DE3226041A1 - Verfahren zur herstellung von genadelten fasernblankets aus mineralischen, insbesondere feuerfesten, fasern und nach dem verfahren hergestellte faserblankets - Google Patents

Verfahren zur herstellung von genadelten fasernblankets aus mineralischen, insbesondere feuerfesten, fasern und nach dem verfahren hergestellte faserblankets

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DE3226041A1
DE3226041A1 DE19823226041 DE3226041A DE3226041A1 DE 3226041 A1 DE3226041 A1 DE 3226041A1 DE 19823226041 DE19823226041 DE 19823226041 DE 3226041 A DE3226041 A DE 3226041A DE 3226041 A1 DE3226041 A1 DE 3226041A1
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Description

12.07.1982 PA 325Q
D IDIEE-WEEKE A.G. 6200 Wiesbaden
Verfahren zur Herstellung von genadelten Fasernblankets aus mineralischen, insbesondere feuerfesten, Fasern und nach dem Verfahren hergestellte Faserblankets
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung von genadelten Faserblankets aus mineralischen, insbesondere feuerfesten, Fasern durch Nadeln eines Vlieses aus mit Gleitmittel versehenen Fasern, sowie nach diesem Verfahren hergestellte Faserblankets.
Bei der Herstellung von Faserblankets werden mineralische, insbesondere feuerfeste, Fasern verwendet, welche während ihres Herstellungsvorganges mit einem Gleitmittel bzw. einer Schmälze versehen wurden. Solche Gleitmittel bzw. Schmälzen sind üblicherweise mineralische öle. Die Herstellung solcher mineralischen Fasern erfolgt nach bekannten Arbeitsweisen, beispielsweise nach dem Ziehverfahren, Schleuderverfahren, Blasverfahren, Blas-Zieh-Verfahren oder Schleuder-Blas-Verfahren. Diese Verfahrensweisen sind beispielsweise in Ullmann, Enzy-
klopädie der technischen Chemie, 4-, Auflage, Bd, 11, Seiten 365-369» im einzelnen näher beschrieben.
Wenn solche mit Gleitmittel oder Schmälzen versehene Glasfasern in Form eines Glasfaservlieses in ungeord-
neter Weise auf einem Band abgelegt und anschließend genadelt werden, entsteht ein genadeltes Faserblanket. Hierbei ist es Jedoch erforderlich, solche Faserblankets nach dem Nadelungsvorgang noch einer Hitzebehandlung bei erhöhter Temperatur, z. B. von 300 bis 600 °c,
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zu unterwerfen, damit eine Entspannung der Fasern ötatt— findet und damit eine Aufhebung ihrer !Rückfederung, so daß das genadelte Faserblanket formstabil bleibt und nicht im Laufe der Zeit seine Form, insbesondere seine Dicke, als Folge einer auf einer solchen Rückfederung der Fasern beruhenden Volumenzunahme . verändert. Eine weitere Folge einer solchen Hitzebehandlung bei höherer Temperatur ist die Entfernung, d. h. das Ausbrennen des Gleitmittels oder der Schmälze. In vielen Fällen wäre ein solches Ausbrennen des Gleitmittels oder der Schmälze jedoch nicht erforderlich, da solche genadelten Faserblankets aus mineralischen und insbesondere feuerfesten Fasern üblicherweise bei ihrer Anwendung höheren Temperaturen ausgesetzt werden, bei welchen das Gleitmittel bzw. die Schmälze sowieso entfernt werden.
Aus der FK-PS 2 462 648 ist es bereits bekannt, ein komplexes Isoliermaterial herzustellen, welches aus mehreren Fasermatten besteht, welche durch Vernadelung miteinander vereinigt sind. Wie in der Fig. 1 und dem. zugehörigen Beispiel dieser französischen Patentschrift dargelegt ist, wird eine Matte aus Mineralfasern mit einer zweiten Matte aus einem thermisch stabilen Material, z. B. einem Glasfasergewebe, durch Nadelung verbunden, wobei zwischen diesen beiden Schichten ein Vliesmaterial aus Nylonfasern mit hohem Erweichungspunkt zwischengelegt und eingenadelt wird.
