichen, daß er aus einer geflechtartigen, dünnen, flexiblen Trägerunterlage, wenigstens einer angrenzenden Auflage mit einer wesentlich größeren Dicke als der Trägerunterlage aus natürlichen oder synthetischen Textilstapelfäsern mit einer

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Stapellänge von wenigstens etwa 2,54 mm, wobei jede Auflage zur Verschiebung eines wesentlichen Teils von deren Fasern durch die Trägerunterlage zu deren entgegengesetzten Seite und zum Verflechten und Verdichten der Fasern zu einer dichten, zusammenhängenden, filzartigen Decke mit im Vergleich zur Auflage verringerter Dicke nadelgestanzt ist, die die Trägerunterlage in ihrem Inneren und im festen Eingriff enthält, und aus einem die filzartige Decke in ausreichender Menge imprägnierenden Feuerhemm-Mittel besteht, um ihr einen "Flammenausbreittngsindex" von höchstens 25 (nach der Abstrahlplattenmethode gemäß "ASTM-E-162-25" bestimmt) zu verleihen, wobei die Trägerunterlage ein Gewicht von etwa 33_a91 - 169,25 g/m², die Auflage ein Gewicht von wenigstens etwa 169,25 g/m² und der fertige Schachtscheiderstoff ein Gewicht von wenigstens etwa 271,28 g/m^H und eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, um wenigstens sein eigenes Gewicht ohne Einreißen bei maximal hohen Längen zu tragen.

Ausgestaltungen dieses Vorhanges sind in den Ansprüchen 2 bis 9 gekennzeichnet.

Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zum Belüften eines Untertage-Bergwerks, gemäß dem der Strom der Ventilationsluft zu aktiven Arbeitsplätzen des Bergwerks gelenkt und von Nichtarbeitsplätzen und Gängen mit Hilfe von flexiblen Schachtscheiderstoffvorhängen, die an geeigneten Stellen quer über die öffnungen zu den Nichtarbeitsplätzen und Gängen angeordnet sind, ausgeschlossen wird, das durch die Verwendung von Schachtscheiderstoff-Ventilationsvorhängen gemäß der Erfindung gekennzeichnet ist.

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Die Erfindung gibt also einen verbesserten Schachtscheiderstoff-Aufbau an, der aus (1) einer netz- oder geflechtartigen, einfachheitshalber Unterlage genannten Träger- oder Abstützbahn, (2) einer Auflage oder Matte aus Textilstapelfasern in dichtem, fest nadelgestanztem Eingriff mit der Unterlage und (3) einem feuerbeständigen ehemischen Imprägniermittel in ausreichender Menge besteht, um der Einheit aus Auflage und Unterlage eine annehmbare Flammenbeständigkeit zu verleihen; sie sieht außerdem ein Verfahren zur Verwendung dieses verbesserten Schachtscheiderstoff-Aufbaus zur Belüftung von Untertage-Bergwerken vor.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:

Fig. 1 in sehr schematischer und idealisierter Weise

eine Aufsicht eines Teils eines Untertage-Bergwerks mit der aktiven Oberfläche des Flözes, an der der Abbauvorgang gerade konzentriert ist, an seinem rechten Ende, und mit einer Darstellung der verallgemeinerten Bereiche von Schachtscheiderstoff-Abschnitten zur Steuerung des Luftstroms durch den dargestellten Bereich;

Fig. 2 eine vergrößerte Teilperspektivansicht eines Schachtscheiderstoff-Aufbaus gemäß der Erfindung, wobei äußere Teile in einigen-Bereichen zwecks Erkennbarkeit der inneren Unterlage weggebrochen sind;

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-ih-

Pig. 3 eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung des Verfahrens zum Zusammensetzen und Imprägnieren des Schachtscheiderstoffs gemäß der Erfindung;

Pig. 4 eine vergrößerte Teilansicht einer bevorzugten, geschlossene Widerhaken aufweisenden Pilznadel zum Nadelstanzen des verbesserten Schachtscheiderstoffs;

Fig. 5 einen vergrößerten Querschnitt nach der Linie • 5-5 in Fig. 4;

Pig. 6 und 7 vergrößerte Teilansichten zur idealisierten Veranschaulichung der Wirkung des Nadelstanzvorgangs beim Herstellen des Schachtscheiderstoffs gemäß der Erfindung; und

Fig. 8 einen vergrößerten Querschnitt einer bevorzugten, im erfindungsgemäßen Schachtscheiderstoff verwendeten Unterlage.

Allgemein verwendet der verbesserte Schachtscheiderstoff -Auf bau gemäß der Erfindung drei Bestandteile: (1) eine einfachheitshalber Unterlage genannte, netz- oder geflechtartige Träger- oder Abstützbahn S, (2) eine Auflage oder Matte B aus Textilstapelfasern in dichtem, fest nadelgestanztem Eingriff mit der Unterlage und (3) ein feuerbeständiges chemisches Imprägniermittel, das in der Zeichnung nicht erkennbar ist, in ausreichender Menge, um der Einheit aus Auflage und Unterlage eine annehmbare Plammenbeständigkeit zu verleihen. Jeder dieser Bestandteile soll anschließend be-

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schrieben werden.
Die Unterlage

