DE68906863T2

DE68906863T2 - Verbundmaterial aus Mineralfasern, Anlage für die Erzeugung und Verwendung des Verbundmaterials.

Info

Publication number: DE68906863T2
Application number: DE89403181T
Authority: DE
Inventors: Christian Decoopman; Yves Demars; Francois Szalata
Original assignee: Saint Gobain Isover SA France
Current assignee: Saint Gobain Isover SA France
Priority date: 1988-12-01
Filing date: 1989-11-20
Publication date: 1994-01-13
Anticipated expiration: 2009-11-21
Also published as: EP0371847A1; AU4478189A; CA2004360A1; PT92480B; DK604989A; JPH02182956A; NZ231549A; FR2639868B1; AU631150B2; FI895742A0; DK604989D0; KR900010113A; NO894725D0; PT92480A; EP0371847B1; ES2042043T3; ZA898987B; ATE90118T1; NO894725L; IE893798L

Description

Die Erfindung betrifft ein Verbundmaterial und die Vorrichtung für seine Herstellung. Das erfindungsgemäße Material basiert auf Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, die durch Rekonstituierung einer Mineralfasermatte hergestellt wurden, welches ein Bindemittel enthält. Es dient beispielsweise als Ausgangsmaterial (Primärmatte) für die Herstellung von formgepreßten Stücken.
Es ist bekannt, dichte oder im Gegensatz hierzu auch sehr leichte Stücke, gegebenenfalls geformt, durch Formpressen einer Primärmatte auf der Basis von natürlichen oder synthetischen Fasern, welche ein Bindemittel enthalten, herzustellen. Als Naturfasern werden insbesondere Textilfasern mit einem ziemlich groben mittleren Durchmesser über 10 um verwendet, was unter dem Gesichtspunkt des Schall- und Wärmedämmvermögens nicht sehr günstig ist. Unter den synthetischen Fasern werden mehr noch Mineralfasern bevorzugt, vor allem sogenannte Dämmfasern wie Glasfasern, Steinf asern oder Schlackefasern, welche feiner sind und überdies zu äußerst geringen Kosten hergestellt werden.
Die Patentanmeldung FR 2 608 964 beschreibt zum Beispiel die Verwendung von Matten auf der Basis von Glasfasern für die Herstellung von Formteilen wie etwa Fahrzeugteilegarnituren. Das Ausgangsmaterial bilden in diesem Fall Mattenstücke aus Glasfasern, welche hergestellt werden, indem man Glasschmelze mit grober Geschwindigkeit als Fanden abschleudert und der Wirkung eines Ausziehgasstroms unterzieht; hierbei werden die Fasern auf einem endlosen Förderband aufgefangen, das einen Fallschacht abschließt, worin sie mit einem organischen Bindemittel in wäßriger Lösung besprüht werden; die so erhaltene Bahn wird schließlich in einem Trockenofen geformt, wo die Polymerisation des Bindemittels stattfindet, und anschließend in die gewünschten Größen zerschnitten, um die Matte zu formen.
Auch andere Zerfaserungsverfahren können verwendet werden, vor allem sogenannte freie Schleuderverfahren oder Verfahren, bei denen die Schmelze in eine Zone eingeführt wird, in der zwei Gasströme mit hohen Temperaturen und großen Geschwindigkeiten zusammenwirken. Bei allen dieser Zerfaserungsverfahren ist die Ablage durch einen Ansaugvorgang gekennzeichnet, bei dem die Fasern auf dem endlosen Band gesammelt werden, unter dem sich ein Absaugkasten befindet. In der Folge, und auch wenn es möglich ist, dies teilweise zu beheben, indem man unter geeigneten Zerfaserungs- und Ansaugbedingungen vorgeht, zeigen die so hergestellten Matten oder Mineralfasern dennoch eine Anisotropie, indem die Fasern sich bevorzugt in horizontalen Ebenen ausrichten. Dies setzt sich um in eine Anisotropie gewisser physikalischer Eigenschaften, insbesondere der Zugfestigkeit, welche übrigens gewisse Vorteile bietet, insbesondere was das Däminvermögen des gebildeten Filzes betrifft.
Eine weitere Unannehmlichkeit, der man begegnet, ist die Einschränkung bei der Auswahl des Harzes, das in wäßriger Lösung als Schlichte versprüht wird. Wenn die Verteilung des Bindemittels im Vlies optimiert und vor allem erreicht werden soll, dar dieses die Fasern gut benetzt, um dadurch eine schützende Umhüllung zu erhalten, dann ist es vorzuziehen, das Bindemittel im Zerfaserungsschacht zu versprühen, bevor die Fasern sich ansammeln und eine Matte bilden. Angesichts der im Zerfaserungsschacht vorherrschenden Temperaturbedingungen, und um jedes Brandrisiko zu vermeiden, ist es aber geboten, ein Harz in wäßriger Lösung zu verwenden. Dies schließt den Großteil der üblichen Kleber vom schmelzbaren und wärmeaushärtenden Typ aus. Im allgemeinen verwendet man ein Phenolharz vom Resolharztyp, von dem man weiß, daß es sich bei Einsatztemperaturen oberhalb von 350ºC zersetzt, was die Anwendungsmöglichkeiten auch von Produkten auf Faserbasis beträchtlich einschränkt, die wiederum Temperaturen über z.B. 500ºC schadlos überstehen können.