Weiterhin ist es aus der US-PS 3 081 207 bekannt, Glasfasermatten mit einer Lösung eines Formaldehydharzes als Bindemittel zu besprühen, um eine bessere Bindung der Glasfasern aneinander zu erreichen. Bei dieser Verfahrensweise der US-PS ist es jedoch erforderlich, im Anschluß an das Aufbringen der Bindemittellösung eine Hitzebehandlung zur Aktivierung des Bindemittels,
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/5
d. h. zu dessen Abbinden, durchzufuhren, weiterhin zur Entfernung des Lösungsmittels für das Bindemittel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von genadelten Fasernblankets, bei welchen es nicht mehr erforderlich ist, die genadelten Faserblankets nach ihrer Herstellung einer Hitzebehandlung bei erhöhter Temperatur, z. B. 3OO bis 600 0C, bzw. oberhalb der Entspannungstemperatur der mineralischen Fasern, zu unterwerfen, um eine Formstabilität der genadelten Faserblankets zu erreichen, d, h. eine spätere Formveränderung bei der Lagerung und insbesondere eine Zunahme der Dicke der Faserblankets zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient das erfindungsgemäße Verfahren der zuvor beschriebenen Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß nach dem Ablegen des Faservlieses in der gewünschten Stärke und vor dem Nadelungsvorgang auf das Vlies aus mineralischen Fasern eine Schicht aus Kunststoffasern, insbesondere Fasern aus Polyethylen, Polyvinylalkohol, Polyacrylaten oder Polyamiden, aufgebracht wird.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentansprüchen 2 bis 9 näher
beschrieben.
30
Die Erfindung betrifft weiterhin Faserblankets aus genadelten, mineralischen, insbesondere feuerfesten Fasern, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellt worden sind.
35
Als mineralische Fasern können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren alle üblichen, an sich bekannten mineralischen Fasern verwendet werden, insbesondere
jedoch. Fasern mit einem hohen Gehalt an Tonerde g Zirkon, Quarz, Kaolin undCyanit.
5
Diese mit einem Gleitmittel "bzw. einer Schmälze versehenen Fasern werden als endloses Band in Form eines Vlieses auf einer geeigneten Unterlage abgelegt, um anschließend dem NadelungsVorgang unterworfen zu werden. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf dieses abgelegte Faservlies vor dem Nadelungsvorgang eine Schicht aus Kunststoffasern aufgebracht. Dieses Aufbringen der Schicht aus Kunststoffasern kann beispielsweise mit Hilfe eines Luftstromes erfolgen. Als Kunststoffasern werden insbesondere Fasern aus Polyethylen, Polyvinylalkohol, Polyamiden verwendet. Vorteilhafterweise werden die Kunststoffasern in einer Menge von 0,5 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise von 1,0 bis 4*0 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gewicht der mineralischen Fasern,
aufgebracht.
Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Gewicht der mineralischen Fasern" ist sowohl das Gewicht der mineralischen Fasern einschließlich des Gewichtes der hierauf aufgebrachten Gleitmittels zu verstehen. Da das Gleitmittel üblicherweise in einer Menge von 0,2 bis 1,0 Gew.-%, bezogen auf die mineralischen Fasern verwendet wird, ist dessen Menge unbedeutend.
Bei dem Nadelungsvorgang wird eine innige Verfilzung der Kunststoffasern mit den mineralischen Fasern erreicht. Hierdurch ist es nicht mehr erforderlich, das fertige, genadelte Faserblanket einer Hitzebehandlung
bei höherer Temperatur zur Entglasung der mineralischen 35
Fasern und damit zur Aufhebung ihrer Riickfederungseigenschaften und zur Entfernung des Gleitmittels zu unterziehen. Da die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Faserblankets bei ihrem Einsatz
üblicherweise so wie so einer Hitzeeinwirkung unterzogen werden, ist die Nichtentfemung des Gleitmittels nicht störend, da bei diesem Einsatz der Faserblankets so wie so die Entfernung des Gleitmittels erfolgt.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens werden mehrere Faservliesbahnen auf einander "'abgelegt, wobei auf jede Faservliesbahn nach ihrer Ablage eine Schicht der Kunststofffasern vor dem Ablegen der nächstfolgenden Faservliesbahn aufgebracht wird. Hierdurch ist es möglieh, dickere Faserblankets herzustellen, z. B. mit Dicken bis zu 150 mm. Diese Faserblankets weisen insbesondere auch eine höhere Zugfestigkeit auf.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens werden dickere Faserblankets dadurch hergestellt, daß die Faservliesbahn mit der aufgebrachten Schicht der Kunststoffasern vor dem Nadelungsvorgang in zwei oder mehr Lagen gefaltet wird. Auch bei dieser Verfahrensweise ist die Herstellung von Faserblankets in Dicken bis zu 150 mm ohne weiteres möglich.