Die hier verwendete Unterlage ist eine dünne, flexible, netz- oder geflechtartige, aus faserförmigen, in einer Art Netzwerk angeordneten Elementen zusammengesetzte Lage oder Bahn. Ein Beispiel für die Unterlage ist ein Leinen- oder "Seih"-Tuch, das durch Weben von verdrillten, aus Baumwolleoder Kunstseidestapelfasern mit einer Durchschnitts-Denier-Zahl im Bereich von etwa 15 bis 100 oder mehr zu einem losen offenen Tuch mit einem Basisgewicht von etwa 33₃91 bis 101,73 g/m² gesponnenen Fäden hergestellt ist. Alternativ würde ein synthetisches Leinenprodukt, das in etwa dem gleichen Denierbereich durch Extrusion von synthetischen Monofasern hergestellt ist, die an ihren Schnittpunkten miteinander entweder während der Extrusion oder anschließend zu einer zusammenhängenden netzartigen Bahn verschmolzen sind, befriedigend sein. Die bevorzugte Unterlage wird durch Weben von dünnen flachen Bändern oder Streifen aus einem PoIyolefinharz, wie z. B. Polyäthylen oder Polypropylen, mit einer erheblich größeren Breitenabmessung als ihre Dicke, z. B. einer Dicke von 50,8 - f6,2 um und einer Breite von etwa 1,27 - 5_s08 mm und einer Denier-Zahl von etwa 400 bis 1500 hergestellt. Solche streifenartigen Fäden lassen sich unter Verwendung irgend eines geeigneten Stoffaufbaus zu einer verhältnismäßig festen flexiblen Bahn zusammenweben, die für die Erfordernisse der Unterlage gemäß der Erfindung besonders gut geeignet ist.Die für die bevorzugte Unterlage brauchbar befundene Geflechtarten können in Schützenschlägen je 2,54 cm im Bereich von etwa 24 - 28 Kettenenden je 2,54 cm eines 50,8 χ 1270 μπι 500-Denier-Bandes bei etwa

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8-11 Schußenden je 2,54 cm eines 50,8 χ 2540 μπι 1000-Denier-Bandes für einen dichteren Aufbau bis etwa 10 bis 12 Kettenenden je 2,54 cm bei 8-12 Schußenden je 2,54 cm, beide aus 50,8 χ 2540 μπι lOOO-Denier-Bändem, für

einen etwas loseren Aufbau variieren. Statt flacher Bänder können lose verdrillte Vielfasergarne mit einem Gesamt-Denier in etwa dem gleichen Bereich verwendet werden, wobei die einzelnen Fasern von etwa 15 bis 50 Denier variieren, oder mehr oder weniger quadratische Monofasern mit einer Breite von etwa 7632 μπι uni einer Dicke von etwa 63,5 I*™ können eingesetzt werden. Geflechtartige Bahnen, die aus solchen Polyäthylen- und Polypropylenbändern zur Verwendung als Träger bei der Herstellung von Teppichen nach dem Nadelbüschel- oder Nade!webverfahren gewebt werden, sind gegenwärtig zu relativ niedrigen Kosten auf dem Markt erhältlich und dienen sehr gut als Unterlage gemäß der Erfindung .

Es wird als wichtig angesehen, daß die Unterlage im Gegensatz zu einem festen zusammenhängenden Film-»oder Bahnmaterial netz- bzw. geflechtartig ist. Da die Unterlage einem ziemlich strammen Nadelstanzen während der Herstellung des Schachtschexderstoffs gemäß der Erfindung unterworfen wird, läßt die Gegenwart der Geflechtausbildungen das Durchdringen der Nadeln während des Nadelstanzvorganges ohne Auftreten einer GefügeSchädigung der Unterlage besonders deshalb besser zu, weil die Unterlage mit einem Schmiermittel zur Erleichterung des Nadelstanzvorganges überzogen werden kann, wie an sich bekannt ist. Eine feste Kunststoffbahn scheint dagegen eine ernstliche Zerstörung während des Nadelstanzvorganges zu erleiden, so daß sie im wesentlichen ihre Ganzheit und ihren Zusammenhang

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verliert. Die Punktion der Unterlage bei der erfindungsgemäßen Einheit ist wenigstens doppelt: (1) als eine Art von Träger zum Aufnehmen der Stapelfaserauflage während der frühen Stufen des Herstellverfahrens zu wirken und (2) dann als eine Matrix zu fungieren, in der die Stapelfasern der Auflage wirksam verankert und gegenseitig verbunden werden können. Ein dritter fakultativer, jedoch bevorzugter Beitrag der Unterlage ist der, der endgültigen

Basis

Einheit eine Zugfestigkeit zu verleihen. Eine zusammenhängende Kunststoffolie, so wurde gefunden, ist, obwohl sie die erste dieser Rollen durchaus spielen kann, für die übrigen Rollen schlecht geeignet; die Reißfestigkeit der zusammenhängenden Folie neigt dazu, so gering zu sein, daß die nadelgestanzten Stapelfasern darin nicht sicher verankert werden, und die Zugfestigkeit der Folie nach den vielfältigen Durchbohrungen beim Nadelstanzen ist ernstlich verschlechtert. Netz- oder geflechtartige Bahnen, die entweder durch Extrusion oder durch Weben hergestellt sind, sind von den letzteren Nachteilen frei und erfüllen so alle drei Anforderungen. Die aus Naturfasergarnen gewebten Leinen neigen dazu, von etwas geringer anfänglicher Zugfestigkeit zu sein, falls ihre Abmessung nicht mit entsprechendem Kostenanstieg erhöht wird, wurden jedoch als annehmbar hinsichtlich der anderen Kriterien befunden.

Das Gewicht der Unterlage allein hängt etwas von dem für den endgültigen fertigen Schachtscheiderstoff gewünschten Endgewicht ab, liegt jedoch allgemein innerhalb des Bereichs von etwa 33,91 - 169,65 g/m² und vorzugsweise bei etwa 101,73 - 135,64 g/m².