Des weiteren ist es bekannt, z.B. aus der französischen Patentschrift 2 591 621, Mineralfaserprodukte aus Faserf locken zu rekonstituieren, die ihrerseits aus einer Matte - auch Filz genannt - durch einen Kardiervorgang mittels gegenläuf ig rotierender Bürsten hergestellt wurden oder auch mittels rotierender Arme, die den bevorzugt als Bahn vorgeschnittenen Filz schlagen. Die Kardierung ist vorzugsweise gefolgt von einem Schlagen der Flocken oder von pneumatischem Transport, um die Restspannungen zu beseitigen. Die hergestellten Flocken werden gewöhnlich in unveränderter Form verwendet. Sie werden z.B. in Schichten auf dem Boden zur Wärme- oder Schalldämpfung von nicht ausgebauten Dachgeschoßen ausgelegt oder dienen des weiteren als Füllmaterial für Kästen, z.B. für die Bildung von Trennwänden.
Die aus solchen Flocken hergestellten Dämmschichten sind deutlich wirkungsvoller als die auf herkömmliche Art und Weise hergestellten Schichten aus Einblaswolle, aber in zahlreichen Punkten, vor allem der Wärmeleitfähigkeit, ist der Unterschied zwischen den Eigenschaften dieser Schichten und denen der ursprünglichen Matte noch sehr beträchtlich.
Die beobachtete Verschlechterung der Temperaturbeständigkeit erklärt sich aus der Natur der Flocken. Es ist in der Tat wohlbekannt, dar freie, d.h. nicht untereinander mit einem Bindemittel verklebte Fasern natürlich dazu neigen, sich in Form von runden Klumpen zu verbinden. Auch in jeglicher Art von Kardiervorgang versucht man, diese Ansammlungen zu entwirren, um wieder einzelne Fasern zu bekommen. Jedoch Mineralfasern wie Glasfasern und des weiteren auch Steinfasern sind äußerst zerbrechlich, und bei der Kardierung brechen die Fasern; wird der Vorgang etwas länger fortführt, werden sie ganz in Staub verwandelt. Folglich besteht die Tendenz, mit "weichen" Kardiermitteln zu arbeiten, wie etwa den in dem Patent FR 2 591 621 beschriebenen mit wiederum weniger guter Öffnung der Flocken, was bedeutet, dar eine grobe Zahl von ihnen (bestenfalls ca. jede zweite) immer aus zentralen Kernen bestehen, von denen einige wenige, einzelne Fasern abstehen. Diese Kerne sind besonders dicht und erlauben daher nicht den Einschlug einer groben Menge Luft, was bekanntermaßen das Dämmvermögen eines Faserprodukts herabsetzt. Außerdem erhöht sich die für eine gegebene Dämmwirkung erforderliche Produktmenge.
Zu diesem schon genügend groben Nachteil gesellt sich noch die Tatsache, dar es sehr schwierig ist, diese Kerne mit einem Bindemittel zu imprägnieren oder "benetzen", ob im flüssigen oder sogar im festen, staubförmigen Zustand, und daher wenig geeignet, durch Kapillarwirkung ins Innere der Kerne vorzudringen. Da die meisten Bindemittel nach Polymerisierung eine Färbung aufweisen, resultiert dieses Phänomen typischerweise in gesprenkeltem Aussehen nach der Polymerisation, denn nicht imprägnierte Kerne haben eine andere Farbe als der Rest des Produkts.
Andererseits muß man zu diesem Verfahren anmerken, dar die Bindemittelzugabe durchgeführt werden kann, bevor die Flocken aufs neue vereinigt werden, bei einer Temperatur und unter Bedingungen, die frei und ohne Einschränkungen durch den Faserherstellungsvorgang vor sich geht. Weiterhin kann die Abnahme der Flocken einfach durch Ablage unter Schwerkraft vor sich gehen, d.h. unter Bedingungen, die keine bevorzugten Ausrichtungen der Fasern nach sich ziehen und aus diesem Grunde zu isotroperen Produkten führen.
Andererseits enthält die Patentveröffentlichung AU-A-75 746/87 die Lehre für ein Verfahren zur Herstellung eines Faserprodukts für Dämmzwecke, das ein gleichmäßig verteiltes Bindemittel enthält, selbst wenn das Produkt auf schwierig zu imprägnierenden Fasern, wie z.B. pflanzlichen oder tierischen Fasern, basiert. Dieses Verfahren - das ebensogut mit Mineralfasern Anwendung finden kann - besteht darin, einen Filz zu kardieren, um die Fasern im wesentlichen voneinander zu trennen, und sie dann zur Vervollständigung dieser Trennung zu suspendieren, indem sie in einem Gasstrom fortgetragen werden und das Bindemittel vor der Ablage auf die separaten Fasern auf gesprüht wird. In dieser Veröffentlichung werden keine spezifischen Kardiermittel für Mineralfasern vorgeschlagen, so dar man annehmen muß, es handle sich bei diesen Mineralfasern um sogenannte textile Glasfasern - auch Verstärkungsglasfasern genannt - d.h. mit einem mechanischen Düsenziehverfahren hergestellte Fasern mit einem mittleren Durchmesser von über 10 um. Es sei daran erinnert, dar sogenannte Dämmfasern einen mittleren Durchmesser unter 6 um und generell um 3 um haben. Des weiteren sind sogenannte textile Fasern praktisch immer nach Art der Naturfasern in Fäden gruppiert, was sie unter dem Gesichtspunkt ihres Verhaltens, insbesondere bei der Kardierung, gänzlich von den Däinmfasern unterscheidet. Andererseits verwendet diese Technik pneumatischen Transport, was das Problem der Beseitigung der erzeugten Gasströme hervorruft und die Notwendigkeit von Ansaugkästen mit sich bringt, die, wie oben angedeutet, zu anisotropen Produkten führen.
