DE29516472U1 - Filz aus biegsamem Fasermaterial mit regelloser Ausrichtung - Google Patents
Filz aus biegsamem Fasermaterial mit regelloser AusrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Mineralwollefilze und insbesondere
Filze, die als "gekreppt" bezeichnet werden, d.h. solche, in denen die Faserausrichtung quasiregellos und nicht planparallel
ist.
Die gekreppten Filze sind für verschiedene Verwendungszwecke
vorgesehen, insbesondere wenn man auf sie entweder einen Druck, ohne ein zu starkes Zusammenpressen zu verursachen,
oder senkrecht zur Oberfläche eine Zugkraft ausüben will, ohne eine Entschichtung zu bewirken. Im Unterschied zu herkömmlichen
Lagenfilzen sind sie jedoch sehr empfindlich gegen Biegung und reißen senkrecht zur Oberfläche, selbst wenn man
sie nur leicht biegt. Durch dieses Phänomen wird der Verwendungsbereich der gekreppten Filze stark eingeschränkt. Die
Erweiterung dieses Bereichs ist somit erwünscht.
Die Mineralfaserfilze bestehen herkömmlicherweise aus Lagen,
sie werden kontinuierlich gebildet, indem man auf einen Förderer Fasern aufbringt, die von Gasströmen transportiert wer-
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den. Der Förderer nimmt die Fasern auf und läßt das Gas hindurch. :
Bevor sie sich auf dem Förderer abscheiden, werden die Fasern
mit einer Harzzusammensetzung beschichtet, die vorgesehen ist, sie miteinander zu verbinden, um so dem gebildeten Filz
Zusammenhalt zu verleihen. Die in flüssiger Form angewendete Harzzusammensetzung wird durch eine thermische Behandlung
vernetzt, welcher der Filz unterzogen wird, der zuvor in den für Dicke und spezifisches Gewicht gewünschten Zustand gebracht
worden ist.
Die herkömmlichen Herstellungsarten für Filze führen zu Erzeugnissen,
deren Eigenschaften nicht sämtlichen Anforderungen vollständig entsprechen, die an bestimmte Verwendungszwecke
gestellt werden. So ist es abgesehen von Isoliereigenschaften, die allgemein verlangt werden, mitunter erforderlich,
daß die verwendeten Erzeugnisse ganz spezielle mechanische Eigenschaften besitzen. Das ist beispielweise bei Erzeugnissen
der Fall, die Mauerwerkselemente tragen und demzufolge starke Drücke aushalten müssen, wie die Produkte, welche
zur Isolierung von der Zirkulation zugänglichen Flachdächern dienen. Weiterhin ist das der Fall bei Erzeugnissen,
die zur Außenisolierung verwendet werden und insbesondere in der Lage sein müssen, Abreißkräften zu widerstehen.
Um Erzeugnisse zu erhalten, welche diese besonderen Eigenschaften besitzen, ist es erforderlich, die herkömmlichen
Herstellungsverfahren für Filze zu modifizieren.
Im herkömmlichen Verfahren führt die Herstellung der Filze durch Abscheiden von Fasern auf dem Aufnahmeförderer oder einem
analogen Organ zu einer Verwirrung, die nicht in allen Richtungen gleich ist. Experimentell ist festgestellt worden,
daß die Fasern eine starke Neigung haben, sich parallel zur Aufnähmefläche anzuordnen. Dabei ist diese Neigung um so ausgeprägter,
je länger die Fasern sind. Durch diese Filzstruk-
tür werden Isoliereigenschaften und auch Zugfestigkeit in
Längsrichtung begünstigt. Demzufolge ist eine solche Struktur für zahlreiche Verwendungszwecke vorteilhaft. Selbstverständlich
ist aber eine solche Struktur nicht am geeignetsten, wenn das Erzeugnis beispielsweise in Dickenrichtung Druck
oder Abreißkräften widerstehen soll.
