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Verfahren zur Herstellung einer vorzugsweise völlig
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bindemittelfreien Mineralfasermatte sowie so heraestellte Mineralfasermatte
und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Herstellung einer vorzugsweise völlig bindemittelfreien Mineralfasermatte, nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine so hergestellte Matte nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 25 und eine zur Durchführung des Verfahrens besonders geeignete Vorrichtung
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 33.
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Mineralfasermatten oder -filze werden in der Regel dadurch hergestellt,
daß aus einem Zerfaserungsaggregat herabfallende Fasern auf einer Unterlage wie
einem Produktionsband zur Bildung einer Wollebahn einer bestimmten Dicke abgelegt
werden. Zur üblichen Herstellung von Mineralfaserfilzen werden die Fasern in der
Regel bereits im Fallschacht unterhalb des Zerfaserungsaggregats mit einem Bindemittel
wie Phenolharz eingesprüht, und wird das Bindemittel, das relativ homogen in der
Wollebahn verteilt ist, in einem Tunnelofen ausgehärtet, den die Wollebahn anschließend
durchläuft, wobei zugleich etwa zwischen Walzen eine Pressung der Wollebahn auf
eine gewünschte gleichmäßige Dicke erfolgt. Unter Bindemittel im vorliegenden Zusammenhang
ist ausschließlich ein solches, auf den einzelnen Fasern in relativ homogener Verteilung
angeordnetes Bindemittel zu verstehen, welches die Materialeigenschaften und Konsistenz
der Mineralfaserbahn in einer gewünschten Weise beeinflußt.
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Wenn für die vorgesehene Anwendung der Mineralfaserbahn ein geringerer
Bindemittelgehalt oder vollständige Bindemittelfreiheit gewünscht werden, so wird
eine verminderte Bindemittelmenge oder gar kein Bindemittel zugegeben, und wird
die Wollebahn anschließend, in der Regel noch auf dem Produktionsband, in ihrem
Zusammenhalt durch eine Vielzahl diskreter Heftpunkte gesichert, und so eine Mineralfasermatte
gebildet. Zur Erzielung einer solchen Heftung ist es bekannt, die Wollebahn zu vernadeln
(DE-OS 29 40 425) oder zu versteppen bzw. zu vernähen (DD-PS 20 10 375). Auf diese
Weise können bei Bedarf bindemittelfreie Mineralfasermatten hergestellt werden,
die trotz Bindemitteifreiheit ausreichenden inneren Zusammenhalt und Formstabilität
sowie Festigkeit besitzen, wobei unter Mineralfasern im vorliegenden Zusammenhang
generell anorganische Fasern wie Glasfasern, Steinfasern, Keramikfasern usw. zu
verstehen sind.
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Zwar können durch Versteppen oder Vernadeln bindemittelfreie oder
zumindest bindemittelarme Mineralfasermatten der gewünschten Eigenschaften erzielt
werden, jedoch erfordern die dazu notwendigen Maschinen bei einer Serienfertigung
hohen apparativen Aufwand und sind insbesondere in ihrer Arbeitsgeschwindigkeit
infolge der relativ großen bewegten Massen begrenzt. Eine solche Begrenzung der
Arbeitsgeschwindigkeit wirkt sich insbesondere dann aus, wenn, wie üblich, die Heftung
und Verfestigung der Wollebahn unmittelbar im Zuge der Produktion erfolgen soll,
da dann die Laufgeschwindigkeit des Produktionsbandes auch bei vergleichsweise dünner
Wolle und damit schnelllaufendem Produktionsband durch die Nadel- oder Steppanlage
begrenzt ist. Dies kann dazu führen, daß das Produktionsband tatsächlich nur mit
etwa der Hälfte derjenigen Geschwindigkeit laufen kann, mit der sonst produziert
werden kann. Hinzu kommt eine mechanische Störanfälligkeit derartiger Maschinen
durch Nadelbrüche und Verschleiß,
die zu erheblichen Produktionsausfällen
führen kann.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung zu schaffen, mit dem eine
solche Heftung einer bindemittelarmen oder bindemittelfreien Mineralfasermatte bei
geringer Störanfälligkeit mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale
des Anspruchs 1.
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Durch die gegenseitige Lagefixierung der einzelnen Fasern im Bereich
eines Heftpunktes mittels Verschweißung oder Verklebung können mechanische Haltemittel
wie Fäden samt ihrer relativ komplizierten Verankerung durch Stepp-oder Nähvorgänge
entfallen. Damit ist keine zeitraubende und störanfällige Einbringung solcher mechanischer
Haltemittel in das Fasermaterial der Mineralfasermatte mehr erforderlich, sondern
genügt die lokale Einbringung von Energie oder Klebstoff, was ohne ein Eindringen
mechanischer Führungselemente wie Nadeln oder dergleichen in das Fasermaterial der
Mineralfasermatte schnell und störungsfrei erfolgen kann. Es hat sich überraschend
gezeigt, daß eine gegenseitige Lagefixierung von Fasern oder Faserenden im Heftbereich
selbst dann zur Bildung eines wirksamen Heftpunktes durchaus ausreicht, wenn über
die Dicke der Mineralfasermatte gesehen Fäden nur gruppenweise erfaßt und gegeneinander
festgelegt werden, während zwischen benachbarten Gruppen verschweißter oder verklebter
Fäden keine unmittelbare körperliche Verbindung zur Lagefixierung besteht. Eine
solche Verschweißung oder Verklebung lediglich von Fasergruppen ergibt sogar den
Vorteil, daß Wärmebrücken im Bereich der Heftpunkte minimiert sind. Da das Fasermaterial
der Mineralfasermatte im Heftbereich in aller Regel verdichtet, also unter gegenseitiger
Annäherung der Fasern zusammengedrückt ist, vermindert selbst eine nur gruppenweise
gegenseitige
Fixierung dieser zusammengedrückten Lage der Fasern
die nachfolgende Auffederung im Bereich des Heftpunktes und ergibt eine ausreichende
Heftwirkung. Soweit bei der Bildung des Heftpunktes im Heftbereich eine Druckkraft
auf das Fasermaterial ausgeübt wird, beispielsweise beim Einschießen von Stoffstrahlen
zur Erzielung einer Verklebung, kann gegebenenfalls sogar auf eine flächige Verdichtung
des Fasermaterials im Heftbereich verzichtet werden, da sich dann auch bei unverdichtet
vorliegendem Fasermaterial lokal auf den Heftbereich beschränkt eine gewisse Zusammendrückung
ergibt, die bei entsprechendem Verfestigungsverhalten des Stoff strahls ausreichend
fixiert werden kann In jedem Falle erhält die Mineralfasermatte durch die Heftung
ein matratzenähnliches Aussehen mit zwischen den Heftpunkten, deren Anordnung und
Dichte frei wählbar ist, aufgefedertem Fasermaterial.
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Gemäß Anspruch 2 wird zur Verschweißung der Fasern lokal Wärmeenergie
in den Heftbereich eingebracht, in einer solchen Menge, daß die im Heftbereich vorliegenden
Fasern erweichen, wonach die Lagefixierung der erweichten Fasern in der bei der
Verschweißung eingenommenen Relativlage durch nachfolgende Abkühlung bis zur Verfestigung
der Fasern erfolgt.
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Zur Einbringung der Energie in den Heftbereich stehen verschiedene
Möglichkeiten zur Verfügung. Gemäß Anspruch 3 sind elektromagnetische Wellen wie
Laserstrahlen bevorzugt. Elektromagnetische Wellen wie Laserstrahlen ergeben größtmögliche
Freizügigkeit hinsichtlich Dosierung, Anpassung an die jeweiligen Bedürfnisse usw.,
stellen also die technisch wohl optimale Lösung dar, sind jedoch mit sehr hohen
Anlagekosten behaftet.