Die vorliegende Erfindung hat ein Verbundprodukt auf Basis von Mineralfasern zur Aufgabe, welches durch Rekonstituierung einer Matte oder eines Filzes aus Mineralfasern für Dämmzwecke erhalten wird, dessen Wärmedäininvermögen (bezogen auf eine gleiche Produktmasse) mindestens gleich 93% des Wärmedämmvermögens des ursprünglichen Filzes ist, und das ein nachträglich aktivierbares Bindemittel beinhaltet, das unabhängig von der zum Erhalt des ursprünglichen Filzes verwendeten Technik gewählt wird. Das erfindungsgemäße Verbundprodukt besteht aus Flocken, denen ein nachträglich aktivierbares Bindemittel beigegeben wird und die durch Zerreiben eines Filzes auf Basis von Mineralfasern für Dämmzwecke erhalten wurde, wobei weniger als 10% der Flocken einen dichten Kern enthalten, dessen Durchmesser des weiteren als kleiner als 7 mm definiert ist, und der einen geringeren Grad an Imprägnierung mit reaktivierbarem Bindemittel aufweist als der Rest des Produkts.
Aus dieser Definition geht hervor, daß der Ausdruck "Flocken" eigentlich irreführend ist, da das Zerreiben des Filzes derart durchgeführt wird, daß die Vereinzelung der Fasern praktisch vollständig ist und daß außerdem ein Stadium durchlaufen wird, in dem sich alle Fasern, wie zum Zeitpunkt ihrer Zerfaserung, in einem vereinzelten Zustand befinden.
Um dies zu erreichen, werden die Flocken aus einem Mineralfaserfilz hergestellt, der mit Hilfe einer Kardiervorrichtung zerrissen wird. Die Kardiervorrichtung besteht aus einer einzigen Bürste mit weichen Borsten, welche von einem Kamm gereinigt wird. Im Vergleich zu den im Stand der Technik bekannten Mitteln arbeitet man also mit einer extrem vereinfachten Vorrichtung, die dennoch überraschend überlegene Ergebnisse zeitigt. Tatsächlich produziert eine Kardiervorrichtung mit gegenläufigen Bürsten in Übereinstimmung mit FR-2 591 621 Flocken, von denen die Hälfte mit dichten Kernen versehen ist (es aber nicht möglich ist, diesen Defekt dadurch zu beseitigen, daß man die Verweilzeit der Flocken zwischen den Bürsten verlängert, da dies die Flocken in Staub verwandelt).
Neben den Flocken enthält das erfindungsgemäße Verbundprodukt ein nachträglich aktivierbares Bindemittel. Unter nachträglich versteht man eine vom Anwender festgesetzte Zeitdauer, die gegebenenfalls einige Sekunden sein kann, was dann der Fall ist, wenn unmittelbar stromabwärts von der Linie ein Polymerisationsofen vorgesehen ist, und im Gegensatz hierzu mehrere Tage oder sogar Monate, was besonders dann der Fall ist, wenn das rekonstituierte Produkt als Primärmatte für formgepreßte Stücke verwendet wird.
Die Länge dieses Zeitraums hängt natürlich von der Art des verwendeten Bindemittels ab, wobei Zwischenlagerung des Produkts nur mit Harzen möglich ist, die bei Umgebungstemperatur nicht oder nur sehr langsam aktiv werden. Dies ist beispielsweise der Fall bei wärmeschmelzbaren oder wärmeaushärtenden Harzen, die den Fasern staubförmig zugegeben werden. Als Beispiele seien die Novolak-Phenol-Formaldehydharze, die Epoxy-Harze, die Silikone, Polyurethan, Polyethylen und Polypropylen genannt.
Auf alle Fälle verleiht die Tatsache, dar das Harz entfernt von jeder Zerfaserungsanlage auf die kalten Fasern aufgebracht wird, bei der Wahl des Bindemittels (Harz oder mineralisches Bindemittel) völlig freie Hand.
In flüssiger Form wird das Bindemittel entweder im Augenblick des Kardiervorgangs oder danach auf die Fasern aufgesprüht. Wenn es staubförmig ist, wird die Bindemittelzugabe vorzugsweise nach dem Kardieren durchgeführt, wobei das Bindemittel für optimale Verteilung in einem Gas suspendiert ist.