Es sind Verfahren bekannt, die für eine quasiregellose Faserausrichtung
sorgen. So wird in der europäischen Patentanmeldung EP-A-O 133 083 vorgeschlagen, daß der auf dem Aufnahmeorgan
aufgenommene Faserfilz, nachdem er gegebenenfalls in Dickenrichtung verdichtet worden ist, kontinuierlich in
Längsrichtung komprimiert wird, indem er von einem Paar Förderer, die mit einer bestimmten Geschwindigkeit angetrieben
werden, zu einem Paar Förderer übergeht, deren Geschwindigkeit unter der der vorhergehenden liegt. Wird die Verdichtung
in mehreren aufeinander folgenden Stufen durchgeführt, insbesondere bei den Filzen, für welche eine Verdichtung ohne Faltenbildung
am schwierigsten zu erreichen ist, können höhere Kompressionsgrade erhalten werden. Außerdem können bei ein
und demselben Endkompressionsgrad die Eigenschaften der hergestellten
Erzeugnisse verbessert werden, wenn die Verdichtung in mehreren Stufen durchgeführt wird.
In einem anderen Dokument, der europäischen Patentanmeldung EP-A-O 434 536, wird ein Filz aus mit verbesserten Eigenschaften
ausgestatteten quasiregellos ausgerichteten Mineralfasern vorgeschlagen, die ein spezifisches Gewicht von
höchstens 40 kg/m und größtenteils einen Durchmesser zwischen 2,5 und 4,5 um und eine Länge von 2 bis 15 Zentimetern
besitzen. In dieser Patentanmeldung ist vorgesehen, daß die Matte oberflächenbehandelt sein kann, d.h. mit einer oder
zwei Haftfolien aus Papier, Aluminium, Polyethylen oder PVC beschichtet ist.
Die durch obengenannte Verfahren erhaltenen Matten aus gekreppten Mineralfasern werden im allgemeinen in der herge-
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stellten Form, d.h. als flache Platten, transportiert und
verwendet. Es wäre jedoch interessant, die gekreppten Matten, gegebenenfalls sogar mit kleinen Biegeradien; vorübergehend
oder bleibend biegen zu können.
Das Interesse daran, die gekreppten Matten aufwickeln zu können, damit Transport und Lagerung großer Längen möglich wird,
ohne zu viel Zwischenraum zu benötigen, ist offensichtlich. Auf dem Gebiet der technischen Verwendung gekreppter Matten,
ist die Isolierung großer Rohrleitungen oder zylindrischer Behälter, die begehbar sein müssen, ein Einsatz, bei welchem
eine bleibende Krümmung einer geloreppten Matte sehr nützlich
wäre.
Weiterhin ist auf dem Gebiet des Standes der Technik für gekreppte
Mineralwollefilze das europäische Patent EP-B-O 472 532 bekannt, in welchem ein Verfahren zur Herstellung einer
gekreppten Platte vorgeschlagen wird, die nur auf einer Seite mit einer Beschichtungsfolie überzogen ist. Gemäß diesem
Verfahren wird, nachdem der Kreppvorgang auf übliche Weise durchgeführt worden ist, auf beiden Seiten der Matte
ein Glasgewebe aufgebracht, bevor die thermische Behandlung des Harzes erfolgt, welches das Bindemittel bildet. Am Ende
wird die Matte in der Dicke gespalten, um zwei gleiche Matten zu erhalten, die jeweils nur auf einer Seite beschichtet
sind. Dieses Verfahren erlaubt es, eine Platte zu erhalten, die gebogen werden kann, wenn das Glasgewebe auf der konkaven
Seite bleibt. In dem Dokument ist klar offenbart, daß eine Biegung in die andere Richtung {dabei befindet sich das Glasgewebe
auf der konvexen Seite) nicht möglich ist. Das Zwischenprodukt mit Gewebe auf beiden Seiten wird als steif beschrieben,
jedoch sind die Fasern auf der freien Seite nach dem Spalten "keinen Zug- und Druckkräften in Faserrichtung
ausgesetzt, da die Platte senkrecht zu den Fasern gebogen wird. Somit läßt sich die durch dieses Verfahren hergestellte
Platte wegen des Fehlens rückseitiger horizontaler Bindungen gut biegen". Die Vereinigung dieser zwei Phänomene, Steifig-
keit der auf beiden Seiten beschichteten Platte und Nachgiebigkeit
der in ihrer Dicke gespaltenen Platte, zeigt, daß das Glasgewebe unter Zug unverformbar ist und eine Biegung nur
ausgeführt werden kann, wenn sich die Beschichtung auf der konkaven Seite befindet. Das wird durch das in diesem Dokument
beschriebene Montageverfahren bestätigt, worin die Ränder der Deckenplatte wie im Fall einer gewölbten Decke "auf
T-Trägern aufliegen".