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Gemäß Anspruch 4 sind hierzu Flammstrahlen aus einem Kohlenwasserstoffeuer
oder Heißgasstrahlen bevorzugt, die mit relativ geringem apparativem Aufwand erzeugt
werden können. Hinsichtlich einer Verwendung von Heißgasstrahlen
ergibt
sich der zusätzliche Vorteil, daß die Einbringung der Wärmeenergie in das Heißgas
an jeder geeigneten Stelle und in jeder geeigneten Form in räumlichem Abstand zur
Mineralfasermatte erfolgen kann.
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Sowohl Flammstrahlen als auch Heißgasstrahlen können dadurch schärfer
gebündelt oder fokussiert werden, daß gemäß Anspruch 5 an der der Eintrittsseite
der Strahlen gegegenüberliegenden Flachseite Unterdruck erzeugt wird, der die Flamme
oder das Heißgas von ihrem Eintritt an der gegenüberliegenden Flachseite der Mineralfasermatte
ausgehend gewissermaßen durch die Mineralfasermatte im Heftbereich hindurchsaugt.
Gemäß Anspruch 6 ergibt sich eine besonders gute Fokussierung dann, wenn auch der
Unterdruck nur lokal im Heftbereich wirksam ist und so einen beim Durchdringen der
Mineralfasermatte im Auffächern begriffenen Strahl erneut bündelt.
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Gemäß Anspruch 7 kann die Mineralfasermatte auf der einen und/oder
anderen Seite mit einer Kaschierungsbahn versehen sein, sofern diese gasdurchlässig
ist und somit die Flammstrahlen oder Heißgasstrahlen am Eintritt in das Fasermaterial
und am Austritt aus dem Fasermaterial nicht wesentlich behindert; selbstverständlich
muß die Kaschierungsbahn weiterhin aus einem Material bestehen, welches der Wärmeeinwirkung
im Heftbereich standhält, wobei jedoch lokale Erweichungen auch des Materials der
Kaschierungsbahn nicht ausgeschlossen werden brauchen, sondern im Gegenteil eine
Anschweißung benachbarter Fasern an der Kaschierungsbahn und damit eine Mitheftung
der Kaschierungsbahn in einem Zuge begünstigen.
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Gemäß Anspruch 8 kann eine Verklebung der Fasern miteinander dadurch
erfolgen, daß eine mengenmäßig vorbestimmte Charge eines fließfähigen, verfestigbaren
Stoffes in fließfähiger Konsistenz als feiner Stoffstrahl von der Flachseite her
in die Wollebahn eingeschossen und in seiner nach dem Einschuß eingenommenen Lage
verfestigt wird.
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Dadurch, daß der zur Bildung eines Heftpunktes dienende Stoff in fließfähiger
Konsistenz bereitgestellt wird, braucht einem geeigneten Schußapparat lediglich
die abgemessene Menge des Stoffes für jeden Heftpunkt durch eine Leitung vorgelegt
zu werden, was bei hoher Geschwindigkeit und relativ geringem apparativem Aufwand
bei guter Steuer- oder Regelbarkeit möglich ist. Die so abgemessene Charge wird
sodann druckbeaufschlagt und durch eine Düse als feiner Strahl ausgetrieben, der
in die Wollebahn eindringt. Dort erfolgt die Verfestigung des eingedrungenen Stoffstrahles
und damit eine Heftung der umliegenden Fasern durch Klebewirkung. Auf diese Weise
kann etwa an einer das Produktionsband über#pannenden Brücke eine geeignete Anzahl
von Schußautomaten installiert werden, die beispielsweise ähnlich dem Prinzip von
mit Druckzerstäubung, also ohne Preßluft, arbeitenden Farbspritzpistolen aufgebaut
sein können, jedoch anstelle der Zerstäuberdüse eine entsprechend größere Düsenöffnung
zur Bildung eines kompakten Fluidstrahles erhalten. Es kann somit insoweit auf vorhandene
und bewährte Technologie zurückgegriffen werden, die von daher und im Hinblick auf
die äußerst geringe Zahl bewegter Teile äußerst störungssicher arbeitet. Die Schußfolge
kann sehr hoch eingestellt werden, wobei durch Mehrfachanordnung von Schußautomaten
hintereinander eine Steigerung der Arbeitsgeschwindigkeit auch auf ein Mehrfaches
der maximal möglichen Schußfolge erzielt werden kann, so daß in der Praxis keinerlei
Geschwindigkeitseinschränkungen bestehen.
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Eine erfindungsgemäße Mineralfasermatte nach Anspruch 25 zeichnet
sich dadurch aus, daß an den Heftpunkten in Richtung der Materialdicke liegende
Stifte aus verfestigtem Klebstoff in der'Wollebahn angeordnet sind, mit denen benachbarte
Faserenden verklebt sind. Dadurch werden die Fasern an den diskreten Heftpunkten
lagegesichert und so der Zusammenhalt der Matte gefördert. Bei bindemittelfreier
Herstellung der Wollebahn enthält die Matte dann zwar keinerlei Bindemittel, jedoch
an diskreten Stellen
den Klebstoff. Selbst für Anwendungen, bei
denen die in begrenzter Anzahl als Bindemittel verwendbaren Stoffe unbedingt vermieden
werden müssen, braucht die Gegenwart des Klebstoffes an den diskreten Heftstellen
nicht zu stören, da hinsichtlich der Wahl des Klebstoffes im Rahmen der Erfindung
erheblich größere Freiheit besteht und auf einen Klebstoff wie beispielsweise auf
der Basis von Wasserglas oder kolloidaler Kieselsäure (Kieselsol) ausgewichen werden
kann, dessen Gegenwart anders als die Gegenwart eines als Bindemittel verwendbaren
Stoffes wie etwa Phenolharz nicht stört.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
unter Verwendung von Flammstrahlen oder Heißgasstrahlen zeichnet sich nach Anspruch
33 dadurch aus, daß an der in Einwirkungsrichtung der Strahlen vorderen Flachseite
der Mineralfasermatte eine im wesentlichen gasundurchlässige Eintritts-Abdeckbahn
auf der Oberfläche der Mineralfasermatte aufliegt, die an den Stellen der vorgesehenen
Heftpunkte je eine Perforationsöffnung aufweist, und daß eine Einrichtung zur Erzeugung
einer Flamme oder zur Zufuhr von Heißgas an der freien Außenseite der Eintritts-Abdeckbahn
vorgesehen ist. Hierdurch tritt je ein Flammstrahl oder ein Heißgasstrahl an jeder
Perforationsöffnung in das Fasermaterial aus und bildet dort einen Heftpunkt aus,
während an der freien Außenseite der Eintritts-Abdeckbahn ein allen Perforationsöffnungen
gemeinsamer Flammraum oder Heißgasvorlageraum vorgesehen sein kann.
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Zur bestmöglichen Fokussierung der austretenden Strahlen ist gemäß
Anspruch 34 an der der Eintritts-Abdeckbahn gegenüberliegenden Flachseite der Mineralfasermatte
eine im wesentlichen gasundruchlässige Austritts-Abdeckbahn auf der Oberfläche der
Mineralfasermatte angeordnet, die an den Stellen der vorgesehenen Heftpunkte je
eine Perforationsöffnung aufweist, wobei an der freien Außenseite der Austritts-Abdeckbahn
eine Einrichtung zur Erzeugung
von Unterdruck vorgesehen ist. Beide
Abdeckbahnen laufen synchron mit der Mineralfasermatte derart mit, daß die jeweiligen
Perforationsöffnungen zu beiden Seiten der Mineralfasermatte miteinander fluchten
und so einen relativ scharf begrenzten Durchtrittsweg der Strahlen durch das Fasermaterial
zur Bildung der Heftpunkte erzwingen.