Die Flocken werden vorzugsweise durch einfache Schwerkraftablage und ohne zusätzliches Ansaugen gesammelt. Die auf diese Weise rekonstituierten Produkte sind viel isotroper als die direkt unter dem Zerfaserungsschacht erhaltenen herkömmlichen Produkte, was insbesondere bei der Herstellung von formgepreßten Stücken vorteilhaft ist, welche sich dazu eignen, in der Folge ziemlich hohen Drücken ausgesetzt werden, was ganz sicher nicht der Fall ist, wenn die Flocken in loser Schüttung eingesetzt werden.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Merkmale ergeben sich im nachfolgenden aus den beigefügten Zeichnungen, in denen:
- Figur 1 die Schemazeichnung einer Linie für ein erfindungsgemäßes Verbundprodukt ist;
- Figur 2 eine detailliertere Ansicht der Kardiervorrichtung aus Figur 1 ist;
- Figur 3 die Verlauf skurven der Wärmeleitfähigkeit in Abhängigkeit von der Dichte zeigt;
Figur 4 die Vergleichskurven des jeweiligen spezifischen Luftdurchlaßwiderstands in Abhängigkeit von der Dichte zeigt;
- Figur 5 die Vergleichskurven der relativen Verformungswerte als Funktion des ausgeübten Drucks zeigt.
Das erfindungsgemäße zusammengesetze Produkt wird auf die in Fig. 1 sehr schematisch angedeutete Weise hergestellt. Der Primärfilz 1, hier auch Standardfilz genannt, - oder die zwei hier dargestellten Filze - ist ein Mineralfaserfilz. Man kann z.B. einen Glaswollfilz verwenden, wobei die Fasern in einem Verfahren gewonnen werden, nach dem die Glasschmelze in das Innere eines mit grober Geschwindigkeit drehenden Schleudertellers eingeführt wird, aus dem sie unter Bildung von Fäden durch eine Reihe von im Umfang des Tellers angebrachten Öffnungen austritt und die Fäden in Form von Fasern von einem Gasstrom mit grober Geschwindigkeit und hoher Temperatur ausgezogen werden, welcher von um die Teller angeordneten Brennern erzeugt wird. Die hier angewendeten Temperaturbedingungen von Glas und Gasen, Drücke und Geschwindigkeiten sind beispielsweise so, wie sie in der europäischen Patentschrift EP-91866 definiert sind. Die Schlichte wird vorteilhaft auf die Fasern aufgesprüht, bevor sie von einem Sammelorgan aufgenommen werden. Diese Schlichte ist bevorzugt eine 10 %ige wäßrige Lösung eines Formol-Phenolharzes, das einen Trockenanteil von 55 Gew.-% Resolharz und eines Silans enthält, das unter anderem als Staubbindemittel wirkt. Beispielsweise wurde ein Filz mit einer Dichte von 11 kg/m³, einer Wärmefestigkeit von 2 m²ºC/Watt und einem spezifischen Luftdurchlaßwiderstand von 6,4 Rayls/cm (senkrecht zur Ablagefläche der Glasfasern gemessen) verwendet. Der in Rollenform gebrachte Filz wird auf eine hier nicht dargestellte Abwickelwalze aufgebracht.
Wie genauer mit Hilfe der Figur 2 dargestellt, wird die Versorgung der Kardiereinheit mit Hilfe eines Zylinders 2 und eines Gegenzylinders 3 bewerkstelligt, welche für die Produktzufuhr sorgen. Der Filz 1 wird einfach ohne Abschneiden zwischen den Zylindern 2, 3 komprimiert, was die Vorrichtung für diese Abläufe vereinfacht. Vorteilhaft garantieren diese beiden Zylinder ebenso die Führung des Filzes, indem sie ihn etwas festhalten.
Die Kardiereinheit 4, die von einem Gehäuse umgeben ist, besteht vorteilhaft aus einer einzigen Bürste 5. Diese Bürste hat einen äußeren Durchmesser von beispielsweise 300 mm. Sie ist mit feinen Borsten 6 bestückt, die gemäß einer freien Höhe aufgebracht sind, welche ausreicht (hier: 45 mm), ihnen eine gewisse Nachgiebigkeit zu verleihen. Diese Borsten haben beispielsweise einen Durchmesser um 0,5 mm und sind vorzugsweise gewellt. Im Rahmen dieser Erfindung sind sie vorteilhaft aus Metall, wobei die besten Resultate mit gehärtetem Stahl erzielt wurden. Die Wahl des Metalls mag überraschend erscheinen, insofern es bekannt ist, daß Borsten aus synthetischen Materialien, z.B. aus Polyamid, dem Verschleiß durch Abschliff durch das Glas besser widerstehen. Es wurde aber im Rahmen dieser Erfindung festgestellt, dar sich Borsten aus synthetischen Materialien - und deshalb aufgrund gewisser technischer Einschränkungen zwangsweise mit einem Durchmesser von über 1 mm - im Verlauf des Kardiervorgangs erheblich erhitzen, und daß sie sich folglich viel schneller abnützen als Borsten aus einem Material, das für sich betrachtet weniger widerstandsfähig, aber feiner ist. Des weiteren erlaubt die Verwendung von feinen Borsten eine bessere Anpassung zwischen den Abmessungen des Schneidewerkzeugs, das sie darstellen, sowie den Fasern, die getrennt werden sollen.
