DE69302169T2 - Apparat und verfahren zur herstellung eines mineralfasergegenstandes mit oberflächenbeschichtung - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mineralfaserbauteilen, die eine Mineralfaserbasisschicht mit einer Oberflächenbeschichtung in Form eines fasrigen Gefechtes aus thermoplastischem Polymermaterial umfassen, wobei die Oberfächenbeschichtung auf wenigstens einem Teil der Oberfläche der Basisschicht ausgebildet ist.
• Mineralfasermaterial wird unter anderem für thermische und akustische Isolierung in einer Vielzahl von Verbindungen verwendet.
• Um die Taktilität des verwendeten Mineralfasermaterials während der Handhabung und der Montage zu vergrößern, kann dieses mit einer Oberfächenbeschichtung beschichtet werden, beispielsweise bestehend aus einem ungewebten Bandmaterial aus Polymerfasern.
• Ferner dient eine solche Oberflächenbeschichtung dazu, das Auslösen von Faserbündeln oder einzelnen Fasern aus dem Mineralfasermaterial in die Umgebung vor, während oder nach dem Montieren zu verringern oder zu verhindern.
• Ferner verleiht eine solche Oberflächenbeschichtung dem Mineralfaserelement eine wesentlich größere Reiß- und Zugfestigkeit.
• Zum Herstellen von Mineralfaserbauteilen der in der Einleitung erwähnten Art ist es bekannt, ein vorgefertigtes, ungewebtes, aus Polymerfasern bestehendes Gewebematerial auf der Oberfläche eines gewebeförmigen Mineralfasermaterials durch Verwendung eines Harzes als Klebstoff, beispielsweise Phenolformaldehydharz, anzuheften und anschließend durch Schneiden des beschichteten Mineralfasergewebes einzelne Mineralfasermatten zu bilden. Ein derartiges Verfahren ist in der FR-11 37 652 offenbart.
• Ungewebte Polymerfasermaterialien können aus thermoplastischen Polymeren, welche unter anderem im geschmolzenen Zustand charakteristischerweise klebend sind, hergestellt werden. Bei der Herstellung von ungewebten Fasermaterialien kann der Klebeeffekt zum miteinander Verbinden der einzelnen Fasern verwendet werden, um eine zusammenhängende Schicht zu bilden.
• Die im Stand der Technik bekannten Verfahren leiden jedoch an verschiedenen Nachteilen.
• Um dem ungewebten Material eine ausreichende Stärke zu verleihen, so daß es den Belastungen während der Handhabung und insbesondere während des Aufbringens des Materials auf der ungleichmäßigen Oberfläche des Mineralfasermaterials widerstehen kann, sollte das verwendete Material ein Oberflächengewicht von wenigstens 20 g/m² aufweisen.
• Um jedoch eine funktionelle Beschichtung zu erhalten, ist es nicht notwendig, eine Oberflächenbeschichtung mit einem Oberflächengewicht in dieser Größenordnung zu verwenden, durch welche das im Stand der Technik bekannte Verfahren eine gewisse Materialverschwendung mit sich bringt. Ferner impliziert das zum Anheften des ungewebten Materials verwendete Harz ein Ansteigen des Heizwertes des oberflächenbeschichteten Mineralfaserbauteils, was aus Brandschutzgründen unerwünscht ist.
• Außerdem sind nach dem bekannten Verfahren hergestellte Mineralfaserbauteile relativ teuer, teilweise aufgrund der Tatsache, daß ungewebte Polymerfasermaterialien teuer sind und teilweise, weil das Verfahren wenigstens zwei verhältnismäßig schwierige Verfahrensschritte, nämlich erstens ein gleichmäßiges Aufbringen des Klebstoffs auf der Oberfläche der Basisschicht und zweitens Montieren und Pressen der Beschichtung auf der Oberfläche umfaßt.
• Schließlich ist es bei Verwendung des bekannten Verfahrens aufwendig und schwierig, eine Oberflächenbeschichtung zu bilden, die die Oberfläche der Basisschicht, das heißt beide Seiten der Basisschicht, die obere und die untere und deren Randflächen, vollständig bedeckt.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der in der Einleitung genannten Art bereitzustellen, welches einfacher als das im Stand der Technik bekannte Verfahren ist und mit welchem ein Mineralfaserbauelement mit verbesserten Eigenschaften erlangt werden kann.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung direkt auf der Oberfläche der Basisschicht gebildet wird, daß die Oberflächenbeschichtung durch Erhitzen eines thermoplastischen Polymermaterials bis zur Schmelze gebildet wird und daß durch Verteilen der erhaltenen Polymerschmelze in Form von Fasern und/oder Filamenten auf der Oberfläche der Basisschicht und durch Abkühlen eine feste Schicht gebildet wird.