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Mit besonderem Vorteil ist gemäß Anspruch 35 die Austritts-und/oder
Eintritts-Abdeckbahn als auf der Oberfläche der Mineralfasermatte abrollende Lochwalze
ausgebildet, die einen die Perforationsöffnungen aufweisenden Mantel beispielsweise
aus Stahlblech aufweisen kann, wobei natürlich für eine entsprechend synchronisierte
Drehung der beiden Lochwalzen beim Abrollen auf der Oberfläche der Mineralfasermatte
Sorge getragen werden muß.
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Die übrigen Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Mineralfasermatte zum Inhalt.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.
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Es zeigt Fig. 1 bis 4 Teilschnitte durch eine einseitig kaschierte
Wollebahn mit schematischer Darstellung der Erzeugung eines Heftpunktes in aufeinanderfolgenden
Phasen, Fig. 5 in einer den Fig. 1 bis 4 entsprechenden Darstellung einen Teilschnitt
durch die Wollebahn mit darin eingebrachtem Stift zur Heftung, Fig. 6 die Einzelheit
aus Kreis VI in Fig. 5 in vergrößerter Darstellung und
Fig. 7 eine
schematisch vereinfachte perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung
eines mit Flammstrahlen oder Heißgasstrahlen arbeitenden Verfahrens.
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Gemäß Fig. 1 liegt eine Wollebahn 1 auf einer Unterlage 2 auf, die
durch das Produktionsband gebildet sein kann, auf dem die Fasern 3 der Wollebahn
1 aus dem Fallschacht eines Zerfaserungsaggregats gegebenenfalls ohne jegliches
Bindemittel abgelegt sind. Zwischen die Unterseite der Wollebahn 1 und die Unterlage
2 ist im Beispielsfalle eine Kaschierungsbahn 4 eingebracht, die beispielsweise
als Folie aus Aluminium oder Kraftpapier ausgebildet sein kann, wie dies an sich
bekannt ist, und etwa als Dampfsperre oder Dampfbremse dienen kann. Die Fasern 3
der Wollebahn 1 liegen im Falle völliger Bindemittelfreiheit lose und ungebunden
auf der Unterlage 2 beziehungsweise der Kaschierungsbahn 3 auf, sind jedoch durch
eine übliche, nicht näher dargestellte Einrichtung in Form von Walzen oder Druckflächen
auf eine definierte Höhe der Wollebahn 1 zusammengedrückt und dabei in gewissem
Umfange verdichtet.
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In einer nicht näher dargestellten, über der in der Zeichnung oberen
Flachseite der Wollebahn 1 angeordneten Schußvorrichtung wird eine mengenmäßig vorbestimmte
Charge eines fließfähigen Stoffes unter hohem Druck zwischen etwa 10 und 100 bar
gesetzt und über eine Düse mit einem Durchmesser zwischen 0,5 und 2 mm als kompakter
feiner Strahl 5 ausgetrieben. In Fig. 1 ist das mit 5a bezeichnete Vorderende des
Strahls unmittelbar vor seinem Auftreffen auf die niedergedrückte Oberfläche der
Wollebahn 1 veranschaulicht, wobei sich der Strahl 5 mit hoher Geschwindigkeit in
Richtung des eingezeichneten Pfeiles auf die Wollebahn 1 zubewegt.
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Beim Auftreffen auf die Oberfläche der Wollebahn 1 wird in Abhängigkeit
von der Dichte der Lage und Art der Fasern 3 Widerstand auf das Vorderende 5a des
Strahles 5 ausgeübt, so daß sich im Bereich der Oberfläche der Wollebahn 1 ein ringförmiger
Wulst 5b bildet, während das vordere Ende 5a des Strahles 5 weiter in das Innere
der Mineralfasern eindringt, wie dies in Fig. 2 ebenfalls durch Pfeile veranschaulicht
ist.
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Gemäß Fig. 3 ist das Vorderende 5a des Strahles gegebenenfalls unter
geringfügiger Verdickung tiefer in die Fasern der Wollebahn 1 eingedrungen, während
sich der Wulst Sb durch Ablagerung aus dem Umfangbereich des einschießenden Strahles
5 etwas vergrößert hat. In Fig. 3 ist erstmals das mit 5c bezeichnete Hinterende
des Strahls sichtbar, welches sich immer noch mit unveränderter Geschwindigkeit
in Richtung auf die Oberfläche der Wollebahn 1 zubewegt. Beim Eindringen des Vorderendes
5a des Strahles 5 verspritzt der fließfähige Stoff in gewissem Umfange an den im
Wege des Strahls 5 liegenden Fasern, so daß sich eine rauhe, gegebenenfalls tentakelartige
Stoffspritzer 5d aufweisende Oberfläche des Strahls ergibt. Die Umfangsoberfläche
des kompakten Strahles 5 wird beim Eindringen in die Fasern 3 der Wollebahn 1 stärker
gebremst als der unmittelbar dem Druck des nachdringenden Hinderendes 5c ausgesetzte
Innenbereich des Strahles 5, so daß der Umfangsbereich des Stoffes verzögert wird
und schließlich zur Ruhe kommt, während der Innenbereich des Stoffes im Strahl 5
noch mit hoher Geschwindigkeit weiter eindringt.
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Gemäß Fig. 4 ist das Hinterende 5c des Strahles 5 gemäß dem dort eingezeichneten
Pfeil bereits bis unter die Oberfläche der Wollebahn 1 gelangt, und sind zumindest
im Bereich der Oberfläche der Wollebahn 1 die umfangsseitigen Bereiche des Stoffes
bereits zur Ruhe gekommen, während der Innenbereich des Strahles noch in der Zeichnung
nach unten in Bewegung ist. Das Vorderende 5a
des Strahles 5 hat
die Innenfläche der Kaschierungsbahn 4 erreicht, die als Prallfläche dient und so
zur Ausbildung eines verbreiterten Kopfes im Bereich des Vorderendes 5a führt.
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Eine mögliche Ausbildung der fertigen Heftung ist in Fig. 5 veranschaulicht.
Das Hinterende 5c des Strahles 5 ist dabei unweit der Innenseite der Kaschierungsbahn
4 und des kopfartig verbreiterten Vorderendes 5a des Strahles 5 zur Ruhe gekommen,
und hat an seiner in Strömungsrichtung hinteren Seite einen Kanal 5e gebildet, der
von einer im wesentlichen hohlzylindrischen Umfangswand 5f umgeben ist, welche aus
gegenüber dem Hinterende 5c vorher zur Ruhe gekommenen Umfangsbereichen des Strahles
5 gebildet ist. In dieser Ruhestellung des Strahles 5 nach seinem Einschuß ist in
der weiter unten noch näher erläuterten Weise eine Verfestigung des Stoffes des
Strahles 5 erfolgt, so daß ein insgesamt mit 6 bezeichneter Stift mit einem aus
dem Wulst 5b gebildeten oberen verbreiterten Kopf 6a und einem vom auftreffenden
Vorderende 5a gebildeten unteren verbreiterten Kopf 6b erzeugt worden ist. In Fig.