Vorteilhaft ermöglicht eine solche Bürste mit feinen Metallborsten eine erhöhte Anzahl von Borsten und auch den Verzicht auf die Gegenbürste, die den Nachteil hat, dar sie die Behandlungszeit des Mineralfaserfilzes verlängert, so dar dieser stärker unter der Behandlung leidet. Die Dichte der Borsten muß genügend grob sein, um vollständiges und auf einem kleinen Teil der Bürste stattfindendes Zerreiben zu ermöglichen, ohne aber einen Wert zu erreichen, bei dem eine separate Wirkung der einzelnen Borsten verhindert wird. In der Praxis ist ein Borstenabstand zwischen 2 und 5 mm an der Peripherie zufriedenstellend, wobei die besten Ergebnisse mit ca. 1500 Borsten erzielt wurden, was bei einer Bürste mit 300 mm Durchmesser einer Borste alle 3,5 mm entspricht.
Die Drehgeschwindigkeit der Bürste liegt beispielsweise im Bereich von 1000 U/min., wenn die Einheit mit einem Filz mit 11 kg/m³ beschickt wird.
Zur Reinigung der Bürste wird ein einfacher Kamm 7 verwendet, der aus vorzugsweise sehr feinen und spitzigen Spitzen besteht, welche auf eine Platte 8 montiert sind. Diese Spitzen sind beispielsweise Metallnadeln mit mindestens 0,2 mm Durchmesser an ihrer Spitze, die z.B. 2 mm tief in die Bürste eindringen, wobei diese Tiefe mittels eines Stellmechanismus 9 variiert werden kann.
Nach dem Kardieren werden die Flocken durch Schwerkraftablage in einem geschlossenen Raum 10 ohne Förderung durch pneumatische Mittel gesammelt. Eine solche pneumatische Förderung bringt nämlich den Nachteil mit sich, dar sie beim Absaugen der Luft eine bevorzugte Ausrichtung der Flocken parallel zu der Richtung des Trägergases begünstigt und des weiteren den Herstellungspreis des Produktes beträchtlich in die Höhe treibt. Um Anhäufungen von Flocken aufgrund von statischer Elektrizität zu verhindern, ist der geschlossene Aufnahmeraum 10 vorzugsweise vollständig aus Kunststof fmaterial.
Eine Untersuchung der hergestellten Flocken unter dem Mikroskop zeigt, dar sie sich aus relativ, d.h. ca. 2 cm, langen Fasern zusammensetzen, während die Fasern des ursprünglichen Filzes ca. 10 cm lang sind; es handelt sich hier wohlgemerkt um einen Durchschnittswert aufgrund von Schätzung anhand einer kleinen Probe, wobei die tatsächliche Messung besonders schwierig ist. Diese kürzeren Fasern sind den Problemen der Schichtenbildung weniger unterworfen, während sie hingegen noch ausreichend lang sind, um den Einschlug einer beträchtlichen Menge Luft zu gewährleisten. Des weiteren verteilen sich diese Fasern äußerst gleichmäßig, wobei weniger als 10% der Flocken einen dichten mittleren Kern beinhalten, dessen Durchmesser weniger als 7 mm beträgt oder der sich in Form eines Netzes darstellt.
In dieser Hinsicht scheint es weiterhin, daß die Fasern fast in einem stärker vereinzelten Zustand sind als bei der Herstellung des ursprünglichen Filzes. Als Erklärung für diesen unerwarteten Sachverhalt dient vielleicht das Vorhandensein des Bindemittels, das als Schlichte für den ursprünglichen Filz verwendet wird und dort die Rolle eines Schmiermittels zwischen den Fasern spielt - was für Schlichten allgemein zutrifft - und des weiteren die Relativlage der Fsern im gegenseitigen Abstand begünstigt - eine Eigenschaft, die angestrebt wird, um die Rückfederungskapazität des Produkts zu erhöhen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist die Zugabe eines Bindemittels; nach seiner Zuteilung (mit den Pumpen 11, 12) wird das Bindemittel über eine Leitung 13 zu den Fasern geleitet. Im allgemeinen wird ein Bindemittel in flüssiger Form bevorzugt auf einer Höhe hinter der Kardiereinheit versprüht, um dadurch deren Verschmutzung durch Bindemittelverkrustung möglichst zu verhindern, während dagegen ein staubförmiges Bindemittel, das ja ein geringeres "Benetzungsvermögen" besitzt, auf der Höhe der Kardiereinheit auf die Flocken gebracht wird. Aber wie schon im vorausgehenden angedeutet, handelt es sich hier nur um eine allgemeine Tendenz, während jedes verwendete Bindemittel eine spezifischere Problemstellung mit sich bringt. Im Gegensatz hierzu muß angemerkt werden, dar die extreme Öffnung der erfindungsgemäß hergestellten Flocken in einem gegebenen Fall selbst nach dem Kardieren eine sehr gleichmäßige Verteilung des Bindemittels erlaubt.
Die Fasern legen sich auf einem den Kardierschacht 10 abschließenden Aufnahmeband 14 ab. Wie in Figur 1 gezeigt, schließt dieser Schacht 10 die Anlage vollständig ab, was zu Materialausbeuten von nahezu 100% führt. Beim Austritt aus dem Schacht wird die Matte durch einen Kalander 15 auf die gewünschte Dicke gebracht, wonach das Produkt auch in einen Raum 16 geleitet werden kann, in dem ein zirkulierender heiter Luftstrom erzeugt wird und für das Aushärten des Bindemittels sorgt (z.B. in einem Bindemittelschmelzofen, wenn es sich um ein wärmeschmelzbares Produkt handelt). Parallel mit oder anschließend an diese Arbeitsvorgänge werden natürlich die verschiedenen Schneidevorgänge l7 durchgeführt, die nötig sind, um das Endprodukt zu erhalten.