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Die Stapelfaserauflage

Die hier verwendete Stapelfaserauflage besteht aus einer verhältnismäßig dicken, flockigen und leichtgewichtigen Auflage, die aus einer mehr oder weniger zufälligen Verteilung von Stapelfasern aus irgend einem Textilmaterial mit einer Mindestlänge von 25,4 mm bis zu einem Höchstwert von etwa 152,4 mm oder so geformt ist. Solche Auflagen

θ Π ΜΟΤΟ

können aus einer oder mehreren Schichten Krempelbahn, die mit einer Textilkrempelmaschine hergestellt wird, oder vorzugsweise aus Kostengründen einer "g arnett"-Bahn gebildet werden, die mit einer "garnett"-Krempelmaschine aus den Abfallfasern von herkömmlichen Textil-Arbeitsgängen hergestellt sind. Alternativ kann die Auflage nach bekannten Luftablegetechniken gebildet werden, wobei Pasern mehr oder weniger einzeln in einem Luftstrom dispergiert und auf einem bewegten Sieb in Lagen einer gegebenen Dicke gesammelt werden, die dann entfernt und in Wickelform gesammelt werden können. Das Gesamtgewicht der Auflage bestimmt sich schließlich wieder durch das für den fertigen Schachtscheiderstoff gewählte Endgewicht, liegt jedoch allgemein im Bereich von etwa 169,65 - 305,19 g/m². Was die Zugfestigkeit betrifft, so hat die Faserauflage aufgrund ihrer weichen^lokkeren Art wenig oder keine eigene Zugfestigkeit. Die Auflage ist aus Fasern irgendeines bekannten, für Textilzwecke brauchbaren Material, wie z. B. Baumwolle, Kunstseide, Po-

gebildet.

lyester, Nylon u. dgl. Synthetische Textilfasern werden wegen ihrer natürlichen Neigung zur Hydrophobizität bevorzugt, so daß ihre Eignung zum Aufnehmen oder Absorbieren von Feuchtigkeit aus der Umgebungsatmosphäre geringer als die der hydrophileren natürlichen Textilfasern ist. Die Abmessung oder die Denier-Zahl der Stapelfasern für die Auflage scheint

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nicht kritisch zu sein und kann innerhalb des Bereichs liegen, wie er für gewöhnliche Textxlmaterialzwecke brauchbar ist, z. B. 1 - 15 Denier. In ihrem Anfangszustand hat die Auflage eine die Dicke der netz- oder geflechtartigen Unterlage erheblich übersteigende Dicke aufgrund ihrer weichen, flockigen, lockeren Art. Anfangsdicken im unbelasteten oder unkomprimierten Zustand im Bereich von etwa 12,7 bis 101,6 mm sind recht befriedigend. Diese Dicke ist keine Beschränkung mit der Ausnahme des Ausmaßes, in dem sie die Enddicke des fertigen Schachtscheiderstoffs beeinflußt, die roh im Bereich von etwa 3jl75 bis 9₃525 nun nach der
Verdichtung und Kompaktierung durch den NadelstanzVorgang liegen soll.

Wie anschließend noch im einzelnen erläutert wird, ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung die Einrichtung des Nadelstanzverfahrens in solcher Weise, daß einmerk^licher Anteil der Pasern in der Auflage von ihrer Anfangslage auf einer Seite der Unterlage völlig durch Löcher in der Unterlage (aufgrund deren netzartigen Aufbaus oder nach Schaffung im Lauf des Nadelstanzens durch das Durchdringen der Nadeln) auf die entgegengesetzte Seite der Unterlage verlagert wird, wo der verlagerte Anteil der Pasern nach dem Rückzug der Nadeln verbleibt. Dies erfordert eine Stapelfaser von beträchtlicher Länge, und, wie oben angedeutet, wurde eine Länge von 25,4 mm als angenäherte Minimallänge befunden, wobei größere Längen in den Größenordnungen von 50,8 - 7632 mm oder mehr bevorzugt werden. 152,4 mm scheint ein praktisches Maximum zu sein. Mischungen von Stapelfasern verschiedener Längen sind möglich und können optimale Ergebnisse liefern.

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Die Auflage kann hergestellt werden, indem man eine Mehrzahl von Schichten von Krempel- oder "garnett"-Bahnen zu einer einzigen dicken Matte kombiniert, die dann mit der Unterlage durch Nadelstanzen verbunden wird. Wenn erwünscht, kann die Auflage aus zwei Teilen gebildet werden, wovon einer auf jeder Seite der Unterlage angeordnet wird, doch erfordert diese Anordnung zwei Durchläufe durch die Nadelstanzeinheit und ist aus diesem Grunde nachteilig. Wenn angewandt, würde die Dicke der beiden getrennten Auflagen so gewählt werden, daß sie zusammen gleich einer im oben angegebenen Bereich liegenden Dicke sind.

Chemisches Imprägniermittel

Nach dem Stand der Technik ist eine Auswahl chemischer Imprägniermittel bekannt, die bei Anwendung auf die Einheit von Auflage und Unterlage ein verbessertes Flammbeständigkeitsniveau ergeben. Eine zweckmäßige Zusammenstellung solcher Chemikalien wurde in einer Aufstellung unter dem Titel "A Guide to Flame Retardant Chemicals" in der JuIi-197^-Ausgabe von "America's Textile Bulletin/Reporter" veröffentlicht, worauf hier Bezug genommen wird. Dieser "Führer" nennt im einzelnen die chemische Art einer weiten Auswahlbekannter chemischer Verzögerungsmittel, die Lieferfirma, die Art, in der sie üblicherweise verwendet werden, z. B. in wäßriger Lösung oder Emulsionsform oder als Pulver, die Materialien, mit denen zusammen sie typisch bisher verwendet wurden, den Endzweck der behandelten Materialien, den Gewichtsprozentsatzanstieg durch die Imprägnierung, die Dauerhaftigkeit der Imprägnierung gegenüber Waschen, Trockenreinigung u. dgl., und die Kosten, falls verfügbar.