• Die Erfindung basiert auf der Entdeckung, daß beim Formen der Polymerschicht direkt auf der Oberfläche des Mineralfasermaterials der Klebeeffekt, den thermoplastische Polymermaterialien im geschmolzenen oder teilweise geschmolzenen Zustand besitzen, ausgenutzt werden kann, um eine hochwirksame Adhäsion zwischen der Mineralfaserschicht und der Oberflächenbeschichtung zu erlangen. Gleichzeitig kann die Verwendung eines weiteren Bindemittels vermieden werden. Dadurch wird es gestattet, den Heizwert des Mineralfaserbauelementes zu reduzieren.
• Ferner basiert die Erfindung auf der Entdeckung, daß das bei dem bekannten Verfahren verwendete, ungewebte Material, insbesondere aufgrund der geforderten Anforderungen hinsichtlich der Stärke zum Ausführen des Aufbringens des Materials auf der Mineralfaserbasisschicht, Eigenschaften aufweist, welche hinsichtlich der interessierenden Funktion der Oberflächenbeschichtung unerwünscht, unnötig und nicht zweckmäßig sind, und daß die direkte Formation der Oberflächenbeschichtung auf dem Mineralfasermaterial eine Möglichkeit zum Erlangen einer Oberflächenbeschichtung bereitstellt, deren Eigenschaften ausschließlich auf der Basis der gewünschten zweckmäßigen Betrachtungen bestimmt werden.
• Somit stellt das Verfahren gemäß der Erfindung eine Möglichkeit zum Bilden einer Oberflächenbeschichtung mit einem beliebigen Oberfächengewicht bereit, mit dem Resultat, daß es im Vergleich zu den bekannten Verfahren möglich ist, Material einzusparen.
• Ferner ist es bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens möglich, eine Oberflächenbeschichtung zu bilden, die aus Fasern besteht, die eine kleinere Dicke, als die bei dem bekannten Verfahren verwendeten Fasern des ungewebten Materials haben. Damit kann sowohl eine Materialeinsparung als auch eine Möglichkeit zur Vergrößerung der Anzahl der Fasern pro Flächeneinheit und damit des Filtrationsvermögens der Oberflächenbeschichtung erlangt werden.
• Schließlich basiert die Erfindung auf der Entdeckung, daß ein oberflächenbeschichtetes Mineralfaserbauelement durch direktes Bilden der Oberflächenbeschichtung auf dem Mineralfasermaterial wesentlich wirtschaftlicher und einfacher hergestellt werden kann, als durch Anheften eines vorgefertigten, ungewebten Materials auf dem Mineralfasermaterial, obgleich das bisherige Verfahren keine separate Prozeßausrüstung zum Herstellen eines ungewebten Materials erfordert und daher die damit verbundenen Verfahrensschritte vermieden werden können, und obgleich das bisherige Verfahren nur einen Verfahrensschritt erfordert, während das neue Verfahren wenigstens zwei Verfahrensschritte erfordert.
• Außerdem ist die durch das vorliegende Verfahren gebildete Oberflächenbeschichtung wesentlich einfacher zu schneiden als die bisher bekannte Oberflächenbeschichtung, was das Schneiden der Mineralfaserbauteile, welches normalerweise in Verbindung mit der Montage notwendig ist, wesentlich erleichtert.
• Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Ausdruck "Mineralfasern" schließt Gesteinsfasern (rock fibres), Glasfasern (glass fibres) und Schlackefasern (slag fibres) mit ein.
• Mit dem in der vorliegenden Erfindung verwendeten Ausdruck "thermoplastisches Polymermaterial" ist ein beliebiges, natürliches oder synthetisches thermoplastisches Polymer oder eine Polymermischung gemeint. Ein thermoplastisches Material ist dadurch gekennzeichnet, daß es bei Raumtemperatur oder bei Verwendungstemperatur fest oder teilweise fest ist, daß es schmilzt, wenn es erhitzt wird und daß es sich verdichtet oder wieder eine feste oder teilweise feste Form annimmt, wenn es abgekühlt wird.
• Der Ausdruck "thermoplastisches Polymermaterial" schließt auch solche Materialien mit ein, welche normalerweise den "thermoplastischen Heißschmelzklebstoffen" (thermoplastic hot melt adhesives) oder "Heißschmelzklebstoffen" (hot melt adhesives) oder einfach "Heißschmelzen" (hot melts) zugeordnet werden.