5 ist die so aus der Wollebahn 1 und der Kaschierungsbahn 4 gebildete, insgesamt
mit 7 bezeichnete Mineralfasermatte mit durch die Stifte 6 gebildeten Heftpunkten
als fertiges Produkt dargestellt. welches auf der in der Zeichnung unteren Seite
durch die Kaschierungsbahn 4 abgedeckt ist, während die Stifte 6 mit ihren verbreiterten
Köpfen 6a an der oberen Flachseite der Mineralfasermatte 7 Niederhalter für die
Fasern 3 bilden, die im Umgebungsbereich der Stifte 6 nach Druckentlastung in der
veranschaulichten Weise auffedern können, so daß sich ein matratzenähnliches Aussehen
der Oberseite der Mineralfasermatte 7 ergibt.
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Aus der Einzelheit in Fig. 6 ist zu erkennen, daß insbesondere im
Zentralbereich des Strahles 5, der im Beispielsfalle als Kanal 5e zurückbleibt,
viele der Fasern 3, die im Beispielsfalle eine Dicke von einigen Um, und
eine
Länge von etlichen Millimetern haben mögen, unter dem Druck des strömenden Stoffes
insbesondere im Bereich des Vorderendes 5a des Strahles 5 gerissen sind und mit
diesen gerissenen Faserenden 3a elastisch nach unten abgebogen wurden. Dabei ist
die Oberfläche der Faserenden 3a mit dem Stoff benetzt worden, während die im Bereich
der Umfangswand 5f liegenden Bereiche der Faserenden voll in den verfestigten Stoff
des Stiftes 6 eingebettet sind. An der Außenseite der Umfangswand 5f sind die tentakelartigen
Stof#pritzer 5d zu erkennen, die zu einer entsprechenden Benetzung der Fasern 3
im Umfangsbereich des Strahles 5 geführt haben. Auf diese Weise ist eine Vielzahl
von horizontal beieinander liegenden Schichten der Fasern 3 im Schaft des Stiftes
6 verklebt und so in der Relativlage gehalten, die sie bei der Verdichtung im Zuge
des Einschusses des Strahles 5 gemäß Fig. 1 bis 4 eingenommen haben.
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Zur Erzielung einer Heftwirkung gemäß der Erfindung genügt es somit,
eine nicht über die gesamte Dicke der Mineralfasermatte 7 reichende Heftung dadurch
zu erzielen, daß eine entsprechend geringere Menge des Stoffes lediglich bis in
eine Tiefe etwa gemäß Fig. 3 in die Wollebahn 1 eingeschossen wird und dort zur
Ruhe kommt, um Schichten der Fasern 3 der Wollebahn 1 über eine gewisse Höhe in
ihrer durch den Preßdruck enger benachbarten Stellung lagezusichern und im Bereich
des so gebildeten Stiftes 6 oder Heftpunktes ein vollständiges Rückfedern nach der
Druckentlastung zu vermeiden. Sofern keine Kaschierungsbahn 4 verwendet wird, können
entsprechende Stifte 6 auch von beiden Flachseiten der Wollebahn 1 her eingeschossen
werden, je nach dem Umfang der angestrebten Heftwirkung.
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Im Beispielsfalle wird jedoch mit solchem Druck und einer solchen
Materialmenge für den Strahl 5 geschossen, daß der Strahl 5 bis auf den Bereich
der Unterlage 2 beziehungsweise im Beispielsfalle der Kaschierungsbahn 4
durchdringt
und dort aufprallt. Der durch die Prallwirkung erzeugte verbreiterte Kopf 6b des
Stiftes 6 hintergreift somit die Fasern 3 der Wollebahn 1 in ihrer gesamten Dicke
an der dem verbreiterten Kopf 6a gegenüberliegenden Seite, so daß sich auch eine
nietartige Lagesicherung der Fasern 3 ergibt. Sofern keine Kaschierungsbahn 4 verwendet
wird, ist darauf zu achten, daß der Stoff des Strahles 5 keine unerwünschte Klebewirkung
mit dem Material der Unterlage 2 eingeht, um ein zu starkes Anhaften dort zu verhindern.
Sofern mit einer einseitigen Kaschierungsbahn 4 gearbeitet wird, wird als Stoff
für den Strahl 5 vorteilhaft ein Klebstoff verwendet, der mit dem Material der Kaschierungsbahn
4 eine Klebeverbindung eingeht. Auf diese Weise erfolgt zugleich durch die Stifte
6 eine Anheftung der Kaschierungsbahn 4 an der entsprechenden Flachseite der Mineralfasermatte
7. Selbstverständlich kann bei Bedarf die Haftung der Kaschierungsbahn 4 an den
Fasern 3 in der üblichen Weise dadurch weiter verbessert werden, daß die Kaschierungsbahn
4 an ihrer den Fasern 3 zugewandten Innenseite eine entsprechende Kleberschicht
beispielsweise aus Wasserglaskleber trägund so eine zumindest bereichsweise flächige
Klebeverbindung mit den Fasern 3 der Wollebahn 1 eingeht.
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Der Durchmesser des Strahles 5 vor dem Auftreffen auf die zugewandte
Flachseite der Wollebahn 1, also gemäß Darstellung in Fig. 1, weist bevorzugt einen
Durchmesser zwischen 0,5 und 1 mm entsprechend dem Düsendurchmesser der Schußvorrichtung
auf, wobei die Düse der Schußvorrichtung bei Bedarf an die entsprechende Flachseite
der Wollebahn 1 angelegt oder mit sehr geringem Abstand davon angeordnet werden
kann, um eine Auffächerung des Strahles durch zu starke Luftreibung zu unterdrücken.
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Die Wahl der Dicke des Strahles hängt dabei im wesentlichen von der
Art und Kompaktheit der Fasern sowie der Dicke der Wollebahn 1 im kompaktierten
Zustand gemäß den Fig. 1 bis 4 ab, wobei bevorzugt mit einem möglichst
dünnen
Strahl mit einem Durchmesser von 0,5 mm oder wenig mehr gearbeitet werden sollte.
Auch der Druck, der für den Strahlaustrieb durch die Düse auf die Charge des fließfähigen
Stoffes aufgebracht wird, hängt im wesentlichen von denselben geschilderten Parametern
wie der Strahldurchmesser ab. Bei relativ lockerem und dünnfaseiigem Material der
Wollebahn 1 und geringer Dicke kann mit Drücken bereits von lo bis etwa 30 bar bei
geringem Strahldurchmesser gearbeitet werden. Sofern die Durchschlagskraft des Strahles
5 bei stärker kompaktiertem, grobfaserigem oder dickerem Material bei der Wollebahn
1 nicht ausreicht, wird zunächst der Druck bis auf maximal etwa 80 bis 100 bar erhöht,
und, wenn dies nicht ausreicht, der Strahldurchmesser bis zur Erzielung der gewünschten
Durchschlagskraft beispielsweise auf 1 mm oder auch mehr erhöht.
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Die Beherrschung der entsprechenden Drücke für den Strahlaustrieb
bereitet keine Probleme, wobei auf die bei Farbspritzpistolen bekannte Technologie
einer Druckzerstäubung ohne Preßluft zurückgegriffen werden kann, um bei entsprechenden
Durchmessern der Düsenöffnung einen kompakten, luftfreien Strahl 5 zu erhalten.
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Beim Durchtrieb des Strahles 5 durch die Fasern 3 der Wollebahn 1
ist in der Regel eine gewisse Verbreiterung des Strahles unvermeidlich, so daß auch
ohne Berücksichtigung umfangsseitiger tentakelartiger Stoffspitzer 5d der so gebildete
Stift 6 in aller Regel in einem gegenüber dem Durchmesser des Strahles 5 etwas vergrößerten
Durchmesser vorliegt, der bei etwa 2 mm Durchmesser des Strahles 5 bis etwa 5 mm
liegen kann, wobei der Durchmesser der verbreiterten endseitigen Köpfe 6a und 6b
noch erheblich größer sein kann, aber die Köpfe 6a und 6b bei Bedarf auch fast ganz
unterdrückt werden können.