Eine andere, besonders interessante Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Herstellung von Ausgangsmaterial (Primärmatte); in diesem Fall wird das Produkt direkt nach dem Kalandrieren konditioniert, wobei die Aushärtung des Bindemittels in der Folge beim Preßvorgang stattfindet.
Es wurden Produkte mit äußerst verschiedenen Bindemittelmengen geschaffen. Versuche wurden z.B. mit einem für ein thermoaktivierbares Bindemittel sehr kleinen Prozentsatz zwischen 10 und 15% durchgeführt, das für ein Ausgangsmaterial für wärmegepreßte Produkte bestimmt ist. Im Gegensatz hierzu wurden auch Verbundprodukte geschaffen, die mehr als 70% eines mineralischen Bindemittels beinhalteten, welches durch Zugabe von Wasser aktivierbar ist.
Als Anwendungsbeispiele für Priinärmatten zum Zweck des Formpressens wurden drei Produktreihen a), b) und c) geschaffen, die jeweils 30% eines Bindemittels vom Epoxy-Typ beinhalteten, welches durch elektrostatische Projektion von 50% Polypropylen und 17% eines phenolischen Bindemittels (Bakelit) aus Abfallstoffen der Farbherstellung zusammensetzt ist, wobei sich die Prozentangaben auf die Masse des Endprodukts beziehen. Diese trockenen Primärmatten können so lange aufgehoben werden, wie dies vor ihrer Warmpressung nötig ist. Anschließend wurden in Übereinstimmung mit der Norm NF-B-51224 die Reißfestigkeitswerte (in MPa) und Elastizitätsmodule beim Biegen (in G. Pa) für verschiedene Dichten (in kg/m³) gemessen. Eine vierte Meßreihe wurde zum Vergleich mit herkömmlichen formgepreßten Produkten durchgeführt, welche nah hergestellt wurden und 18% Phenolharze beinhalteten. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt: Bindemittel Dicke
Die für diese Produkte a, c und d gemessenen Werte sind praktisch identisch. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt daher durchaus die Herstellung von Endprodukten, die einem Vergleich mit denen des Stands der Technik gut standhalten, die aber in zwei verschiedenen Stufen hergestellt sein können, wodurch der Preßvorgang unabhängig vom Faserherstellungsvorgang durchgeführt wird.
Ein anderer Aspekt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist derjenige der Faserwiederverwertung. Es ist nämlich bekannt, Dämmprodukte aus Abfällen von textilen Glasfaserfilzen herzustellen. Die sogenannten textilen Fasern werden hierfür durch Kardieren eines Filzes mit Hilfe einer Kardiervorrichtung wiedergewonnen, welche traditionell in der Textilindustrie eingesetzt wird. Die Filze auf der Basis von sogenannten Dämmfasern wie die in der vorliegenden Erfindung ins Auge gefaßten eignen sich nicht dazu, weil die Kardiervorrichtung diese zerbrechlicheren Fasern zu Staub verwandelt. Mit einer erfindungsgemäßen Kardiervorrichtung ist es möglich, einen Teil der Textilfasern durch Dämmfasern zu ersetzen. So wurde z.B. ein rekonstituierter Filz mit einem Flächengewicht von 1,2 kg/m³ bei einer Dichte von 25 kg/m³, der sich aus 12% der erfindungsgemäßen "Flocken", 74% textilen Glasfasern und 14% eines phenolischen Bindemittels zuammensetzt, ohne besondere Schwierigkeiten hergestellt. Der Anteil an Mineralfasern für Dämmzwecke kann eventuell auch auf 20 oder 25% gesteigert werden, was ganz besonders interessant ist, wenn die verfügbare Menge von Textilfaserabfall nicht ausreicht, um den Bedarf an rekonstituierten Dämmprodukten zu decken.
Die Qualitätseigenschaften des erfindungsgemäßen Produkts zeigen sich noch besser beim Betrachten der drei beigefügten Kurven.
Die erste Kurve (Fig. 3) ist eine Darstellung der thermischen Leitfähigkeit Lambda, gemessen in mW/m.ºK, in Abhängigkeit von der Dichte des hergestellten Produkts (Fasern und Bindemittel). Diese Kurve steht in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Dämmvermögen eines Produkts; die thermische Leitfähigkeit ist nämlich definiert als das Verhältnis der Dicke des Produkts zu seinem Wärmewiderstand. Kurve A ist kennzeichnend für ein Standardprodukt, das mit dem oben beschriebenen Zentrifugier und Gasausziehverfahren hergestellt wurde, wobei die Faserfeinheit durch einen Micronaire-Wert von 3/5 g gekennzeichnet ist. Der Micronaire F wird nach der Norm als der Durchsatz eines Gasstroms definiert, der gemessen wird, nachdem dieser Gasstrom, der unter gut definierten Druckbedingungen emittiert wurde, eine sehr komprimierte Probe von 5 g Fasern durchdrungen hat. Der Micronaire-Wert enthält also eine Angabe über die Verlangsamung des Gasstroms durch die Glasfasern und ist aus diesem Grunde kennzeichnend für die Faserfeinheit. Ein Micronaire von 3/5 g ist charakteristisch für Glasfasern mit sehr großer Feinheit.