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Eine Art brauchbarer Imprägniermittel sind anorganische Borverbindungen wie z. B. Borsäure oder Borax und vorzugsweise eine Mischung dieser beiden Stoffe. Diese Art von Mittel ist billig und kann in wäßriger Lösung auf den Stoff bzw. das Gewebe aufgebracht werden, hat jedoch einen kleinen Nachteil einer Tendenz zur Abgabe von Staubteilchen des Imprägniermittels beim Schütteln. Aus diesem gleichen Grund sind andere anorganische Feuerverzögerungsmittel^wie z. B. anorganische Oxide und Schwermetallverbindungen, d. h. von Antimon u. dgl., weniger zu bevorzugen. Dibasisches Ammoniumphosphat ist auch geeignet. Halogenierte organische Verbindungen, insbesondere halogeniert e Phosphorverbindungen wie z. B. das Ammoniumsalz der gemischten Mono- und Dibrompropy!-Phosphorsäure, erwiesen sich als besonders nützlich, insbesondere in Verbindung mit Polyester-Stapelfasern.

Es wird etwas bevorzugt, daß das chemische Imprägniermittel eine verhältnismäßig niedrige korrosive Wirkung gegenüber gewöhnlich verwendeten Befestigungselementen,, wie z. B. Nägeln, Schrauben, Bolzen u. dgl., hat. Einige Feuerhemmstoff e^fWie z. B. Ammoniumsulfamat, neigen dazu, gegenüber Eisen-Befestigungselementen u. dgl. ziemlich korrosiv zu sein, so daß sie ein verhältnismäßig rasches Rosten beim Kontakt mit den imprägnierten Stoffen verursachen. Dies ist nachteilig, wenn der Stoff von der Decke des Bergwerkstollens mit Befestigungselementen dieser Art aufgehängt werden muß, nicht nur wegen der Verringerung der Sicherheit der Befestigung, sondern auch der Verringerung der Wiederverwendbarkeit des Stoffes aufgrund der Flecken und Korrosionsprodukte, die er annimmt. Jedoch wird die Zeitdauer, die ein gegebener Abschnitt von Linien-Schachtscheiderstoff

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an einer einzigen Stelle bleibt, gewöhnlich kurz im Vergleich mit der Zeit sein, innerhalb der der Korrosionseffekt ernstlich wird.

Gegenwärtig braucht das Flammhemm-Mittel nicht dauerhaft bezüglich eines Auslaugens durch Eintauchen in Wasser zu sein. Falls eine solche Dauerhaftigkeit erforderlich wird, könnte es erwünscht sein, das Hemm-Mittel mit einem verhältnismäßig wasserunlöslichen Kleber oder Bindemittel wie z. B. einem wärmehärtenden Kunstharz, um eines der dauerhafteren Typen von Mitteln zu wählen, zu kombinieren oder ein hydrophiles Stapelfasermaterial mit einer hohen natürlichen Absorptivität für das Hemm-Mittel zu verwenden.

Die auf die Auflage-Unterlage-Einheit aufzubringende Menge des feuerhemmenden Imprägniermittels wird in weitem Umfang durch die eigene Flamm Jae ständigkeit der für die Auflage gewählten Stapelfasern bestimmt. Die meisten synthetischen Stapelfasern, z. B. Nylon und Polyester, neigen zu einer verhältnismäßig hohen eigenen Flammbeständigkeit, so daß weniger Imprägniermittel für aus diesen Stoffen hergestellte Auflagen erforderlich ist. Andererseits ist es bekannt, daß natürliche Stapelfasern,wie z. B. Baumwolle und Kunstseide und einige synthetische Materialienwie z. B. AeryIe^. eine wesentlich niedrigere Flammbeständigkeit aufweisen, so daß größere Mengen des Flammhemm-Mittels erforderlich sind, um diese niedrige natürliche Beständigkeit zu kompensieren und das erforderliche Gesamt-Beständigkeitsniveau zu erreichen. Allgemein gesagt fand man, daß eine brauchbare Menge des Imprägniermittels im Fall der oben genannten bevorzugten Mittel etwa 33,91 - 67,82 g/m² auf Trokkengewichtsbasis ist.

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Die schließliche Flamm^beständigkeit des fertigen Schachtscheiderstoffes muß ausreichend sein, um die Vorschrift snormen zu erfüllen, die auf die Bergwerksindustrie entsprechend "Mine Enforcement and Safety Administration" (MESA) anzuwenden sind. Gegenwärtig bestimmen diese Vorschriften eine Minimalnorm eines Flammenausbreitungsindex von nicht mehr als 25, der entsprechend "ASTM-E-162" bestimmt wird. Bei Durchführung dieses Standardversuchs wird ein geeignet konditioniertes Testmuster des auszuwertenden, auf einer starren, nicht brennbaren Unterlage gehaltenen oder geeignet in einen Rahmen montierten Stoffes unter einem geneigten Winkel von 30° von oben nach unten in Gegenüberstellung zu einer vertikal erstreckten Abstrahlplatte größerer Abmessungen als denen des Testmusters aufgehängt. Die Abstrahlplatte ist aus porösem feuerfestem Material gefertigt und wird mit einer Gas/Luft-Mischung vorgeheizt, um einen Strahlungsenergie-Ausgang zu erzeugen, der dem von einem auf einer Temperatur von 670 ί 4 ⁰C S^ehaltenen schwarzen Körper der gleichen Abmessungen abgegebenen äquivalent ist. Ein Sparbrenner, der eine 50,8 bis 76,2 mm-Flamme ausstößt, ist angeordnet, um die Flamme auf die Oberseite des Testmusters auftreffen zu lassen, so daß jede Brennwirkung in Abwärtsrichtung fortschreitet. Nachdem das Muster entzündet ist, wenn dies der Fall ist, wird die Bewegung der Flamme nach unten längs des Musters beobachtet, und die für einen Fortschritt der Flamme in von der Oberseite der Probe aus gemessenen Abständen von 76,2 mm erforderliche Zeit wird erfaßt. Der in der brennenden Probe auftretende maximale Temperaturanstieg wird ebenfalls mit Hilfe von in einer über der Oberseite des Testmusters hängenden Stapelung oder Haube angeordneten vielfachen Thermoelementen gemessen. Der Flammenausbreitungsindex wird nach der folgenden Gleichung berechnet:

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Is = Ps χ Q₃

worin Is den Flammenausbreitungsindex, Fs den Flammenausbreitungsfaktor und Q den Wärmeentwicklungsfaktor bedeuten. Allgemein wird der Flammenausbreitungsfaktor Fs durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Vorderkante der Flamme an der Probe nach unten fortschreitet, und einen höheren Wert annehmen, wenn die Probe schneller brennt. Der spezifische Wert für Fs, der in der obigen Gleichung verwendet wird, wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

Fs = 1 + χα-

t3 t6 - 63 t9 - t6 tl2 - t9 tl5 - tl2

worin t3 gleich der Zeit ist, die erforderlich ist, damit die Flamme die 76,2 mm-Marke erreicht, t6 gleich der Zeit ist, nach der die Flamme die 152,4 mm-Marke erreicht, usw. abwärts längs der Probe.

