DE4201868A1 - Nadelhilfsmittel fuer die herstellung von nadelfilz, damit hergestellter nadelfilz, sowie verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Nadelhilfsmittel fuer die herstellung von nadelfilz, damit hergestellter nadelfilz, sowie verfahren zu dessen herstellung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Nadelhilfsmittel für die Herstellung von Nadelfilz, insbesondere aus Mineralwolle, damit hergestellten Nadelfilz, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Bei der Vernadelung von Mineralwollefilzen muß ein Nadelhilfsmittel, eine sogenannte Avivage, als Additiv auf die Fasern aufgebracht werden. Solche Avivagen werden vielfach auf der Basis von Mineral­ ölen oder natürlichen Ölen, Fettsäurederivaten u. dgl. hergestellt. Die Avivage hat die Aufgabe, die Fasern geschmeidiger zu machen und die gegen­ seitige Faserreibung beim Nadelungsvorgang zu ver­ mindern, um ein Reißen oder Brechen der Fasern beim Nadelungsvorgang möglichst zu unterbinden. Weiter­ hin muß die Avivage auch die Aufgabe eines Staub­ bindemittels übernehmen, um eine Bearbeitung und eine Anwendung des Nadelfilzes ohne zusätzliche Maßnahmen zum Staubschutz zu ermöglichen.
Die genannten Aufgaben werden am besten durch eine Avivage niedriger Viskosität, im Bereich einiger hundert oder weniger tausend cP, erfüllt, da solche niedrigviskose Avivagen eine gute Gleitwirkung ergeben und in relativ geringer Menge benötigt wer­ den, da sie infolge der niedrigen Viskosität einen dünnen Gleitfilm bilden können. Jedoch führt die Verwendung eines Nadelhilfsmittels niedriger Visko­ sität und damit guter "Schmierwirkung" dazu, daß die Fasern auch wieder leicht aus ihrer im Nadelungsvorgang erreichten Verankerungsposition im Nadelfilz herausgleiten. Der soeben vernadelte Filz geht somit wieder auf und verliert einen Großteil seines inneren Zusammenhalts.
Hierzu ist es aus der DE-OS 38 35 007 bekannt, als Nadelhilfsmittel eine Avivage unüblich hoher Visko­ sität von bis zu 10000 cP in einer bestimmten Menge beizusetzen, um damit Steinwolle einer rela­ tiv geringen durchschnittlichen Faserdicke von unter 6 µm durch Vernadelung zu verfestigen. Dabei erhalten die relativ dünnen Steinwollefasern durch die Avivage eine solche Geschmeidigkeit, daß sie sich trotz der Zähflüssigkeit der Avivage ohne Faserbruch oder Faserriß vernadeln lassen, während die hohe Viskosität der Avivage dafür sorgt, daß die Fasern unmittelbar nach dem Nadelungsvorgang in ihrer Verankerungsposition verbleiben. Nachteilig ist hierbei, daß die hohe Viskosität des Nadel­ hilfsmittels einer Vernadelung beliebiger Mineral­ wollefilze mit hoher Geschwindigkeit entgegensteht. Nachteilig ist weiterhin, daß zur Filmbildung der Avivage hoher Viskosität in der Praxis eine relativ große Menge an Nadelhilfsmittel zugesetzt werden muß; da die Avivage organisch-chemischer Natur ist, verflüchtigt sie sich bei Temperatureinwirkung unter erheblicher Geruchsbelästigung, oder die Avi­ vage muß vorher in einem zusätzlichen Arbeitsgang ausgetrieben werden. Sofern ein Ausglühen zur Ver­ meidung von Geruchsbelästigung beim Kunden sowie zur spannungsfreien Stabilisierung des Nadelfilzes in unmittelbarem Anschluß an den Nadelungsvorgang erfolgt, steht die Avivage für die nachfolgende Manipulation und Bearbeitung des Nadelfilzes bis zum endgültigen Einbau nicht mehr als Staubbinde­ mittel zur Verfügung, so daß zusätzliche Staub­ schutzmaßnahmen notwendig werden.