Deshalb liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Erzeugnis, und zwar eine Matte aus gekreppten Fasern, bereitzustellen,
das man, um es lagern und transportieren zu können, ohne Nachteile um sich selbst aufwickeln kann.
Weiterhin besteht eine erfindungsgemäße Aufgabe darin, die
Verwendung von Matten aus gekreppten Mineralfasern auf gekrümmten
Oberflächen zu ermöglichen, ohne daß sie ihre Eigenschaften, insbesondere ihre isolierenden, verlieren.
Um diese Aufgaben zu lösen, schlägt die Erfindung einen Filz aus gekreppter Mineralwolle vor, der auf wenigstens einer
Seite mit einer Beschichtungsfolie versehen, bestimmt ist,
einer vorübergehenden oder bleibenden Biegung unterzogen zu werden und dessen als die konvexe vorgesehene Seite mit einer
Beschichtungsfolxe ausgestattet ist, deren Abreißfestigkeit über 300 kPa liegt.
Diese Folie hat vorteilhafterweise Kraftpapier zur Grundlage. Damit dieses allein die erforderliche Eigenschaft der Reißfestigkeit
erhält, muß es ein Flächengewicht von mindestens 60 g/m besitzen.
Damit er sich leicht um sich selbst aufwickeln läßt und seine
Eigenschaften bewahrt, wenn er auf einer gekrümmten Oberfläche eingesetzt worden ist, weist der erfindungsgemäße gekreppte
Filz vorzugsweise einen Kreppgrad zwischen 4 und 5 und ein Flächengewicht unter 2 kg/m auf.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Erzeugnisses
besitzt auf der Seite, welche der mit der erfindungsgemäßen Beschichtungsfolie überzogenen Seite gegenüberliegt,
Fasern, die praktisch alle senkrecht zur Oberfläche stehen. Eine solche Anordnung wird insbesondere dann sichergestellt,
wenn der Filz aus gekreppter Mineralwolle aus der Teilung eines dickeren Filzes in der Dicke resultiert, wobei
die Seite, welche der mit der erfindungsgemäßen Beschichtungs folie überzogenen Seite gegenüberliegt, aus dem Spaltvorgang
hervorgeht.
Die Figuren und die folgende Beschreibung erläutern die Erfindung und deren Vorteile, wobei
- Figur 1 das Ergebnis eines Biegevorgangs, dem eine gekreppte
Matte des Standes der Technik unterworfen worden ist,
- Figur 2 eine erfindungsgemäße Matte vor und
- Figur 3 eine erfindungsgemäße Matte nach dem Biegen
zeigt.
zeigt.
Die hier behandelten gekreppten Filze sind aus Mineralwolle, Glaswolle oder Gesteinswolle hergestellt. Diese Erzeugnisse
werden meist ausgehend von Fasern produziert, die durch Zentrifugierverfahren,
gegebenenfalls mittels Durchlauf durch die Öffnungen einer Zentrifuge oder einfach Aufschleudern auf
die Oberfläche von Rollen, die sich mit hoher Geschwindigkeit drehen, erhalten sind.
Die Anlage für die Filzherstellung umfaßt zunächst eine oder mehrere Maschinen des vorhergehenden Typs, Fasererzeuger. Die
ausgeschleuderten Fasern werden im unteren Bereich der Ma-
schinen durch Absaugung auf einem Fördergurt gesammelt, der
den Boden einer Aufnahmekammer bildet.
Im Inneren dieser Kammer wird auf die Fasern von Einrichtungen eine flüssige Bindemittelzusammensetzung gespritzt. Herkömmlicherweise
ist man bestrebt, das Bindemittel auf den Fasern so gleichmäßig wie möglich aufzubringen, damit es sich
anschließend im Filzaufbau möglichst einheitlich verteilt.