Der Wärmeentwicklungsfaktor wird durch die Maximaltemperatur bestimmt, die sich in dem oberhalb der brennenden Probe angeordneten Blechmetallstapel entsprechend der Messung durch die darin angeordneten Vielfachthermoelemente entwickelt. Offenbar steigt diese Temperatur mit steigender Hitze der brennenden Flamme. Der genaue Wert für Q wird als das Produkt einer willkürlichen Konstante 0,1 χ Τ berechnet, wobei T der maximale Stapeltemperaturanstieg in °F (1° F = 4 ⁰C) im Vergleich mit einer Asbestzementplatten-Kontrollprobe ist, welches Produkt durch eine Kalibrierkonstante ß geteilt wird, die für jede gegebene Prüfvorrichtung durch Inbeziehungsetzung des beobachteten Temperaturanstiegs zur tatsächlichen eingeführten Wärme abgeleitet wird. Mathematisch ausgedrückt lautet diese Formel:

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τ
Q = 0,1 -

Wie oben erwähnt, muß ein Schachtscheiderstoff die höchstens mögliche Flammenausbreitungsgeschwindigkeit gemäß "ASTM-E-162" von nicht mehr als 25 oder weniger aufweisen, um für die praktische Verwendung in Untertage-Bergwerken zugelassen zu werden, und man fand, daß die Schachtscheiderstoffe gemäß der Erfindung diese Anforderung mit einem tatsächlichen Flammenausbreitungsindex in einer Größenordnung von etwa 2-5 voll erfüllen.

Zusätzlich zu dem vorstehend bestimmten Flammenausbreitungsindextest hat die Industrie "Kleinmaßstabs"-Versuche zur Auswertung der Flammbeständigkeit von Textilproben in einer einfacheren und weniger umständlichen Weise entwickelt. Eine solche Prüfung, offiziell "NFPA No. 7Öl" (1969)3 § 31 j bezeichnet und gewöhnlich als "Streichholz"-Test bekannt, sieht vor, daß die untere Kante einer senkrechten Testprobe in Berührung mit einer brennenden Flamme^/Wie z. B. einem Streichholz, obwohl ein Gasbrenner offiziell angegeben wird, für eine Zeitdauer von 12 s gehalten wird und man dann die Vertikalausdehnung mißt, in der der Stoff durch die Flamme geschwärzt ist. Eine Flammenausbreitung beim "Streichholz"-Test von bis zu 114,3 mm wird als annehmbar betrachtet, während eine Flammenausbreitung von 127 mm oder mehr anzeigt, daß der Stoff für eine Annehmbarkeit zu brennbar ist. Es wird bevorzugt, daß der Schachtscheiderstoff gemäß der Erfindung ebenfalls diese alternative Prüfnorm erfüllt, und es wurde bestätigt, daß dies ohne weiteres erreichbar ist.

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Herstellungsverfahren

Bei der Herstellung des Schachtscheiderstoffs gemäß der Erfindung wird vorzugsweise eine Anordnung verwendet, wie sie allgemein in dem Fließschema der Fig. 3 angedeutet ist. So werden je ein Wickel der gewählten Unterlage S und der gewählten Auflage B auf geeigneten Trägerwellen 10 und 12 montiert und zwischen einem Paar von angetriebenen Zuführungswalzen 14 aufeinanderliegend zur Förderung über eine feste Trägerplatte 16 zusammengebracht, die die Unterlage für die Zwecke eines Nadelstanzvorgangs trägt. Auf der der Unterlage und der Platte 16 entgegengesetzten Seite der Doppellage und angrenzend an die komprimierte Auflage ist wenigstens eine Nadelstanzeinheit 18 angeordnet, die manchmal als "Nadel-Webstuhl" bezeichnet wird; mehr als eine solche Einheit, z. B. zwei Einheiten 18 a, 18 b, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, können nach Wunsch verwendet werden. Eine geneigte Führungsplatte 17 ist am Eintritt zur Nadelstanzeinheit zwecks Zusammendrückens der Auflage zum Durchlauf durch die Einheit angeordnet. Jede Nadelstech- oder -stanzeinheit enthält eine systematische Anordnung von Nadeln 19, die an einem (nicht sichtbaren) starren Nadelbrett montiert sind und senkrecht zur Bahn der Doppellage vorragen. Das Nadelbrett jeder Einheit wird mit hoher Geschwindigkeit zur Auflage der Doppellage hin- und von dieser wegbewegt, so daß die Enden der davon getragenen Nadeln durch die Doppellage durchdringen. Es wurde gefunden, daß ein Minimun von etwa 200 Stanzvorgängen je 6,451 cm² der DoppeliSgen_wfläche erforderlich ist, um den gewünschten dichten festen Stoffaufbau für den Schachtscheiderstoff gemäß der Erfindung zu erzielen.