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Zur Bildung des Stoffes 5 können insbesondere alle diejenigen Materialien
herangezogen werden, die als Kleb-
stoffe auf dem vorliegenden
Fachgebiet in Frage kommen.
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Dabei kann der Stoff des Strahles 5 ein organischer Klebstoff mit
thermoplastischem Verhalten wie ein hot-melt-Kleber sein, der bei Abkühlung verfestigt,
oder ein duroplatischer Kleber wie Kunstharz, etwa Phenolharz, das bei Wärmezufuhr
aushärtet. Andererseits kann für den Stoff insbesondere dann, wenn etwa im Hinblick
auf das Brandverhalten oder die Betriebstemperatur ein organischer Stoff in der
Mineralfasermatter 7 insgesamt unerwünscht ist, auch ein anorganischer Kleber verwendet
werden, insbesondere auf der Basis von Wasserglas oder kolbidaler Kieselsäure, die
beide unter Wärmeeinwirkung schnell aushärten. Schließlich kann grundsätzlich auch
auf ein Silikonharz zurückgegriffen werden, also einen Stoff, der im Grenzgebiet
zwischen anorganischer und organischer Chemie liegt, wenn die Besonderheiten des
Einsatzfalles dies zulassen.
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Für den Fall, daß die Fasern 3 der Wollebahn 1 bereits vollständig
erkaltet sind, also eine Heftung in zeitlichem Abstand von der Produktion der Fasern
3 erfolgt, kann es sich als zweckmäßig erweisen, mit einem 2-Komponenten-Kleber
oder einem hot-melt-Kleber zu arbeiten, also solchen Klebern, die zur schnellen
Verfestigung keiner Wärmezufuhr bedürfen. In der Regel wird jedoch die Heftung im
unmittelbaren Anschluß an die Herstellung der Fasern 3 auf dem Produktionsband als
Unterlage 2 durchgeführt,so daß die Wollebahn 1 an der Heftstation ohnehin noch
bei erhöhter Temperatur von beispielsweise 200 0C oder mehr vorliegt, so daß diese
Temperatur bei Verwendung eines bei Erwärmung verfestigenden Klebers zu dessen Verfestigung
genutzt werden kann. Durch Wärmeübergang von den Fasern 3 auf den eindringenden
Strahl 5 erfolgt dabei eine Verfestigung bevorzugt im umfangsseitigen Randbereich
des Strahles 5 zur Bildung einer sauberen Umfangswand 5f, was vorteilhaft sein kann.
Insbesondere dann, wenn organische Stoffe in der Mineralfasermatte 7 gänzlich vermieden
werden sollen, sind dann
anorganische Kleber, die bei Erwärmung
verfestigen, besonders bevorzugt.
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Hierbei kann ein Wasserglaskleber ohne jegliche Füllstoffe mit beispielsweise
30 oder 40% Feststoffgehalt in Form von Natronwasserglas oder Kaliwasserglas als
reines Silikat verwendet werden, sofern im Hinblick auf die Art der Fasern 3 der
relativ hohe Alkaligehalt des Wasserglases nicht stört.
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Unabhängig von der Art der mineralischen Fasern 3 kann in jedem Fall
ein Kleber auf der Basis von kolloidaler Kieselsäure (Kieselsol),jedoch mit Zuschlagstoffen
verwendet werden. Das Kieselsol wird zusammen mit weiteren anorganischen Füllstoffen
in einer Aufschlemmung angesetzt und so im Strahl 5 eingeschossen. Als körnige Zuschlagstoffe
kommt etwa gemahlenes Aluminiumoxid, Quarzsand, Mullit, Zirkonoxid usw. in Frage,
sowie weiter Tone und Kaolin. Zur Verbesserung der Geschmeidigkeit ist eine Bildung
der Zuschlagstoffe aus Kaolin gegebenenfalls mit Aluminiumoxid bevorzugt.
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Die Menge des Kieselsol im Stoffgemisch hat eine Untergrenze dort,
wo sich eine zu geringe Festigkeit des Stiftes 6 durch zu geringen Bindemittelanteil
ergeben würde. Aus diesem Gesichtspunkt darf der Anteil des Kieselsol als Feststoff
in der Regel nicht geringer sein als etwa ein Zehntel der damit zu bindenden Füllstoffe,
so daß das Kieselsol im Stift 6 jedenfalls mit einem Feststoffantei von 10 Gew.-%
oder mehr vorliegt. Eine Erhöhung des Kieselsolanteils ergibt zunächst eine Erhöhung
der Festigkeit durch bessere Einbindung der körnigen Füllstoffe sowie weiterhin
eine glattere Oberfläche. Eine Obergrenze für den Kieselsolanteil im Material des
Stiftes 6 liegt da, wo das Kieselsol dazu neigt, sich in körniger Form zu partikulieren
und auf diese Weise brüchig zu werden. Dies wird durch einen ausreichend hohen Füllstoffgehalt
des Kieselsols vermie-
den. Daher darf der Anteil des Kieselsol
bezogen auf die Menge der Füllstoffe im Stift 6 in der Regel nur etwa bei 1:1 liegen,
so daß also mindestens ebenso viele Gewichtsanteile Füllstoffe wie Trockengewichtsanteile
Kieselsol im Stift 6 vorhanden sind.
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Die vorstehenden Angaben beziehen sich auf die Gewichtsanteile im
verfestigten Stift 6, wobei also die Trockenmasse des Kieselsol berücksichtigt ist.
Das wässrige Kieselsol, also die kolloidale Kieselsäure, besitzt jedoch einen Wasseranteil
von zwischen 60 und 70 Gew.-%, der gegebenenfalls zusammen mit einer zusätzlichen
Wasserzugabe zur Verdünnung dazu dient, durch Einstellung der Viskosität oder allgemein
des Fließverhaltens das Bindemittel mit den Füllstoffen zu vermischen und die Ausbildung
eines sauberen kompakten Strahles 5 zu ermöglichen. Dies kann unterstützt werden
durch eine Zugabe von Netzmitteln, wie dies an sich bekannt ist.
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Nachfolgend werden zwei Beispiele für eine solche Masse für den Strahl
5 angegeben: Beispiel 1 58,8 Gew.-% wässeriges Kieselsol (30% Feststoffanteil) 35,4
Gew.-% gemahlenes Aluminiumoxid 5,9 Gew.-% Kaolin Nach Herausrechnen des Wasseranteils
der kolloidalen Kieselsäure ergibt sich für das Material des Stiftes 6 eine Feststoffverteilung
von etwa 30 Gew.-% Kieselsol, 60 Gew.-% gemahlenes Aluminiumoxid und 10 Gew.-% Kaolin.
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Beispiel 2 70 Gew.-% wässeriges Kieselsol(30% Feststoffanteil) 20
Gew.-% gemahlenes Aluminiumoxid 10 Gew.-% Kaolin
Nach Herausrechnen
des Wasseranteils der kolloidalen Kieselsäure ergibt sich für das Material des Stiftes
6 dabei eine Feststoffverteilung von etwa 41 Gew.-% Kieselsol, 39 Gew.-% gemahlenes
Aluminiumoxid und 20 Gew.-% Kaolin.
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Anstelle des Kaolin können auch Tone als feinkörnige Zuschlagstoffe
zur Verbesserung der Geschmeidigkeit verwendet werden.