Der die Kammer verlassende Filz ist gewöhnlich relativ leicht. Sein mittleres spezifisches Gewicht ist niedrig bei
großer Dicke. Außerdem sind die Fasern auf Grund der Herstellungsweise des Filzes hauptsächlich entlang den Richtungen
orientiert, die parallel zum Förderer verlaufen.
In den herkömmlichen Herstellungsanlagen für Mineralfaserfilze gelangt der Filz aus der Aufnahmekammer sofort in den
Behälter für die thermische Behandlung, die das Aushärten des Bindemittels bewirkt.
Andererseits wird, wenn man einen gekreppten Filz herstellt, vor dem Aushärten des Bindemittels ein zusätzlicher Arbeitsgang
durchgeführt, bei dem es sich um eine Veränderung der vorherrschenden Ausrichtung der Fasern handelt. Dabei sind
mehrere Verfahren möglich. So kann man beispielsweise den Filz mit Nadeln "bearbeiten", durch deren Tätigkeit die Fasern
senkrecht zur Filzoberfläche ausgerichtet werden. Ein anderes Verfahren erlaubt es, daß dem Filz durch aufeinander
folgende Veränderungen ein ganz beträchtlich erhöhtes spezifisches Gewicht und eine andere Faserausrichtung verliehen
wird.
Die Veränderungen gemäß letzterem Verfahren umfassen vorzugsweise eine Verdichtung des Filzes in der Dickenrichtung.
Diese Verdichtung wird beispielsweise erreicht, indem man den Filz zwischen zwei Förderern durchlaufen läßt, deren sie
trennender Abstand sich in der Durchlaufrichtung des Filzes stetig verringert.
Anschließend läuft der so verdichtete Filz zwischen weiteren Fördererpaaren durch, wobei die Geschwindigkeit eines jeden
Paares niedriger als die der vorhergehenden Fördererpaare ist, was zu einer fortlaufenden Längsverdichtung des Filzes
führt.
Während dieser aufeinander folgenden Veränderungen ist der Filz ständig umschlossen, um zu verhindern, daß er nicht wieder
zumindest teilweise sein Ausgangsvolumen annimmt; danach gelangt er direkt in den Behälter, in welchem die thermische
Behandlung stattfindet, durch die das Bindemittel vernetzt und das Erzeugnis stabilisiert wird.
Unterzieht man einen Probekörper aus gekrepptem Filz, der gemäß einem der obengenannten Verfahren hergestellt ist, einem
Biegevorgang, verschlechtert sich im allgemeinen das Produkt selbst bei sehr großen Biegeradien. Dabei treten zwischen den
Fasern der konvexen Seite Risse auf, die sich zum Inneren des Erzeugnisses fortsetzen. Dieses Phänomen ist in Figur 1 veranschaulicht.
Durch solche Risse wird die Seitenstabilität des Erzeugnisses zerstört und sein Zusammenhalt stark verschlechtert.
Die Zerstörung der Bindung zwischen den Fasern auf beiden Seiten des Risses ist irreversibel, die chemischen
Bindungen, die im Bindemittel bei seiner Vernetzung aufgebaut worden sind, existieren nicht mehr.
Das zuvor beschriebene Phänomen hat zur Folge, daß es unmöglich ist, einen gekreppten Filz auch nur vorübergehend zu
biegen, ohne seine Eigenschaften zu verschlechtern. Verwendet man beispielsweise einen gekreppten Filz aus Glaswolle mit
einem spezifischen Gewicht von 16 kg/m und einer Dicke von 120 mm zur Isolierung eines horizontal angeordneten zylindrischen
Behälters mit einem Meter Durchmesser, wobei durch die Verwendung des gekreppten Materials die Realisierung einer
guten ununterbrochenen Isolation möglich sein muß, treten auf der konvexen Seite Risse auf, die gleich denen in der Figur 1
sind und die Wärmeisolierung der Ummantelung aus gekrepptem
Filz beträchtlich verschlechtern.