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Offenbar wird die Zahl der Nadelstanzvorgänge je gegebener Fläche sowohl durch die Dichte der Nadeln am Nadelbrett als auch durch die Zahl der Hübe oder Hin- und Herbewegungen je min bestimmt, die vom Nadelbrett bezüglich der gewählten Vorrückgeschwindigkeit der nadelgestanzten Doppellage durchgemacht wird. Die Zahl der Nadeln wird üblicherweise als Nadelzahl je 25,4 mm Brettbreite bezeichnet, d. h. die Zahl von Nadeln, die in einem 25,4 mm-Streifen des Brettes gleich der Brettlänge in der Richtung der Materialbewegung (die typisch etwa 38l - 406,4 mm ist) vorliegt und von etwa 32 - 250 reicht (was etwa 2 - 16 Nadeln je 6,451 cm² Fläche äquivalent ist). Eine besondere brauchbare Nadelzahl ist 109 je 25,4 mm Brettbreite für ein 406,4 mm-Brett. Annehmbare Ergebnisse wurden unter Verwendung zweier Stanzeinheiten erzielt, die diese Nadelzahl enthielten, wobei 6OO Hübe je min erfolgten und die Doppel.lage geschwindigkeit 9,14 m/min betrug, so daß etwa 200 Stanzvorgänge je 6,451 cm^z der Produktfläche erhalten wurden-(obwohl eine niedrigere Geschwindigkeit von etwa 6,10 cm/min vorzuziehen sein kann), und annehmbare Ergebnisse erhielt man auch mit einer einzelnen Einheit mit 50 Nadeln je 25,4 mm des Brettes bei einer Arbeitsweise mit 300 Hüben je min und einer linearen Geschwindigkeit von etwa 1,372 m/min, womit etwa 300 Stanzvorgänge je 6,451 cm² Fläche erhalten wurden. Ein gleichmäßigerer Stoff mit besserer Verteilung und Bedeckung durch die Stapelfasern ergibt sich mit etwa 300 oder mehr Stanzvorgängen je 6,451 cm² Die Maximalgeschwindigkeit ist etwa 9_al4 m/min bei einer Hubgeschwindigkeit von 1000/min.

Während verschiedene Arten von Stanznadeln.zweifellos

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in der Nadelstanzeinheit gemäß der Erfindung verwendet werden können, sind die Nadeln vorzugsweise vom sogenannten geschlossenen Widerhakentyp, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. Eine solche Nadel hat einen rohrförmigen Schaft 9 mit einem rechtwinkligen Haken 11 zum Einbetten im Trägerbrett, während das Arbeitsende 13 der Nadel eine dreieckige Querschnittsausbildung entsprechend Fig. 5 aufweist. Eine Zahl von Widerhakeneinschnitten oder "Kick-ups" 15 sind längs des Arbeitsendes der Nadel in einer versetzten, allgemein wendeiförmigen Art ringsherum ausgebildet, wie in den Figuren angedeutet ist. Die Spitzen der Widerhaken 15 müssen allgemein in der Richtung der durchzustanzenden Stapelfasern statt in der umgekehrten Richtung geneigt sein.

Wie in Fig. 6 und 7 idealisiert veranschaulicht ist, werden, wenn eine solche Nadel durch die Doppellage aus Auflage und Unterlage durchdringt, die Widerhaken in Eingriff mit den Stapelfasern der Auflage gebracht und verlagern solche Stapelfasern völlig durch die Unterlage zu deren entgegengesetzten Seite hin. Dies erfolgt natürlich wiederholt, wenn die Nadeln hin- und hergehen, so daß mehr und mehr der Stapelfasern eine solche Verlagerung durchmachen. Außerdem werden die Stapelfasern miteinander und mit den Fäden der Unterlage verflochten, ineinander eingreifend und verschlungen. Das Ergebnis ist eine dichte, wesentlich kompaktierte (im Vergleich mit der Ausgangsauflagendicke )j filzartige Einheit, die eine hohe Kohärenz und Festigkeit aufgrund einer praktisch völligen Einbettung der gestanzten Stapelfasern in der Unterlage hat. Wie oben angedeutet, ist die Enddicke der dichten, kompaktierten, filzartigen Einheit angenähert im Bereich von 1,587 bis 9,525 mm.

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Eine wesentliche Bedingung des Nadelstanzvorgangs ist ein vergrößerter Weg des Durchdringens der Stanznadeln durch die Unterlage im Vergleich mit dem normalen Nadelstanzen von Teppichen u. dgl., nämlich ein Durchdringen , das ausreichend ist, um die Nadelspitze auf eine Entfernung von wenigstens 12,7 ~ 13,875 mm jenseits der gegenüberliegenden Oberfläche der Unterlage vorzuschieben. Die übliche Praxis in der Nadelstanztechnik mit Verwendung eines weit geringeren Ausmaßes des Durchdringens ist für den erfindungsgemäßen Stoff unzureichend, da sie nur eine dünne Schicht von verlagerten Stapelfasern auf der entgegengesetzten Seite der Unterlage (statt des allgemein ausgeglichenen Aufbaus gemäß der Erfindung, wobei die Pasern in nahezu gleichen Mengen auf den entgegengesetzten Oberflächen der Unterlage zu liegen kommen) erzeugt und nicht den festen, kompaktierten, dichten Aufbau liefert, der die Eigenschaft niedriger Luftporosität des erfindungsgemäßen Schachtscheiderstoffs ergibt.

Die Abstände der Widerhaken längs des Nadelendes können in Abhängigkeit von der Zahl von Nadelstanzvorgängen je 25,4 mm, die erwünscht ist, variieren, doch die besten Ergebnisse wurden unter Verwendung von sog. "eng beabstandeten" Nadelwiderhaken mit einem Widerhaken angenähert alle 3,968 - 4,762 mm längs des Arbeitsendes 13 der Nadel. In dieser Weise ist eine maximale Verschiebung von Fasern je Hub möglich.