Zur Vermeidung der letztgenannten Nachteile ist es aus der DE-OS 39 18 486 bekannt, ein polymeres Phosphat als anorganisch-chemisches Avivagemittel zu verwenden, welches mit relativ niedriger Visko­ sität auf die Fasern im Fallschacht des Zerfase­ rungsaggregates aufgesprüht werden kann und durch Wasserverdampfung und Wasserverdunstung an den war­ men Fasern zunehmend ankonzentriert, so daß es für einen nachfolgenden Nadelungsvorgang als hochvisko­ ses Nadelhilfsmittel zur Verfügung steht. Aller­ dings reicht die "Schmierwirkung" wasserlöslicher polymerer Phosphate nicht aus, Faserbrüche und Faserrisse auf der Nadelbank im gewünschten Umfange zu unterbinden, so daß die Hauptfunktion als Nadel­ hilfsmittel nicht befriedigend erfüllt wird.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Nadelhilfsmittel zu schaffen, mit dem eine schnelle und einwandfreie Vernadelung zur Bil­ dung eines Nadelfilzes hoher Festigkeit möglich ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch das kenn­ zeichnende Merkmal des Anspruches 1.
Dadurch, daß das Nadelhilfsmittel einen thixotro­ pierenden Zusatz aufweist, kann es zugleich eine extrem hohe Ruheviskosität und eine geringe Bewe­ gungsviskosität aufweisen. Die hohe Ruheviskosität, die gemäß Anspruch 2 über 100000 cP, bevorzugt sogar über 500000 oder 1 Mio. cP liegt, gewährlei­ stet eine Verankerung der Fasern in ihrer durch den Nadelvorgang erreichten Verankerungsposition; die Fasern sind infolge der extrem hohen Ruheviskosität des Nadelhilfsmittels nicht nur zähelastisch oder zähplastisch wie durch Sirup gehalten, sondern tatsächlich wie in Wachs eingebettet oder mittels eines Bindemittels verklebt. Andererseits gewähr­ leistet die relative Dünnflüssigkeit des Nadel­ hilfsmittels in der Bewegung eine ungestörte Bewe­ gungsfähigkeit der Fasern relativ zueinander bei geringer Friktion während des Nadelvorganges, so daß dieser schnell und frei von Faserrissen oder Faserbrüchen durchgeführt werden kann und zu einer bestmöglichen Festigkeitserhöhung durch Vernadelung führt. Infolge der Dünnflüssigkeit im Zuge der Ein­ wirkung der Nadeln ist die Bildung eines dünnen "Schmierfilms" auf den Fasern möglich, so daß nur eine geringe Menge an Nadelhilfsmittel zugesetzt werden muß; dies führt zu einer entsprechenden Ver­ minderung der Geruchsbelästigung bei Temperaturein­ wirkung, so daß ein vorheriges Ausglühen für viele Anwendungsfälle entfallen kann. Bei Verwendung von Fettsäurepolyglykolestern, wie Leomin OR, als Nadelhilfsmittel tritt unter Anwendungsbedingungen zudem eine Umwandlung auf der Faser ein. Verände­ rungen im IR-Spektrum deuten auf einen Polymeri­ sationsvorgang hin. Dies führt zu einer weitern Verminderung der Geruchsentwicklung beim Erhitzen.
Vorzugsweise ist der thixotropierende Zusatz ein pyrogen erzeugtes Oxid, insbesondere Kieselsäure­ aerogel. Der Thixotropierungseffekt durch pyrogen erzeugtes Metalloxid hat sich als sehr wirksam erwiesen, so daß er zu einer größtmöglichen Vermin­ derung der Menge an Nadelhilfsmittel führt. Pyro­ gen, in der Flammenhydrolyse erzeugtes Kieselsäure­ aerogel, steht relativ preiswert zur Verfügung und erscheint somit unter Wirtschaftlichkeitsgesichts­ punkten am besten als thixotropierender Zusatz geeignet.
Ferner eignen sich als thixotropierender Zusatz auch montmorillonithaltige Tone, wie Bentonit. Die Thixotropierungswirkung ist geringer als diejenige pyrogen erzeugter Oxide, so daß eine größere Menge des Zusatzmittels zugesetzt und/oder eine größere Menge des Nadelhilfsmittels verbrannt werden muß, welches bei höherer Bewegungsviskosität in größerer Menge zugesetzt werden muß, um den erforderlichen Gleitfilm zu bilden.
Grundsätzlich und für viele Zwecke sind auch orga­ nische Thixotropierungsmittel als Zusatz verwend­ bar, jedoch zersetzen diese sich selbst bei Tempe­ ratureinwirkung und tragen dadurch zur Geruchsbelä­ stigung bei, während bei Verwendung anorganisch- chemischer Zusatzmittel nur der verbleibende orga­ nisch-chemische Anteil, also z. B. der Ölanteil, des Nadelhilfsmittels der Zersetzung unterliegt und damit Geruchsbildung verursacht. Anorganische thixotropierende Zusätze sind deshalb dann erfin­ dungsgemäß für Nadelhilfsmittel bevorzugt, wenn der damit erzeugte Nadelfilz einer thermischen Bela­ stung ausgesetzt wird.