Kurve B wurde mit rekonstituierten Produkten gemäß der Erfindung erhalten, und die Kurven C und D jeweils mit rekonstituierten Produkten, die in Übereinstimmung mit der Lehre der FR 2 591 621 hergestellt wurden, und mit Einblasglaswolle, die auf traditionelle Weise hergestellt wurde. Ein Vergleich zwischen diesen vier Kurven zeigt, daß für eine gleichwertige Dämmung (z.B. Lambda = 40 mw/m.ºK) bei erfindungsgemäßen Produkten etwa eine um 1 Einheit größere Dichte benötigt wird (d.h. ca. 6,6% mehr Produkt), während bei Produkten gemäß der FR 2 591 621 2 Einheiten nötig sind (d.h. ca. 13% mehr Produkt) und traditionelle Produkte für eine vergleichbare Dämmung mehr als 50% zusätzliches Produkt erfordern. Es soll ebenfalls angemerkt werden, daß die Kurven A und B praktisch parallel sind und der Unterschied zwischen dem Ausgangsprodukt (gemäß Kurve A) und dem erfindungsgemäßen rekonstituierten Produkt folglich für den gesamten Dichtebereich als zwischen 5 und 7% liegend angenommen wird. Mit anderen Worten kann das erfindungsgemäße Verbundprodukt sehr leicht als Ersatz für das Standardprodukt genommen werden, praktisch ohne daß eine Qualitätsminderung feststellbar ist; es ist vor allem möglich, sehr leichte Produkte herstellen, typischerweise mit 10 kg/m³ oder weniger, da die Einblasfaserprodukte immer eine über 15 kg/m³ liegende Dichte aufweisen (und in diesem Fall ein sehr schwaches Dämmvermögen im Vergleich mit Standardfilzen), und da die untere Grenze für Produkte gemäß FR 2 591 621 in der Nachbarschaft von 12-13 kg/m³ liegt.
Mit diesem ersten Versuch konnte gezeigt werden, daß die erfindungsgemäßen rekonstituierten Produkte ein Dämmvermögen aufweisen, das sehr analog ist zu dem der Ausgangsprodukte, welche zu ihrer Herstellung dienen. Des weiteren führt die Art der Herstellung und der Ablage der Flocken zu einer sehr starken Verminderung der Anisotropie des Materials. Dies geht z.B. aus den Werten des spezifischen Luftdurchlaßwiderstands eines Produkts hervor, welche bei verschiedenen Produktdichten gemessen wurden. Im Gegensatz zu der Messung des Micronaire, die an einer sehr kleinen sehr stark komprimierten Probe durchgeführt wird, kennzeichnet die Messung des spezifischen Luftdurchlaßwiderstands die Anordnung der Fasern im Produkt und insbesondere ihre Orientation viel besser. Dieser Versuch wird nämlich an einem wirklichen Produkt durchgeführt, und zwar an einer Probe mit einer Größe von 20 mal 20 cm; in dem Maße, wie der Micronaire eine charakteristische Eigenschaft der Fasern darstellt, ist der spezifische Luftdurchlaßwiderstand also kennzeichnend für das Endprodukt.
Die Messungen, deren Ergebnisse in [Rayl/cm Rs] ausgedrückt in Figur 4 wiedergegeben sind, wurden in einer Ebene parallel zu der Faserebene (spezifischer paralleler Widerstand, oder Rs //) und in einer Ebene senkrecht hierzu (spezifischer senkrechter Widerstand, oder Rs ) durchgeführt. Solange das Produkt vollständig isotrop ist, fallen die Kurven für parallelen und senkrechten Widerstand zusammen; wenn die Fasern hingegen vorzugsweise parallel zu einer dieser Ebenen ausgerichtet sind, durchguert die Luft das Produkt in zu den Fasern parallelen "Korridoren", während sie bei senkrechter Anordnung die Fasern systematisch Umlauf en muß, um sich einen Weg zu bahnen. Kurven 21 und 22 wurden mit dem oben definierten Standardprodukt erhalten. Es fällt auf, daß der spezifische parallele Widerstand bei einer gegebenen Dichte deutlich geringer ist als der spezifische senkrechte Widerstand. Bei dem erfindungsgemäßen rekonstituierten Produkt fällt die Kurve 24 für den spezifischen parallelen Widerstand praktisch mit der Kurve 22 des Standardprodukts zusammen; im Gegensatz hierzu ist der spezifische senkrechte Widerstand (Kurve 23) etwas schwächer. Dies erklärt das schwächere Dämmvermögen des Produkts (s. Kurve für die thermische Leitfähigkeit), zeigt aber auch, daß die Anisotropie des Produkt geringer geworden ist.
Diese Verringerung der Anisotropie wird besonders durch die Kurve in Figur 5 verdeutlicht, wo an der Abszisse die auf ein Produkt ausgeübten Drücke (in kN/m²) und an der Ordinate die entsprechenden relativen Verformungen angegeben sind.
Kurve 31 entspricht einem Standardprodukt im oben definierten Sinne mit einer Dichte von 45 kg/m³. Anfangs so gut wie vertikal - was einer starken Erhöhung der relativen Verformung auch bei schwachem Druck entspricht - neigt sich die Kurve bei stärkeren Drücken leicht, behält aber durchgehend ihre konkave Form. Des weiteren fällt auf, daß ein Betrag von 50% relativer Verformung bei einem Druck von 18 kg/m³ erreicht ist.