3ei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemaßen Verfahrens wird im Anschluß an den Nadelungsvorgang eine Hitzebehandlung bei mäßiger Temperatur, z. B. zwischen 100 und 200 0G, durchgeführt, ^® d. h. eine Hitzebehandlung bei einer Temperatur etwas oberhalb der Erweichungstemperatur des Materials der Kunststoffasern, wodurch ein Verschmelzen der mineralischen Fasern und der Kunststoffasern erreicht wird. Gegebenenfalls kann gleichzeitig mit dieser Hitzebehandlung bei mäßigen Temperaturen eine Verdichtungsbehandlung durchgeführt werden, wodurch dichtere Faserblankets und gegebenenfalls auch bereits geformte Faserblankets hergestellt werden können, deren Dichte bis zu 400 kg/cnr
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betragen kann. Eine solche Hitzebehandlung mit gleichzeitiger Verdichtungsbehandlung wird vorteilhafterweise c zwischen geeigneten Formwerkzeugen durchgeführt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zwischen einzelnen Lagen der Faservliesbahnen vor dem NadelungsVorgang eine Armierung in Form eines Glasfasergewebes, eines Gewebes aus keramischen Fasern oder eines Gewebes aus Kunststoffasern eingelegt. Hierdurch ist es möglich, spezielle Eigenschaften der Faserblankets noch zu verbessern. Solche Armierungen können auch als unterste oder oberste Schicht verwendet werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher mehrere Lagen der Faservliesbahnen verwendet werden Y wird zwischen einzelnen Lagen eine Schicht aus Ton oder Tonerde als !Hillstoff eingebracht. Hierdurch ist es möglich, sowohl spezielle thermische Eigenschaften als auch die Dichte der so hergestellten Faserblankets einzustellen, z. B. höhere Dichten zu erreichen. Die Menge hiervon kann 5-10 Gew.-# der mineralischen Fasern betragen.
3ei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich zu der Schicht aus Kunststoffasern noch ein pulverförmiges Formaldehydharz als Bindemittel trocken auf die Faservliesbahn vor dem Wadelungsvorgang aufgebracht. Als Formaldehydharzbindemittel kann ein Melamin-Formaldehydharz, ein Harnstoff-Formaldehydharz und insbesondere ein Phenol-Formaldehydharz verwendet werden. Dieses Formaldehydharzbindemittel wird in Pulverform aufgebracht, z. B. durch Zerstäuben oder unter Zuhilfenahme eines geeigneten Siebes. Durch die gleichzeitige Verwendung des Formaldehydharzbindemittels
. zusammen mit den Kunststoffasern wird noch eine bessere Verbindung der unterschiedlichen Fasern miteinander erreicht, weiterhin muß auch ein solches .
Faserblanket, das unter zusätzlicher Verwendung eines Formaldehydharzbindeinittels hergestellt wurde, nach dem Herstellungsvorgang nicht erhitzt werden, um irgendwelche Lösungsmittel wie bei gemäß dem Stand der Technik verwendeten Formaldehydharalösungen zu entfernen. Ebenfalls kann eine kolloidale Kieselerdelösung verwendet werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Faservlies aus nicht gechoppten Pasern hergestellt werden kann, d. h. die Verwendung von Stapelfasern ist nicht erforderlich, sondern es können auch nicht gechoppte, mineralische Fasern mit Durchschnittslängen zwischen 30 und 50 cm verwendet werden.
Die Erfindung wird anhand der folgenden 3eispiele näher erläutert:
Beispiel 1
Bei diesem Beispiel wurden keramische Fasern mit einem AlpO^-Gehalt von 4-7 % verwendet. Diese keramischen
Fasern wurden in Form eines Vlieses aus losen Fasern mit einem Flächengewicht von 1000 g/m und einer Breite von 1320 mm nach ihrem Austritt aus der Sammelkammer einer Spinnvorrichtung abgelegt und in eine Vorrichtung zum kreuzweisen Ablegen eingeführt.
Aus der entgegengesetzten Richtung dieser Vorrichtung wurde über ein geeignetes Förderband ein Vlies aus losen Acrylfasern mit einem Flächengewicht von 20 g/m gleichzeitig eingeführt.
Die Vorrichtung zum kreuzweisen Ablegen der Bahnen wurde in einer solchen Weise betrieben, daß eine aus
AO
vier Schichten eines jeden Materials bestehende Bahn mit einer Breite von 1100 mm erhalten wurde, wobei diö
unterste Schicht dieser Bahn aus keramischen Fasern und die oberste Schicht aus Acrylfasem bestand.
Die so hergestellte 3ahn wurde in eine Vornadelungsmaschine mit 4,5 Stichen/cm eingeführt und anschliessend durch einen von zwei Seiten arbeitenden Nadelstuhl mit A-O Stichen/cm durchgeschickt.