Vorzugsweise wird das Thixotropierungsmittel in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% (trocken), bezogen auf die Gesamtmenge des Nadelhilfsmittels, ver­ wandt.
Die Zusätze an pyrogen erzeugtem Kieselsäureaerogel liegen bevorzugt zwischen 5 und 30 Gew.-%, vorzugs­ weise zwischen 10 und 20 Gew.-% und insbesondere zwischen 10 und 15 Gew.-% bezogen auf die Gesamt­ masse des Nadelhilfsmittels.
Zweckmäßigerweise wird das Nadelhilfsmittel wie­ derum in einer Menge von höchstens 0,4 Gew.-%, vor­ zugsweise höchstens 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Nadelfilzes, verwandt. Bei der Verwen­ dung pyrogen erzeugter Metalloxide ist ein Unter­ schreiten dieser Werte problemlos möglich, und es zeigt sich, daß der verbleibende geringe Anteil an organisch-chemischen Stoffen im Nadelfilz beim Auf­ heizen zu einer vernachlässigbaren Geruchsbelästi­ gung und zu keiner merklichen Dunstbildung mehr führt.
Die Erfindung betrifft ferner einen mit diesem Nadelhilfsmittel hergestellten Nadelfilz, insbeson­ dere einen solchen aus Mineralwolle, der das zu seiner Herstellung verwandte Nadelhilfsmittel noch in sich enthalten kann, wie auch durch eine thermi­ sche Behandlung oder anderen Maßnahmen davon ganz oder teilweise befreit sein kann.
Weiterhin ist Gegegenstand der Erfindung ein Ver­ fahren zur Herstellung eines Nadelfilzes, insbeson­ dere aus Mineralwolle, bei dem einer Filzbahn ein Nadelhilfsmittel zugesetzt wird, das einen thixo­ tropierenden Zusatz, wie vorstehend näher beschrie­ ben, enthält.
Nachstehend werden zwei Beispiele bevorzugter Aus­ führungsformen gegeben:
Beispiel 1
Ein Nadelhilfsmittel mit folgender Rezeptur wurde hergestellt:
99,44% H2O,
0,5% Leomin OR,
0,06% Cab-o-sil M5.
Leomin OR ist ein Fettsäure-Polyglykolester mit einer normalen Viskosität von einigen hundert cP, der gute Faser-Fasergleiteigenschaften und eine gute Staubbindewirkung ergibt. Cab-o-sil M5 ist pyrogen erzeugte Kieselsäure.
Diese Avivage wurde in einer Menge von 0,2% durch Sprühen auf einen Glaswollefilz aufgebracht, und dieser einer Nadelung unterzogen. Es zeigte sich, daß das Nadelhilfsmittel durch den thixotropieren­ den Zusatz an pyrogener Kieselsäure eine hohe Vis­ kosität von etwa 600000 cP hatte, was der Viskosi­ tät etwa eines dicken Fettes entspricht. Hierdurch wurden die Fasern des Filzes in ihrer vernadelten Stellung sauber gehalten, so daß sich ein fester Nadelfilz ergab, der seine Form einwandfrei behält. Infolge der thixotropierenden Wirkung sinkt beim Nadelvorgang selbst die Viskosität durch die Nadel­ arbeit auf relativ geringe Werte von höchstens wenige tausend cP, so daß trotz der geringen einge­ brachten Menge des Nadelhilfsmittels eine gute Ver­ nadelung gewährleistet ist.
Bei der Aufheizprüfung wurde eine äußerst geringe Geruchsbelästigung und kaum wahrnehmbare Dunstbil­ dung festgestellt.
Der so erzeugte Glaswolle-Nadelfilz hatte eine Roh­ dichte von 50 kg/m3 und eine Dicke von 17 mm. Die Zugfestigkeit erreichte längs zur Produktionsrich­ tung des Filzes 6,5 kN/m2 und quer zur Produktions­ richtung 5,6 kN/2. Dies liegt über allen bislang für diese Rohdichte bekannt gewordenen Festigkeits­ ergebnissen von Glaswolle-Nadelfilzen.