Bei den erfindungsgemäßen Produkten mit gleicher Dichte stellt man hingegen fest, daß die Kurve 32 anfänglich relativ flach verläuft, d.h. die relative Verformung nimmt langsamer zu als der ausgeübte Druck. Dies entspricht namlich dem Vorhandensein vertikal ausgerichteter Fasern, die sich verbiegen können, wohingegen die relative Verformung in der horizontalen Ebene unmittelbar das Ergebnis der Verformung der Fasern selbst unter der Einwirkung der Drücke ist.
Sobald der Druckwert erreicht ist, der dem Knickpunkt der vertikalen Fasern entspricht, vereinigt sich die Kurve für die relative Verformung mit derjenigen des Standardprodukts, jedoch ausgehend von einem von Null verschiedenen Ausgangswert. Man kann feststellen, daß der für eine gegebene relative Verformung auszuübende Druck bei einem rekonstituierten Produkt etwa 12 kN/m² höher ist.
Diese verschiedenen Versuche zeigen so die Tatsache auf, dar die unter erfindungsgemäßen Bedingungen durchgeführte Kardierung es erlaubt, Produkte zu rekonstituieren, die unter dem Gesichtspunkt der Wärmedämmung sehr wirkungsvoll sind und vorzügliche mechanische Eigenschaften aufweisen.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung eines rekonstituierten Produkts, das ausgehend von mit einem reaktivierbaren Bindemittel imprägnierten Flocken auf der Basis von Mineralfasern für Dämmzwecke gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Filz zuführeinheit, eine Kardiereinheit (4) mit einer Bürste (5), welche mit metallischen, vorzugsweise gewellten, nachgiebigen Borsten bestückt ist, einen Kamm (7), und eine Zuführeinheit (11,12,13) für flüssiges oder pulverförmiges Bindemittel umfaßt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Borsten der Bürste (5) einen Durchmesser von ungefähr 0,5 mm haben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den Borsten der Bürste (5) an deren Peripherie zwischen 2 und 5 mm beträgt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Haltevorrichtung des Filzes (1) umfaßt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Filzzuführeinheit und/oder die Haltevorrichtung des Filzes aus einem Zylinder und einem ihm zugeordneten Gegenzylinder (2,3) zusammensetzt.

6. Verfahren zur Anwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kardiereinheit (4) ein Filz (1) auf der Basis von Mineralfasern zugeführt wird, der Filz mit Hilfe einer Bürste (5) und eines Kammes (7), aber ohne Zuhilfenahme pneumatischer Kräfte in Flocken zerrissen wird, ein reaktivierbares Bindemittel während oder nach dem Zerreißen auf die Flocken gesprüht wird, und sodann die mit Bindemittel imprägnierten Flocken durch Schwerkraft gesammelt werden.

7. Rekonstituiertes Produkt, das mit dem Verfahren nach Anspruch 6 ausgehend von mit reaktivierbarem Bindemittel imprägnierten Flocken aus einem Filz (1) auf der Basis von Mineralfasern für Dämmzwecke hergestellt ist, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 10% der Flocken einen dichten Kern mit einem Durchmesser von weniger als 10 mm aufweisen, weiterhin dadurch, daß sein Wärmedämmvermögen, bezogen auf eine identische Produktmasse, zumindest 93% des Wärmedämmvermögens des ursprünglichen Filzes (1) entspricht, daß das Produkt einen ausgeprägteren isotropen Charakter aufweist als der ursprüngliche Filz (1).

8. Rekonstituiertes Produkt, das mit dem Verfahren nach Anspruch 6 ausgehend von mit reaktivierbarem Bindemittel imprägnierten Flocken aus einem Filz (1) auf der Basis von Mineralfasern hergestellt wurde, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als 10% dieser Flocken einen dichten Kern mit einem Durchmesser von weniger als 7 mm beinhalten, weiterhin dadurch, daß die für eine bestimmte relative Verf ormung auf dieses Produkt auszuübende Höhe der Druckbelastung um ca. 12 kN/m² größer ist als die auf den ursprünglichen Filz (1) auszuübende, daß das Produkt einen ausgeprägteren isotropen Charakter aufweist als der ursprüngliche Filz (1).

9. Produkt nach einem der Ansprüche 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Fasern in den Flocken ungefähr 2 cm beträgt.

10. Produkt nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das reaktivierbare Bindemittel wärmeaushärtbar oder thermoplastisch ist und insbesondere aus Epoxy-, Phenol- oder Propylenharzen ausgewählt ist.

11. Anwendung des Produkts nach einem der Ansprüche 7 bis 10 als Wärmedämmaterial.

12. Anwendung des Produkts nach einem der Ansprüche 7 bis 10 als Primärmatte für das Formpressen von Verbundstücken.

13. Verwendung des Produkts nach einem der Ansprüche 7 bis 10 bei der Bereitung eines rekonstituierten Filzes ausgehend von 12 bis 25% des Produkts auf der Basis von Flocken, 60 bis 74% wiederverwerteten Texti1fasern, und ca. 15% phenolischem Bindemittel.