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Die körnigen Zuschlagstoffe wie das gemahlene Aluminiumoxid dienen
im wesentlichen als Dispergierungsmittel für das Kieselsol. Hierzu sind noch geeigneter
gemahlene Fasern, beispielsweise Aluminiumsilikatfasern oder Mineralfasern. Sofern
dies verfahrenstechnisch keine wesentlichen Schwierigkeiten im Zusammenhang mit
der mengenmäßigen Abmessung, chargenmäßigen Zufuhr und dem Austrieb des Stoffes
für den Strahl 5 ergibt, können daher anstelle wenigstens eines Teils der körnigen
Zuschlagstoffe auch derartige Fasern, beispielsweise gemahlene Aluminiumsilikatfasern
zugesetzt werden, wobei die Festigkeit des Materials des Stiftes 6 umso größer wird,
je mehr faserige Zuschlagstoffe anstelle der körnigen Zuschlagstoffe verwendet werden
können. Grundsätzlich ist jedoch auch zur Vereinfachung der Verfahrensführung ein
Zusatz von faserigem Material nicht unbedingt erforderlich, da dessen Funktion auch
von den Mineralfasern 3 der Wollebahn 1 übernommen wird, die in großer Zahl in das
Material des Strahles 5 eingebettet sind und so, wie in Fig. 6 schematisch veranschaulicht
ist, die Funktion eines Faseranteils im Material des Strahles 5 mitübernehmen.
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Die zuvor für die Verwendung von kolloidaler Kieselsäure als anorganischer
Klebstoff geschilderten Zuschlagstoffe können entsprechend auch einem Klebstoff
auf der Basis von Wasserglas zugesetzt werden. Jedoch ist Wasserglas im Hinblick
auf dessen Konsistenz bei Bedarf auch ohne
jegliche Zuschlagstoffe
als reines Silikat zu verwenden.
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Von Bedeutung bei der Ausbildung der Stifte 6 ist die Geschwindigkeit
der Verfestigung des in fließfähiger Form als Strahl 5 eingeschossenen Stoffes.
Im Falle einer Verfestigung des Stoffes durch Wärmezufuhr kann die Verfestigung,
wie bereits weiter oben erwähnt, dadurch wesentlich begünstigt werden, daß im unmittelbaren
Anschluß an die Erzeugung der Fasern 3 für die Wollebahn 1 in die noch heißen Fasern
eingeschossen wird, so daß deren Wäremeinhalt für die Verfestigung genutzt werden
kann. Alternativ oder zusätzlich kann eine schnelle und gezielte Einbringung von
Wärme in das Material des Stiftes 6 etwa durch eine Mikrowellenheizung oder Hochfrequenzheizung
erfolgen, die auf Wechselwirkung mit dem Material des Stiftes 6 ausgelegt ist. Sofern
Metall der Düse der Schutzvorrichtung in unmittelbarer Anlage an die obere Flachseite
der Wollebahn 1 beziehungsweise den Wulst 5b gebracht wird, kann auch eine elektrische
Spannung zwischen der Düse und der Unterlage 2 beziehungsweise der Kaschierungsbahn
4 angelegt werden, die zu einem entsprechenden Stromfluß durch den Schaft des Stiftes
6 führt und so dessen schnelle Erwärmung und Verfestigung gewährleistet.
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Wenn der Stift 6 vor einer Druckentlastung der Wollebahn 1 vollständig
durchgehärtet ist, so liegt er in der in Fig. 5 veranschaulichten kompakten Ausbildung
als stabiler Niet vor. Wenn jedoch nur eine teilweise Verfestigung des Materials
des Stiftes 6 erfolgt ist, bevor die Druckentlastung und Auffederung des Materials
erfolgt, so kann der Auffederungsdruck der Fasern 3, der zu einer Zugbelastung des
Schaftes des Stiftes 6 führt, dazu führen, daß das Material des Schaftes des Stiftes
6 an einer oder mehreren Stellen reißt und somit der Stift 6 in einer Mehrzahl von
miteinander in Einschußrichtung fluchtenden Teilstücken besteht. Hierdurch werden
die für die Zugfestigkeit des Materials des
Stiftes 6 vor der vollständigen
Aushärtung zu hohen Zugspannungen infolge der Auffederung der Fasern 3 bis auf eine
Höhe abgebaut, die unterhalb der Zugfestigkeit in den jeweiligen Tei#lstücken liegt.
Dabei bleiben aber dennoch Faserschichten im axialen Bereich der jeweiligen Teilstücke
miteinander verklebt und kompaktiert in der durch die Pressung beim Einschuß erzeugten
gegenseitigen Relativlage. Auch bei einem "Aufgehen" des Stiftes 6 unter Bildung
von Teilstücken federt somit das Wollematerial im Bereich des Stiftes 6 nicht ungehindert
auf, sondern nur auf eine begrenzte Höhe, die Spalte zwischen den gebildeten Teilstücken
ergibt. Dies kann für die gewünschte Heftung unschädlich sein, hingegen unter wärmetechnischen
Gesichtspunkten erwünscht sein, da die Spalte zwischen den Teilstücken jedes Stiftes
6 eine Bildung von Wärmebrücken durch das Material des Stiftes 6 vermeiden.
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Somit kann es im Einzelfall zweckmäßig sein, das Verfahren hinsichtlich
der zeitlichen Abstimmung zwischen vollständiger Aushärtung des Klebstoffes zur
Bildung des Stiftes 6 einerseits und der Druckentlastung der Wollebahn 1 zur Rückfederung
andererseits so zu führen, oder die Festigkeit- auch des ausgehärteten Materials
des Stiftes 6 so zu wählen, daß dieser bei Auffederung der Wollebahn 1 bricht und
so einen Heftpunkt ohne Wärmebrücke bildet.
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Insbesondere bei einer Ausbildung eines derartigen, nicht kompakt
zwischen den beiden Flachseiten der Mineralfasermatte 7 verlaufenden Stiftes 6,
entweder durch einen die Dicke der Wollebahn 1 nicht vollständig durchsetzenden
Einschuß oder aber durch nachträgliche Desintegrierung des Schaftes des Stiftes
6 in der geschilderten Weise, kann die mechanische Festigkeit der Heftung durch
zusätzliche Verwendung eines Heftfadens 8 verbessert werden, wie er in den Fig.
5 und 6 beispielhaft eingezeichnet ist. Ähnlich einer Steppnaht erstreckt sich der
Heftfaden 8 von Heftpunkt zu Heftpunkt und ist dabei durch das Material des Stiftes
6 in der
Mineralfasermatte 7 verankert.
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Die Einarbeitung eines solchen Heftfadens kann ganz einfach dadurch
erfolgen, daß der Heftfaden 8 locker von Einschußstelle zu Einschußstelle gelegt
wird und vom einschießenden Strahl mitgerissen und bei dessen Verfestigung mit verklebt
wird. Der Durchmesser des Heftfadens 8 sollte dabei geringer sein als der Durchmesser
des Strahles 5, andererseits aber so groß wie möglich, um eine stabile Verankerung
der oberflächenseitigen Fasern 3 der Mineralfasermatte 7 zu fördern. Eine zu starke
Störung des Einschusses durch den Heftfaden 8 wird vermieden, wenn der Durchmesser
des Heftfadens 8 bei weniger als 75% des Durchmessers des Strahles 5, zweckmäßig
bei etwa der Hälfte des Durchmessers des Strahles 5 liegt. Dabei sollte der Durchmesser
des Heftfadens 8 nicht unter 0,1 mm und nicht über 1 mm liegen, sondern bei den
angestrebten Durchmessern des Strahles 5 im Bereich zwischen 0,2 und 0,7 mm, insbesondere
bei etwa 0,5 mm, wobei sich die angestrebte Relation zum Strahldurchmesser ergibt,
wenn mit einem Strahl mit einem Durchmesser in der Größenordnung von ~1 mm gearbeitet
wird.
