DE4201868C2 - Nadelhilfsmittel für die Herstellung von Nadelfilz, damit hergestellter Nadelfilz, sowie Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents
Nadelhilfsmittel für die Herstellung von Nadelfilz, damit hergestellter Nadelfilz, sowie Verfahren zu dessen HerstellungInfo
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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, natürlichen Ölen oder Fettsäurederivaten
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
niedrigviskosen 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 10 000 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 100 000 cP, bevorzugt
sogar über 500 000 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 weiteren
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.
Das Thixotropierungsmittel wird 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 andere Maßnahmen davon ganz
oder teilweise befreit sein kann.
Weiterhin ist Gegenstand 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:
Ein Nadelhilfsmittel mit folgender Rezeptur wurde
hergestellt:
99,44% H2O,
0,5% Leomin OR,
0,06% Cab-o-sil M5.
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 600 000 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/m2. Dies liegt über allen bislang
für diese Rohdichte bekannt gewordenen Festigkeits
ergebnissen von Glaswolle-Nadelfilzen.
Eine Avivage als Nadelhilfsmittel mit folgender
Rezeptur wurde hergestellt:
99,3% H2O,
0,5% Leomin OR,
0,3% Aluminiumoxid C.
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 (10)
1. Nadelhilfsmittel für die Herstellung von Nadel
filz, insbesondere aus Mineralwolle, gekenn
zeichnet durch einen thixotropierenden Zusatz in
einer Menge von 5 bis 50 Gew.-% (trocken), bezogen
auf die Gesamtmenge des Nadelhilfsmittels.
2. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch eine Ruheviskosität von mehr als
100 000 cP, insbesondere mehr als 500 000 cP.
3. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der thixotropierende Zusatz
anorganischer Natur ist.
4. Nadelhilfsmittel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß es pyrogenes 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.
5. Nadelhilfsmittel nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Grund
bestandteil einen Fettsäure-Polyglykolester mit
einer normalen Viskosität von weniger als
1000 cP ("Leomin OR") enthält.
6. Nadelfilz, hergestellt unter Verwendung eines
Nadelhilfsmittels nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
7. Nadelfilz nach Anspruch 6, hergestellt mit dem
Nadelhilfsmittel in einer Menge von höchstens
0,4 Gew.-%, vorzugsweise höchstens 0,2 Gew.-%
(trocken), bezogen auf die Gesamtmasse des
Nadelfilzes.
8. Verfahren zur Herstellung eines Nadelfilzes,
insbesondere aus Mineralwolle, bei dem einer
Filzbahn ein Nadelhilfsmittel zugesetzt und
diese sodann vernadelt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß dem Nadelhilfsmittel ein thixotro
pierender Zusatz nach einem der Ansprüche 1 oder
3 bis 5 zugesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Ruheviskosität des Nadelhilfsmit
tels über 100 000 cP, vorzugsweise über
500 000 cP liegt.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, 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.
Priority Applications (17)
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PCT/EP1993/000148 WO1993015246A1 (en) | 1992-01-24 | 1993-01-22 | An agent as a processing aid, a mineral wool needle-felt, a crimped mineral wool product, and methods for producing them |
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