Nach Abschluß des Nadelstanzvorganges wird die nadelgestanzte Mehrfach lage mittels geeigneter Führungsrollen 20 durch eine Wanne 22 des Feuerhemm-Imprägniermittels geführt, um durch ein Paar von Quetschrollen 24 auszutreten,

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die die imprägnierte Einheit zur Entfernung von überschußmengen der Imprägnierflüssigkeit zusammenpressen und das gewünschte Imprägniermittel-Aufnahmeniveau ergeben. Dann wird die behandelte Einheit, falls erforderlich, zu einer Aufnähmewalze gefördert, wo sie zu Wickeln gesammelt wird. Vorzugsweise ist ein Trocknungsgerät/wie z. B. ein Ofen 28_/ zwischen den Quetschrollen und der Aufnahmewalze 26 zum Trocknen der Imprägnierung vor dem Aufwickeln angeordnet. Offensichtlich kann das Imprägniermittel auch auf andere Art, z. B. durch Aufspritzen usw., aufgebracht werden.

Der fertige Schachtscheiderstoff

In fertiger Form hat der Schachtscheiderstoff gemäß der Erfindung das Aussehen einer dichten, kompakten, filzartigen dünnen Decke, die sich leicht biegen oder nach Wunsch krümmen läßt, jedoch zur Rückkehr in ihre ursprüngliche flache Lage neigt, wenn die Biegebelastung entfernt wird. Die Oberfläche ist ziemlich glatt und eben mit wenig losen Pasern und wenig, wenn überhaupt, Flor und hat ein etwas narbiges, apfelsinenschalenartiges Aussehen. Das Anfühlen oder Greifen des Stoffes ist ziemlich rauh und kann von ziemlich weich zu etwas hart in Abhängigkeit von der Art und der Abmessung der bei den Auflagen verwendeten Schußfäden reichen. Baumwolle- und Kunstseideschußfäden neigen dazu, dem Stoff eine weichere, gleichmäßigere Oberfläche, insbesondere bei dem bevorzugten geringen Denier-Wert von etwa 3 - 5₅ zu verleihen, während Nylon zu einer etwas gröberen Oberfläche neigt, was wieder von der Abmessung der Stapelfasern abhängt. Die Enddicke des Schachtscheiderstoffs ist vorzugsweise im Bereich von etwa 1,587 - 9j525 mm. Wie oben erläutert, ist die Art

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des Nadelstanzens so, daß die Unterlage im Inneren der endgültigen filzartigen Decke angeordnet ist, obwohl die Unterlage ursprünglich nur an einer Außenseite vorliegt. Vorzugsweise sind die Auflagestapelfasern mehr oder weniger gleichmäßig auf den gegenüberliegenden Seiten der Unterlage verteilt, obwohl eine Seite etwas mehr Stapelfasern als die andere haben kann, ohne merkliche Nachteile zu verursachen, soweit eine Verteilung bis höchstens etwa 70/30 eingehalten wird.

Das Gewicht des Stoffes nach der Fertigstellung muß ausreichend sein, daß der Stoff in allgemein stabilem Zustand hängt, wenn er den üblichen Luftströmen innerhalb eines Bergwerks ausgesetzt ist, und nicht unkontrolliert flattert oder aufwallt. Es wurde gefunden, daß ein Gewicht von etwa 198,4 - 226,8 g das Minimum ist, das für diesen Zweck genügt, und ein Gewicht von wenigstens etwa 339,1 g/m² besser ist. Das Maximalgewicht wird durch wirtschaftliche Überlegungen bestimmt, da, wenn einmal das optimale Verhalten hinsichtlich der Bewegung der Luft erreicht ist, zusätzliches Gewicht nicht durch einen entsprechenden Eigenschaftsanstieg begleitet wird. Bei gegenwärtigen Materialkostenniveaus scheint eine obere Grenze von etwa 678,2 g/m² das höchste zu sein, was wirtschaftlich vertretbar ist.

Die Zugfestigkeit des fertigen Schachtscheiderstoffs sollte wenigstens etwa 70 - 75 Pfund, d. h. 31,75 - 34 kg, bei Messung auf der Scott-Skala in sowohl der Kettfadenais auch der Schußfadenrichtung sein. Etwas höhere Scott-Werte in der Größenordnung von 56,7 - 68 kg sind besser, obwohl gegenwärtig die US-KohlenbergwerksIndustrie keine definierten Minimum- oder Maximum-Zugfestigkeitsvorsehrif-

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ten hat, die auf SchachtscheiderstofiS anwendbar sind. Ein typischer Schachtscheiderstoff gemäß der Erfindung hat eine Scott-Zugfestigkeit von 42,6 kg und ist vollkommen angemessen. Es wurde ziemlich überraschend gefunden, daß der verflechtende Effekt des Nadelstanzvorganges auf die Übereinanderlage von Auflagestapelfasern und g^eflochtener Unterlage eine wesentlich höhere Gesamtzugfestigkeit ergibt, als man auf der Basis der Zugfestigkeiten dieser Bestandteile separat erwarten würde. Offenbar verursacht das wiederholte Durchdringen der mit Widerhaken versehenen Pilznadeln durch das Fördern von Zwischenschlingen und gelegentlich Endteilen der Stapelfasern in und durch die geflechtartige Unterlage, daß die Stapelfasern sicher verriegel in gegenseitigem Eingriff miteinander und mit der Unterlage kommen und zu einer verfestigten· Einheit werden, die praktisch untrennbar ist. Diese Einheit hat einen bemerkenswert hohen Kohärenzgrad oder Einstückigkeitsgrad im Vergleich mit wirklichem Wollefilz trotz der Abwesenheit von Stapelfasern, insbesondere solchen synthetischer Herkunft, der bekannten hakigen, fibrösen Morphologie von Wolle, die für ihre "Verfilzungswirkung verantwortlich ist.