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Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind vielfache Abwandlungen
und Abänderungen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise
zusätzlich zu einem in Längsrichtung der Matte von Einschußstelle zu Einschußstelle
verlaufenden Heftfaden 8 jeder Einschußreihe auch eine Anzahl von Querfäden mit
verankert werden, so daß sich eine netzartige Fadenstruktur ergibt. Weiterhin können
die Heftfäden 8 aus jedem geeigneten Material bestehen, im Falle hoher Anforderungen
an die Brandsicherheit beispielsweise auch aus Glasfilamenten. Das Material für
die Fasern 3 ist in der Regel Steinwolle oder Glaswolle mit einer Faserlänge von
beispielsweise zwischen 5 und 10 mm, es
kann jedoch auch eine deutlich
größere Faserlänge von im Durchschnitt 20 oder mehr mm verwendet werden, zumal sich
bei größerer Faserlänge der Zusammenhalt der Matte zwischen den Heftpunkten verbessert.
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Hingegen sollten für einen Faserzuschlag zu einem Stoff aus Kieselsol
oder auch Wasserglas sehr kurze, gemahlene Fasern verwendet werden, die jedoch immer
noch eine Länge in der Größenordnung von Zehntelmillimetern oder wenig darunter
besitzen, was im Hinblick auf einen üblichen Faserdurchmesser von einigen ßm auch
bei einer solch kurzen Faserlänge noch einen klar faserigen Charakter mit gegenüber
dem Durchmesser um Größenordnungen größerer Länge ergibt. Da die Teilchen des Kieselsol
außerordentlich klein sind, gelingt auch mit derartig kurzen, gemahlenen Fasern
die Erzielung der gewünschten Dispergierungswir#kung auf- das Kieselsol, um einen
geschmeidigen, elastischen Körper zu bilden.
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Andererseits sind derartig kurze Fasern relativ gut in der Schußvorrichtung
zu verarbeiten und besitzen ein gutes Eindringvermögen zwischen die langen Fasern
der Wollebahn 1.
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Anstelle der vorstehend erläuterten erfindungsgemäßen gegenseitigen
Lagefixierung der Fasern 3 mittels Verklebens durch einen an der Heftstelle zusätzlich
eingebrachten Stoff kann auch ein Verschweißen der Fasern 3 im Heftbereich zur Erzielung
der Heftwirkung vorgenommen werden. Hierzu wird lokal im Heftbereich Wärmeenergie
in kompakter Form und mit einer solchen Energiedichte eingebracht, daß die erfaßten
Fasern 3 zumindest erweichen und so im komprimierten Zustand mit ihren Enden verschweißen.
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Eine sehr elegante, aber vom apparativen Aufwand her aufwendige Lösung
hierzu besteht darin, daß die Mineralfasermatte statt mit Stoff strahlen 5 im komprimierten
Zustand mit elektromagnetischen Strahlen wie Laserstrah-
len beschossen
wird, die scharf gebündelt auf engem Raum ein kurzzeitiges Erhitzen und damit Erweichen
der erfaßten komprimierten Faserenden mit sofort nach Wegnahme der Energiezufuhr
wieder erfolgender Verfestigung bewirken, so daß Schweiß- oder Heftpunkte erzielt
werden.
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In Fig. 7 ist schematisch vereinfacht ein in perspektivischer Darstellung
gehaltener Schnitt durch eine Vorrichtung veranschaulicht, mit der ein derartiges
Verschweißen mit Hilfe von Flammstrahlen oder Heißgasstrahlen durchgeführt werden
kann.
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Eine bindemittelfreie oder bindemittelarme Mineralfasermatte 9 mit
einer Wollebahn 10 läuft auf einem Produktionsband 11, von dem in der Zeichnung
nur der rechte Bandabschnitt sichtbar ist. Im Bereich der Vorrichtung läuft die
Wollebahn 10 vom Produktionsband 11 auf Führungsplatten 12 und 13, und wird anschließend
wieder auf das Produktionsband 11 übergeben. Im Beispielsfalle an der Oberseite
der Wollebahn 10 ist eine Kaschierungsbahn 14 aus gasdurchlässigem Glasfilamentgewebe
angeordnet.
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Sinn der Vorrichtung ist es, im Beispielsfalle Heißgasstrahlen 15
in gebündelter Form durch die Wollebahn 10 und die Kaschierungsbahn 14 hindurchzuschießen,
um so durch Verschweißen von Faserenden in einem Energiekanal Heftpunkte 16 zu erzeugen.
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Hierzu wird die Wollebahn 10 mit der oben liegenden Kaschierungsbahn
14 zunächst einem Niederhalter 17 im Beispielsfalle in Form eines geneigten Rechens
zugeführt und dort verdichtet oder zusammengedrückt; so daß die einzelnen Fasern
der Wollebahn 10 aneinander angenähert werden.
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In diesem komprimierten Zustand wird die Wollebahn 10 der Wirkung
der diskreten Heißgasstrahlen 15 ausgesetzt und nach sogleich erfolgender erneuter
Abkühlung unter die Verfestigungstemperatur der Fasern wieder freigegeben, so daß
das Fasermaterial zwischen den Heftpunkten 16 zu-
rückfedert und
die fertige, geheftete Bahn ein matratzenähnliches Aussehen erhält, wie dies in
Fig. 7 rechts dargestellt ist.
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Hierzu ist in einem Spalt zwischen den Führungsplatten 12 und 13 eine
Lochwalze 18 derart angeordnet, daß ihr Mantel die Unterseite der Wollebahn 10 im
Spalt zwischen den Führungsplatten 12 und 13 abstützt und an dieser Oberfläche der
Wollebahn 10 anliegt. Der Mantel der Lochwalze 18 weist Perforationsöffnungen 19
auf, und die Lochwalze 18 dreht mit einer solchen Geschwindigkeit, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit
in Richtung des Pfeiles 20 an ihrem Außenumfang der Bahngeschwindigkeit in Richtung
der Pfeile 21 entspricht. Die Perforationsöffnungen sind im Beispielsfalle in Axialrichtung
und in Umfangsrichtung der Lochwalze 18 fluchtend und mit gleichen Abständen angeordnet.
Bei Drehung der Lochwalze 18 gelangt somit nacheinander jede Reihe der Perforationsöffnungen
19 über ein kurzes Stück in Anlage mit der Unterseite der Wollebahn 10 und hebt
sodann wieder von dieser ab.
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Im Inneren der Lochwalze 18 ist eine Einrichtung 22 zur Zufuhr von
Heißgas in Form eines Zuführungsrohres mit in Richtung auf die Wollebahn gerichteten
oberen Gasaustrittsöffnungen 23 ortsfest angeordnet. Aus den Gasaustrittsöffnungen
23 tritt an anderer Stelle erzeugtes Heißgas bei 24 in Richtung auf die Unterseite
der Wollebahn 10 aus. Jedesmal, wenn eine Reihe von Perforationsöffnungen 19 der
Lochwalze 18 diesen Bereich durchläuft, kann Heißgas durch die Perforationsöffnung
19 aus und in die Wollebahn 10 von der Unterseite eintreten. Bezüglich des Heißgases
24 bildet der Mantel der Lochwalze 18 somit eine insgesamt mit 25 bezeichnete Abdeckbahn
an der Oberfläche der Wollebahn 10, welche die Wollebahn 10 gegen eine Beaufschlagung
durch Heißgas abdeckt, außer an denjenigen Stellen, an denen Perforationsöffnungen
19 vorgesehen sind.