Im gleichen Zusammenhang ist es interessant, wenn man einen
gekreppten Filz mit einer Breite von 1,20 m in Längen von 10 m, einem spezifischen Gewicht von 30 kg/m und einer Dicke
von 30 mm vertreiben will, das Erzeugnis zu Rollen verpacken oder den Filz um sich selbst aufwickeln zu können. In einem
solchen Fall, selbst wenn die äußeren Lagen der Rolle einen großen Biegeradius besitzen, der nur Risse von geringer Tiefe
auf der konvexen Seite bewirkt, liegen die Dinge im Zentrum der Rolle anders, wo die Biegeradien dieselbe Größenordnung
wie die Filzdicke haben und somit kaum größer als 30 mm sind. Dort sind die Schäden nicht akzeptabel. Deshalb ist es besonders
interessant, über gekreppte Filze in Rollenform verfügen zu können, d.h. mit einer nicht festgelegten Länge, da es
dann möglich ist, auf der Baustelle genau das benötigte Stück zuzuschneiden, ohne daß dabei Abfälle entstehen, die eine
Verschwendung wären.
Der erfinderische Gedanke bestand dann darin, eine der Seiten
des Erzeugnisses mit einer Beschichtungsfolie zu versehen, deren wesentliche Aufgabe darin besteht, eine Dehnung der
konvexen Seite des Produkts, das gebogen werden soll, zu verhindern.
Es wurden Versuche mit zahlreichen unterschiedlichen Materialien durchgeführt, dabei wurden Folien aus Kunststoff (Polyethylen)
, Metall (Aluminium) und unterschiedlichem Papier (Kraftpapier) eingesetzt. Es handelte sich entweder um einfache
Folien oder Verbundmaterialien. Letztere weisen entweder eine Sandwichform wie beispielsweise eine Aluminiumfolie, die
über ihre gesamte Oberfläche mit einer Polyethylenfolie verbunden ist, oder die Form einer einzigen verstärkten Folie
auf. So sind Kraftpapiere geprüft worden, die mit ■Verstärkungsnetzen
aus Glas- oder Polyesterfäden verstärkt waren.
Nachfolgend wird beispielhaft ein Vorgang beschrieben, der eine Lösung des gestellten Problems erlaubt. In einer Produktionslinie
für Glaswolle, worin man die Fasern herstellt, indem sie durch die Öffnungen einer Zentrifuge geschickt werden,
wurde vor dem Eintritt in die thermische Behandlungsanlage, wo die Vernetzung des Bindemittels stattfindet, zwischen
dem gekreppten Filz und dem ihn tragenden Fördergurt eine Beschichtungsfolie aus Kraftpapier mit einem Flächengewicht
von 90 g/m eingelegt. Diese wird im Behandlungsbehälter mit dem Filz verklebt und bleibend verbunden, das dabei
erhaltene Erzeugnis ist in Figur 2 gezeigt. Der Filz hatte ein spezifisches Gewicht von 43 kg/m° und eine Dicke von 60
mm. Sein Kreppgrad, d.h. die während des Kreppvorgangs erreichte Längskonzentration der Fasern, betrug 4,5 (das entspricht
auch dem Geschwindigkeitsverhältnis zwischen Eingang und Ausgang der Kreppzone und der realisierten Erhöhung des
spezifischen Gewichts). Es wurden Versuche durchgeführt, in denen der so ausgestattete Filz um sich selbst aufgewickelt
und dafür gesorgt wurde, daß das Kraftpapier auf der konvexen Seite blieb. Nachdem die zusammengepreßte Rolle eine Woche
lang gelagert worden war, wurde sie wieder geglättet, wobei man feststellte, daß der sich erneut im flachen Zustand befindliche
Filz kein Formerinnerungsvermögen aufwies und, wieder flach, auch eben blieb. Danach wurde durch eine zerstörende
Prüfung, in welcher das Kraftpapier von der Filzoberfläche getrennt wurde, nachgewiesen, daß keine Risse vorhanden
waren; das Erzeugnis hatte sich dadurch, daß es aufgewickelt worden war, in keiner Weise verändert.