Beispiel 2
Eine Avivage als Nadelhilfsmittel mit folgender Rezeptur wurde hergestellt:
99,3% H2O,
0,5% Leomin OR,
0,3% Aluminiumoxid C.
Aluminiumoxid C ist pyrogen erzeugtes Aluminium­ oxid.
Mit dieser Rezeptur als Nadelhilfsmittel und eben­ falls einem Zusatz von 0,2% zur Mineralwollbahn konnten dieselben Beobachtungen gemacht werden wie bei Beispiel 1. Jedoch war hierzu eine höhere Menge an thixotropierenden Zusatzmitteln erforderlich. Im Falle des Beispiels 1 enthält das (trockene) Nadel­ hilfsmittel 11% pyrogen erzeugter Kieselsäure, während im Falle des Beispiels 2 37,5% pyrogen erzeugtes Aluminiumoxid zugesetzt werden mußten, um die qualitativ gleichen Wirkungen zu erzielen.
Alle vorstehenden Prozentangaben sind Gewichtspro­ zent. Weiter ist darauf hinzuweisen, daß unter "Mineralwolle" im Sinne dieses Patentes auch Wirr­ lager aus textilen, endlos erzeugten Fäden zu ver­ stehen sind, die nicht unbedingt mineralischer Natur sein müssen.

Claims (20)

1. Nadelhilfsmittel für die Herstellung von Nadel­ filz, insbesondere aus Mineralwolle, gekenn­ zeichnet durch einen thixotropierenden Zusatz.
2. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ruheviskosität von mehr als 100000 cP, insbesondere mehr als 500000 cP.
3. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der thixotropierende Zusatz anorganischer Natur ist.
4. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es den thixotropierenden Zusatz in einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% (trocken), bezogen auf die Gesamtmenge des Nadelhilfsmittels, enthält.
5. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thixotropierende Zusatz pyrogen erzeugtes Oxid ist, insbesondere pyroge­ nes Kieselgel.
6. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß es das pyrogene Kieselgel in einer Menge von 5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20 und insbesondere 10 bis 15 Gew.-% (trocken), bezogen auf die Gesamtmenge des Nadelhilfs­ mittels enthält.
7. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der thixotropierende Zusatz montmorrilonithaltiger Ton, insbesondere Bento­ nit ist.
8. Nadelhilfsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Grund­ bestandteil einen Fettsäure-Polyglykolester mit einer normalen Viskosität von weniger als 1000 cP ("Leomin OR") enthält.
9. Nadelfilz, hergestellt unter Verwendung eines Nadelhilfsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
10. Nadelfilz nach Anspruch 9, hergestellt mit dem Nadelhilfsmittel in einer Menge von höchstens 0,4 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,2 Gew.-% (trocken), bezogen auf die Gesamtmasse des Nadelfilzes.
11. Verfahren zur Herstellung eines Nadelfilzes, insbesondere aus Mineralwolle, bei dem einer Filzbahn ein Nadelhilfsmittel zugesetzt wird und diese sodann vernadelt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Nadelhilfsmittel ein thixotro­ pierender Zusatz zugesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ruheviskosität des Nadelhilfsmit­ tels über 100 000 cP, vorzugsweise über 500 000 cP liegt.
13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein anorganisches Thixo­ tropierungsmittel verwandt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß es das Thixotropierungsmittel in einer Menge von 5 bis 50 Gew-% (trocken), bezogen auf die Gesamtmenge des Nadelhilfsmittels enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß als Thixotropierungsmittel pyrogen erzeugtes Oxid, insbesondere Kieselgel, verwandt wird.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß pyrogenes Kieselgel in einer Menge von 5 bis 30, vorzugsweise 10 bis 20, ins­ besondere 10 bis 15 Gew.-% (trocken), bezogen auf die Gesamtmenge des Nadelhilfsmittels, ver­ wandt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als thixotropierender Zusatz montmorillonithaltiger Ton, insbesondere Bento­ nit verwandt wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundbestandteil ein Fettsäure-Polyglykolester mit einer normalen Viskosität von weniger als 1000 cP ("Leomin OR") verwandt wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Nadelhilfsmittel in einer Menge von höchstens 0,4 Gew.-%, vor­ zugsweise höchstens 0,2 Gew.-% (trocken), bezo­ gen auf die Gesamtmasse des Nadelfilzes zuge­ setzt wird.
20. Verwendung eines Thixotropierungsmittels zur Herstellung eines Nadelhilfsmittels, insbeson­ dere für Nadelfilze aus Mineralwolle.
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