Während der Schachtscheiderstoff gemäß der Erfindung mittels Futterholz-oder Latexstreifen aufgehängt werden kann, die mit den üblichen metallischen Befestigungselementen verankert werden, ist dies nicht nötig, soweit die Kohärenz des erfindungsgemäßen Stoffes ausreichend stark ist, daß er sein eigenes Gewicht trägt, wenn er an Befestigungsmitteln aufgehängt wird, die direkt durch den Stoff durchgetrieben werden, was auch nach verhältnismäßig langer Zeitdauer der Verwendung im Bergwerk gilt. So eignet

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sich der erfindungsgemäße Schachtscheiderstoff selbst gut
für die bevorzugte Bergwerkspraxis des Anbringens des
Schachtscheiderstoffs aryhölzerne Kopfstücke, die mit den
Dachbolzen verbunden sind.

Die Anbringungides Schachtscheiderstoffs in den Bergwerken in der Praxis erfordert keine Erläuterung für den
erfahrenen Bergmann, doch für den Zweck der Förderung einer allgemeinen Vorstellung solcher Verwendung wird auf
Fig. 1 verwiesen, die einen vereinfachten und hoch idealisierten Grundriß eines Teils eines Untertagebergwerks zeigt. Dieses Bergwerk wird nach dem Kammer- und Streckenpfeilerbau abgebaut, und in Fig. 1 sind die einzelnen Kammern mit R bezeichnet, während die Streckenpfeiler mit P bezeichnet sind. Am rechten Ende des dargestellten Bereichs wird eine neue "Kammer" durch Abbau von Kohle längs der Arbeitsfläche der Ader WF gebildet. Abschnitte des Schachtscheiderstoffs BC erstrecken sich gemäß der Darstellung quer durch die
fertig abgebauten Kammern sowie quer zu Kreuzungen mit angrenzenden Korridoren C, um diese Bereiche von dem Bereich neben der Arbeitsfläche bezüglich des Luftstroms dadurch zu isolieren. Außerdem sind, um den Luftstrom im Arbeitsflächenbereich zu konzentrieren, zusätzliche Längen von Schachtscheiderstoff strategisch so anbringbar, daß die Luftstromrichtung zur unmittelbaren Nachbarschaft der Arbeitsfläche WF gelenkt wird, wie durch die Strichpunktpfeile angedeutet ist.

Im Zuge der Beschreibung wurden, verschiedene Alternativen und Abänderungen aufgezeigt, und noch weitere sind
für Fachleute in der Bergbautechnik offensichtlich. Demge-

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maß ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die im einzelnen erläuterten Merkmale beschränkt ist, sondern alles im Rahmen der Ansprüche erfaßt.

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-SG-

Leerseite

Claims

Ansprüche

1. Schachtscheiderstoff-Ventilationsvorhang für Untertage-Bergwerke aus einem mit Auflagematerial bedeckten Trägermaterial,

dadur'ch gekennzeichnet,

daß er aus einer geflechtartigen, dünnen, flexiblen Trägerunterlage (S), wenigstens einer angrenzenden Auflage (B) mit einer wesentlich größeren Dicke als der Trägerunterlage aus natürlichen oder synthetischen Textilstapelfasern mit einer Stapellänge von wenigstens etwa 2,5^ cm, wobei jede Auflage zur Verschiebung eines wesentlichen Teils von deren Pasern durch die Trägerunterlage zu deren entgegengesetzten Seite und zum Verflechten und Verdichten der Pasern zu einer dichten, zusammenhängenden, filzartigen Dekke mit im Vergleich zur Auflage verringerter Dicke nadelgestanzt ist, die die Trägerunterlage in ihrem I nneren und in festem Eingriff enthält, und aus einem die filzartige Decke in ausreichender Menge imprägnierenden Feuerhemm-Mittel besteht, um ihr einen "Flammenausbreitungsindex" von höchstens 25 (nach der Abstrahlplattenmethode gemäß "ASTM-

U16-C838 092)-T-v

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E-162-25" bestimmt) zu verleihen., wobei die Trägerunterlage (S) ein Gewicht von etwa 33,91 - 169,25 g/m², die Auflage (B) ein Gewicht von wenigstens etwa 169,25 g/m² und der fertige Schachtscheiderstoff ein Gewicht von wenigstens etwa 271,28 g/m² und eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, um wenigstens sein eigenes Gewicht ohne Einreißen bei maximal hohen Längen zu tragen.

2. Vorhang nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerunterlage (S) aus flachen Streifen aus einem Polyolefinharz gewebt ist.

3. Vorhang nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern der Auflage (B) aus Polyester oder Nylon (Polyamide) bestehen.

H. Vorhang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfasern der Auflage (B) aus Baumwolle oder Kunstseide bestehen.

5. Vorhang nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die Stapelfaser eine Länge im Bereich von etwa 2,54 bis 15,24 mm und einen Denier-Wert von etwa 1 - 15 aufweist .

6. Vorhang nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß das imprägnierende Feuerhemm-Mittel in einer Menge von etwa 33,91 - 67,82 g/m² vorhanden ist.

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7· Vorhang nach Anspruch 4₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Auflage (B) mit wenigstens 200 Nadeldurchstößen je 6,45 cm² nadelgestanzt ist.

8. Vorhang nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelstanzen mit geschlossene Widerhaken aufweisenden Filznadeln (9, 11, 13, 15) erfolgt ist, die wenigstens bis 1,27 cm hinter der Trägerunterlage (S) durchdringen.

9. Vorhang nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, "daß das imprägnierende Feuerhemm-Mittel allgemein gegenüber metallischen Befestigungselementen nichtkorrosiv ist.

10. Verfahren zum Belüften eines Untertage-Bergwerks, gemäß dem der Strom der Ventilationsluft zu aktiven Arbeitsplätzen des Bergwerks gelenkt und von Nichtarbeitsplätzen und Gängen mit Hilfe von flexiblen Schachtscheiderstoffvorhängen, die an geeigneten Stellen quer über die Öffnungen zu den Nichtarbeitsplätzen und Gängen angeordnet sind, ausgeschlossen wird, gekennzeichnet durch die Verwendung von Schachtscheiderstoff-Ventilations vorhängen nach einem der Ansprüche 1 bis 9·