Nach dem Zuschneiden der Kanten wurde ein genadeltes Faserblanket mit einer Dicke von 10 mm, einer Dichte von 400 kg/nr sowie einem Glühverlust von 5 % sowie hoher mechanischer !Festigkeit erhalten.
Beispiel 2
Es wurde ein Vlies aus losen keramischen Fasern, wie sie in Beispiel 1 verwendet wurden, entsprechend der dort beschriebenen Arbeitsweise mit einem Flächen-
gewicht von 600 g/m und einer Breite von 1320 mm hergestellt, dieses Vlies aus losen Fasern wurde in eine Vorrichtung zum kreuzweisen Ablegen der Bahnen eingeführt .
Diese Vorrichtung wurde in einer solchen Weise betrieben, daß eine Bahn aus zwei Schichten aus keramischen Fasern mit einer Breite von 1000 mm erhalten wurde.
Unterhalb dieser Bahn wurde ein Glasfasergewebe in einer Breite von 1200 mm eingeführt, auf die Oberseite der Bahn aus keramischen Fasern wurde ein Vlies aus Polyamidfasern mit einem Flächengewicht von 80 g/cm aufgelegt, dieses wurde durch ein Glasfasergewebe mit einem Flächengewicht von 300 g/m abgedeckt.
Unter Befolgung der in Beispiel 1 beschriebenen Arbeitsweise wurde ein verstärktes i'aserblanket mit
ausgezeichneten Eigenschaften erhalten. Beispiel 5
Es wurde ein Vlies aus losen Mineralfasern mit einem Flächengewicht von 1200 g/m und einer Breite von 1200 mm auf einem gewirkten Gewebe aus Glasfasern abgelegt. Auf die Überseite des Mineralfaservlieses wurden Polyäthylenfasern mit einem i'lächengewicht von
2 4-0 g/m abgelegt, darüber wiederum ein Wirkgewebe aus Glasfasern. Anschließend wurde entsprechend der Arbeitsweise von Beispiel 1 die Nadelungsbehandlung und das Beschneiden der Kanten durchgeführt.
Das hierbei erhaltene Easerblanket wurde mit einer Lösung von kolloidaler Kieselerde in einer Verdünnung von 10 % imprägniert und bei 250 0G heißgepreßt.
Hierbei wurde ein i'aserblanket mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten.

Claims (10)

12.07.1982 PA 3259 DIDIER-WERKE A. G. 6200 Wiesbaden Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von genadelten Faserblankets aus mineralischen, insbesondere feuerfesten, Fasern durch Nadeln eines Vlieses aus mit Gleitmittel versehenen Fasern, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Ablegen des Faservlieses in der gewünschten Stärke und vor dem Nadelungsvorgang auf das Vlies aus mineralischen Fasern eine Schicht aus Kunststofffasern, insbesondere Fasern aus Polyethylen, Polyvinylalkohol Polyacrylaten oder Polyamiden, aufgebracht wird. 10
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststofffasern in einer Menge von 0,5 bis 10,0 Gew.-^, bezogen auf das Gewicht der mineralischen Fasern, aufgebracht werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Faservliesbahnen aufeinander abgelegt werden und daß auf jede Faservliesbahn eine Schicht aus Kunststofffasern vor dem Ablegen der nächstfolgenden Faservliesbahn aufgebracht wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faservliesbahn mit der aufgebrachten Schicht aus Kunststofffasern vor dem Nadelungsvorgang in zwei oder mehr Lagen gefaltet wird.
5· Verfahren nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an den Nadelungsvorgang eine Hitzebe^j-andlung, gegebenenfalls mit gleichzeitiger Verdichtungsbehandlung, durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch 1^ gekennzeichnet, daß zwische.n einzelnen Lagen, als
unterste Lage oder als oberste Lage eine Armierung in Form eines Glasfasergewebes, Gewebes aus keramischen Fasern oder Gewebes aus Kunststoff-Fasern eingelegt wird.
15
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einzelnen Lagen eine Schicht aus Ton oder Tonerde als Füllstoff eingebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Faservliesbahn zusätzlich zu der Schicht aus Kunststoff-Fasern noch ein pulverförmiges Formaldehydharz als Bindemittel
° trocken oder eine Lösung von kolloidaler Kieselerde aufgebracht wird.
9· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faservlies aus nicht gechoppten Fasern verwendet wird.
10. Faserblankets aus genadelten, mineralischen, insbesondere feuerfesten Fasern, hergestellt nach dem Verfahren eines der Ansprüche 1 bis 9 ·
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