Ein Aufwickelversuch in der anderen Richtung, wobei sich das Papier auf der konkaven Seite befand, ergab einen Filz mit
einem Aussehen wie in Figur 1, d.h. mit einer Vielzahl von Rissen, welche, die mittlere Dicke des Filzes vorausgesetzt,
ihn an mehreren Stellen vollständig durchzogen.
Andererseits erhält man, wenn sich das Papier auf der konvexen
Seite befindet, ein Ergebnis wie in Figur 3, wo ersichtlich ist, daß der Filz nur auf der konkaven einen Seite
durch Kompression verformt worden ist.
Es wurde ein Vergleichsversuch mit einem gleichen Papier, dessen Flächengewicht jedoch niedriger war (60 g/m ) , durchgeführt,
der mit einem Mißerfolg endete, da das Papier beim Aufwickeln des Filzes an mehreren Stellen aufriß.
Die Versuche, die mit verschiedenen Materialien als Beschichtungsfolie
gemacht worden sind, haben schließlich gezeigt, daß eine notwendige Bedingung für eine gute Ausführung der
Erfindung darin besteht, daß die Abreißfestigkeit der Folie über einer bestimmten Grenze, die 300 kPa beträgt, liegt.
Vollkommen überraschend ist festgestellt worden, daß diese Grenze nicht von den Eigenschaften des Filzes abhängt, ab dem
Moment, wo der Kreppgrad über 4 liegt, unabhängig von der Dicke oder dem spezifischen Gewicht des Filzes, ist er in der
Lage, starke Biegungen mitzumachen, die bis zum Aufwickeln um sich selbst gehen können, unter der Voraussetzung, daß die
Beschichtungsfolie auf der konvexen Seite angeordnet worden
ist und eine Abreißfestigkeit besitzt, die 300 kPa übersteigt .
Die Abreißfestigkeit ist eine charakteristische Größe für die
Festigkeit dünner Folien, welche für die Verpackung vorgesehen sind. Ihre Messung wird entsprechend der Norm DIN 53 113
(Juni 19 90) durchgeführt.
Die einzige festgestellte Einschränkung bestand in einer grossen Dicke des Filzes, verbunden mit einem hohen spezifischen
Gewicht. Die Ergebnisse werden weniger sicher, wenn beispielsweise ein Filz mit 60 kg/m eine Dicke von 120 mm
hat. Dann ist es noch durchführbar, einem Filz, der zur Isolierung eines gekrümmten Untergrundes vorgesehen ist, eine
Biegung zu verleihen, jedoch wird ein Aufwickeln des Filzes um sich selbst, ohne dabei im Zentrum der Rolle einen Hohlraum
freizulassen, unmöglich. Es ist festzustellen, daß das Aufwickeln immer möglich ist, wenn das Produkt aus spezifischem
Gewicht und Dicke innerhalb gewisser Grenzen bleibt. Bleibt das spezifische Gewicht in kg/m , multipliziert mit
der Dicke in Metern (d.h. das Flächengewicht) höchstens 2 kg/m , dann ist das Aufwickeln des erfindungsgemäßen Erzeugnisses
um sich selbst sogar bei einem Kreppgrad von über 4 immer möglich.
Claims (5)
1. Filz aus gekreppter Mineralwolle, der auf wenigstens einer Seite mit einer Beschichtungsfolie versehen und
bestimmt ist, einer vorübergehenden oder bleibenden Biegung unterzogen zu werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die als konvexe vorgesehene Seite mit einer Beschichtungsfolie ausgestattet ist, deren Abreißfestigkeit
über 300 kPa liegt.
2. Mineralwollefilz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtungsfolie Kraftpapier zur Grundlage hat.
3. Mineralwollefilz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Beschichtungsfolie aus Kraftpapier mit &bgr;&iacgr;&ogr;
nem Flächengewicht von mindestens 60 g/m besteht.
4. Mineralwollefilz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß sein Kreppgrad über 4 und sein Flächengewicht unter 2 kg/m liegt und daß er zur
Bildung einer Rolle um sich selbst aufgewickelt ist.
5. Mineralwollefilz nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß er aus der Teilung eines dickeren Filzes in der Dicke resultiert.
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