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An der Oberseite der Wollebahn 10 bzw. der Kaschierungsbahn 14 ist
eine im Beispielsfalle völlig gleich ausgebildete Lochwalze 26 vorgesehen, die entsprechende
Perforationsöffnungen 27 aufweist und mit der unteren Lochwalze 18 synchron derart
dreht, daß die Perforationsöffnungen 27 der oberen Lochwalze 26 mit den Perforationsöffnungen
19 der unteren Lochwalze 18 im Walzenspalt fluchten. Die obere Lochwalze 26 läuft
also gemäß Pfeil 28 gegensinnig mit der unteren Lochwalze 18 um, jedoch mit gleicher,
der Bahngeschwindigkeit gemäß Pfeil 21 entsprechender Geschwindigkeit.
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Die obere Lochwalze 26 weist eine Einrichtung 29 zur Erzeugung von
Unterdruck im Innenraum der Lochwalze 26 auf, die im Beispielsfalle als Absaugleitung
veranschaulicht ist. Auf diese Weise wird im Innenraum der Lochwalze 26 Unterdruck
aufrechterhalten. Der Mantel der Lochwalze 26 bildet eine insgesamt mit 30 versehene
Austritts-Abdeckbahn bezüglich der Oberseite der Wollebahn 10, die hier die Wollebahn
10 vor der Einwirkung des Unterdrucks überall dort schützt, wo keine Perforationsöffnungen
27 vorgesehen sind.
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Somit tritt in der veranschaulichten Stellung, in der gerade eine
obere Reihe von Perforationsöffnungen 19 der Lochwalze 18 mit einer unteren Reihe
der Perforationsöffnungen 27 der Lochwalze 26 fluchtet, Heißgas, das aus den Perforationsöffnungen
23 der Einrichtung 22 gebündelt nach oben geblasen wird, mit der verbleibenden kinetischen
Energie durch die damit fluchtende Perforationsöffnung 19 der Lochwalze 18 hindurch
in das Fasermaterial der Wollebahn 10 hinein, und bildet dort den Heißgasstrahl
15.
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Dieser ist an einer Auffächerung in der Wollebahn dadurch gehindert,
daß an der gegenüberliegenden Seite der im Walzenspalt komprimierten Wollebahn 10
eine lokal begrenzte, fluchtende Absaugung durch die entsprechende Perforationsöffnung
27 der Lochwalze 26 hindurch erfolgt, so daß der Heißgasstrahl 15 gewissermaßen
in die fluchtende Perfora-
tionsöffnung 27 hineingesaugt wird und
so gut fokussiert bleibt.
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Bei Weiterdrehung der Lochwalzen 18 und 26 gerät die betrachtete Perforationsöffnung
19 der unteren Lochwalze 18 außer Flucht mit der zugeordneten Gasaustrittsöffnung
23 der Einrichtung 22, so daß der Flammenstrahl sogleich zusammenbricht und durch
die Perforationsöffnungen 27 der oberen Lochwalze 26 lediglich noch Umgebungsluft
angesaugt wird, welche beim Durchströmen des Fasermaterials zu dessen sofortiger
Abkühlung unter die Verfestigungstemperatur führt. Damit sind die Fasern im Heftbereich
beim Austritt aus dem Walzenspalt verschweißt, während das zwischen den Heftpunkten
16 liegende Fasermaterial zur Bildung der matratzenähnlichen Kontur auffedern kann.
Dabei ist unschädlich, wenn keine kompakte Schmelzröhre oder dergleichen an den
Heftpunkten 16 gebildet ist, sondern nur eine relativ lockere gruppenweise gegenseitige
Verschweißung der Fasern 13, so daß auch die Heftpunkte in gewissem Umfange mit
zurückfedern, da hierdurch Wärmebrücken vermindert sind. Auch eine gruppenweise
Verschweissung reicht zur Bildung akzentuierter Heftpunkte 16 und zur Erzielung
einer ausreichenden Heftwirkung aus.
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An der Oberseite des Walzenspaltes trifft der Heißgasstrahl 15 mit
bereits etwas verminderter Temperatur auf die Innenseite der Kaschierungsbahn 14,
die er infolge von deren Gasdurchlässigkeit problemlos durchtreten kann.
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Die Temperatur des Heißgasstrahles 15 und das Material der Kaschierungsbahn
14 können jedoch so aufeinander abgestimmt sein, daß auch an der Innenseite der
Kaschierungsbahn 14 eine gewisse Erweichung auftritt, so daß die Kaschierungsbahn
14 an den Heftpunkten 16 mit verschweißt und sauber in den Heftpunkten 16 gehalten
ist.
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Im Beispielsfalle möge der Durchmesser der Perforationsöffnungen 19
etwa 2 mm betragen. Der Durchmesser der Perforationsöffnungen 27 kann gleich, bei
Bedarf aber auch
etwas größer gewählt werden. Eine geringfügige
Auffächerung des Heißgasstrahles 15 ist dabei unschädlich, da die Hauptenergie des
Heißgasstrahles 15 in dessen Zentrum konzentriert bleibt, so daß problemlos durch
entsprechende Abstimmungen erreicht werden kann, daß nur dort eine massive Erweichung
von Fasern auftritt und größere Klumpenbildungen im Umfangsbereich der Heftpunkte
16 vermieden werden. Die Dicke der Wollebahn 10 möge im Beispielsfalle z. B. 25
mm vor Eintritt in den Walzenspalt sein, wo eine Verdichtung auf eine Dicke von
15 mm auftritt. Das Fasermaterial für die Wollebahn 10 möge eine Rohdichte von 40
bis 50 kg/m3 besitzen, wobei die Bandgeschwindigkeit gemäß Pfeil 21 20 bis 30 m/min
betragen möge. Bei einer solchen Geschwindigkeit wäre eine Einbringung von Steppnähten
längst nicht mehr möglich. Der Unterdruck im Inneren der Lochwalze 26 braucht nicht
allzu groß sein, und kann in der Regel unter 100 mm Hg gehalten werden. Die Temperatur
des Heißgases an den Gasaustrittsöffnungen 23 sollte im Hinblick auf die sehr kurze
Einwirkungszeit relativ hoch, gegebenenfalls sogar höher als 1000 0C gehalten werden,
um ein sicheres Erweichen der im Kernbereich der Heißgasstrahlen liegenden Mineralfasern,
beispielsweise Glasfasern zu gewährleisten. Das Material der Glasfasern oder dergleichen
wirkt unter der Einwirkung des Heißgasstrahles 15 wie ein Glas lot und verbackt
einzelne Fasern miteinander.
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Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind auch bei Bildung der
Heftpunkte 16 durch Verschweißung vielfache Abwandlungen und Abänderungen vom beschriebenen
Vorgehen möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. So könnte beispielsweise
anstelle der Einrichtung 22 zur Zufuhr von Heißgas und Bildung von Heißgasstrahlen
15 der Innenraum der Lochwalze 18 auch als Flammraum genutzt werden, wobei durch
entsprechende Leitbleche oder dergleichen dafür gesorgt werden kann, daß die Einwirkung
der so gebildeten, über 10000C heißen Flamme auf den oberen Scheitelbereich der
Lochwalze 18 konzentriert wird.
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Selbstverständlich kann mit abweichenden Dicken, abweichenden Rohdichten,
abweichenden Bandgeschwindigkeiten usw. gearbeitet werden, solange die auf die beschriebene
Weise gebildete Heftung eine ausreichende Heftwirkung ergibt.