• Beispiele für thermoplastische Polymermaterialien sind Polymere von ethylenischen ungesättigten Monomeren, wie beispielsweise Polyethylen, Polypropylen, Polybutylene, Polystyrole, Poly(α-Methylstyrol), Polyvinylchlorid, Polyvinylazetat, Polymethylmetacrylat, Polyethylacrylat, Polyacrylnitril u. s. w., Mischpolymere von ethylenischen ungesättigten Monumeren, wie beispielsweise Mischpolymere von Ethylen und Propylen, Ethylen und Styrol, Polyvinylazetat, Styrol und Maleinanhydrid, Styrol und Methylmetacrylat, Styrol und Ethylacrylat, Styrol und Acrylnitril, Methylmetacrylat und Ethylacrylat u. s. w., Polymere und Mischpolymere von konjungierten Dienen, wie beispielsweise Polybutadien, Polyisopren und Polychloropren und Polymere von bipolyfunktionalen Monomeren, wie beispielsweise Polyester, Polycarbonate, Polyamide und Polyepoxide.
• Besonders bevorzugte thermoplastische Polymermaterialien sind Polyester, Polyamide, Polypropylen und Polyvinylazetat.
• Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es - wie bereits oben erläutert - möglich, Mineralfaserbauteile mit einer Oberflächenbeschichtung von beliebiger Dicke herzustellen.
• Um jedoch eine geeignete Taktilität der fertigen Produkte zu erlangen, wird es bevorzugt, daß die Oberflächenbeschichtung ein Oberflächengewicht von 2 g/m² bis 50 g/m², vorzugsweise von 5 g/m² bis 20 g/m², und besonders bevorzugt von 10 g/m² bis 15 g/m² hat.
• Die Basisschicht kann jede beliebige Form aufweisen und hat typischerweise die Form eines endlosen Gewebes, eines Gewebes, einer Matte oder einer Platte.
• Matten und Platten können durch Schneiden gebildet werden.
• Desweiteren betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß diese eine oder mehrere Einheiten umfaßt, wobei jede Einheit eine Einrichtung zum Schmelzen von thermoplastischem Polymermaterial, eine Anzahl von Düsen, eine Einrichtung zum Extrudieren der erhaltenen Polymerschmelze durch die Düsen und zur Verteilung des extrudierten Polymermaterials auf der Oberfläche einer Mineralfaserbasisschicht, und eine Einrichtung zur Führung eines oder mehrerer Hochdruckgasströme dicht an den Düsen vorbei, so angebracht, das extrudierte Polymermaterial zu elongieren, so daß dünne Filamente und/oder Fasern geformt werden, umfaßt.
• Die Schmelzeinrichtung kann die Form eines Extruders oder einer Schmelzkammer haben, welche zum Beispiel durch eine Einrichtung von elektrischen Heizelementen erhitzt werden kann.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese eine längliche Ausgabekammer, die über eine Pumpe in flüssigkeitsfördernder Verbindung mit der Schmelzeinrichtung steht und an ihrem äußeren Ende eine Anzahl dicht stehender Düsen aufweist, zwei sich entlang der Seitenwände der Ausgabekammer befindende Kammern, an deren Ende ein länglicher Schlitz geformt ist, und eine Einrichtung zur Führung von Hochdruckgasströmen durch die besagten Seitenkammern und durch den Schlitz nach außen umfaßt.
• Eine Vorrichtung dieser Art wird üblicherweise den "Schmelzgang- Vorrichtungen" (melt blow apparatus) zugeordnet.
• Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß diese optional eine Einrichtung zum Mischen von Gasen in die Polymerschmelze umfaßt und daß diese eine Anzahl von Ausgabepressen, die jeweils eine Düse umfassen und über eine Pumpe in flüssigkeitsfördernder Verbindung mit der Schmelzeinrichtung stehen, und eine Einrichtung zur Führung eines oder mehrerer Hochdruckgasströme durch die Öffnungen der einzelnen Ausgabepressen umfaßt.
• Eine Vorrichtung dieser Art wird üblicherweise den "Heißschmelz- Strahlvorrichtungen" (hot melt spray apparatus) zugeordnet.
• Optional umfaßt die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Einrichtung zum Halten und optional zum Befördern der Basisschicht.
• Solche Halteeinrichtungen können zum Beispiel die Form einer beliebigen geeigneten Transporteinrichtung, wie beispielsweise ein Rollband, eine Rollbahn, ein Förderband oder eine Förderbahn aufweisen.
• Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann zwischen zwei solchen Transporteinrichtungen oder gegenüber einer in einer solchen Transporteinrichtung ausgebildeten Öffnung angeordnet sein.
• Bei der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Düsen vorzugsweise abstandsgleich angeordnet.
• Bei Verwendung der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist diese vorzugsweise mit einem Abstand oberhalb einer kontinuierlich beförderten Mineralfaserbasisschicht angeordnet.
• Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise in der Art und Weise angebracht, daß sich die Düsen über die gesamte Abmessung der Basisschicht senkrecht zur Richtung der Fortbewegung der Transporteinrichtung erstrecken.
• Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt vorzugsweise eine Saugeinrichtung, wie zum Beispiel einen Absauger oder Saugkasten, die unter der Basisschicht und gegenüber den Düsen angeordnet ist, und welche dazu dient, daß für die Elongation des durch die Düsen extrudierten Polymermaterials verwendete Gas abzuführen.
• Falls es gewünscht ist, beide Seiten, die obere und die untere, einer auf einer Transporteinrichtung beförderten Basisschicht zu beschichten, kann dies durch Verwendung von zwei Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden. Die Vorrichtungen werden oberhalb bzw. unterhalb der Basisschicht und versetzt zueinander angeordnet, und jede Vorrichtung weist eine kooperierende, auf der gegenüberliegenden Seite der Basisschicht angeordnete Saugeinrichtung auf.
• Alternativ dazu können auch zwei zueinander verschiebbar auf der gleichen Seite der Basisschicht angeordnete Vorrichtungen verwendet werden, wobei in diesem Fall eine Drehung der Basisschicht zwischen den beiden Vorrichtungen bewerkstelligt wird.
• Eine wie oben definierte Heißschmelz-Strahlvorrichtung ist für die Verwendung ohne eine kooperierende Saugeinrichtung geeignet.
• Die gewünschte Beschichtung durch Beschichten beider Seiten, der oberen und der unteren, einer auf einer Transporteinrichtung beförderten Basisschicht durch Verwenden einer Schmelzstrahlvorrichtung kann durch Verwendung zweier solcher einander gegenüber oberhalb bzw. unterhalb der Basisschicht angeordneter Vorrichtungen oder durch Verwendung einer solchen Vorrichtung, bei der die Düsen oberhalb und unterhalb der Basisschicht angeordnet sind erlangt werden.
• Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der oben definierten Schmelzstrahlvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet&sub1; daß eine oder mehrere Einheiten zusammen eine Anzahl von Ausgabepressen umfassen, welche derart eingerichtet und/oder bewegt werden können, daß das von den Pressen emitierte Polymermaterial über der ganzen Oberfläche der Basisschicht verteilt werden kann.
• Die oben erwähnte, besonders bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung stellt eine Möglichkeit zur Herstellung von vollständig beschichteten Mineralfaserbauteilen bereit.
• Durch das Beschichten einer beispielsweise als Gewebe, Matte oder Platte geformten Basisschicht ist es damit in einer einfachen Art und Weise möglich, sowohl die obere und untere Seite der Basisschicht als auch deren Randseiten zu beschichten.
• Die oben beschriebene, besonders bevorzugte Vorrichtung umfaßt vorzugsweise teilweise die gesamte auf einer Transporteinrichtung beförderte Basisschicht umgebende und abstandsgleich angeordnete Ausgabepressen, mittels deren die Ober- und die Unterseite der Basisschicht als auch deren Randflächen beschichtet werden können, und teilweise eine oder mehrere Ausgabepressen, welche in vertikaler Richtung oder in einer vertikalen Ebene verschiebbar sind, mittels deren das Ende der Randflächen der Basisschicht beschichtet werden kann.
• Solche verschiebbaren Ausgabepressen sind vorzugsweise automatisch steuerbar.
• Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der oben definierten Schmelzgangvorrichtung, bei der die Vorrichtung eine Saugeinrichtung umfaßt, ist dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Ausgabekammer umfaßt, deren Länge größer ist als die Abmessung der Basisschicht in Richtung parallel zur beschriebenen Kammer.
• Durch Verwendung der oben beschriebenen, besonders bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zum Beschichten von einer beispielsweise als Gewebe, Matte oder Platte geformten Basisschicht ist es in einer einfachen Art und Weise möglich, die obere und die untere Seite der Basisschicht als auch deren Seitenrandflächen zu beschichten, wenn das Polymermaterial außerhalb der Breite der Abmessung der Basisschicht auf den Seitenrandflächen teilweise mittels der Saugeinrichtung aufgetragen werden kann.
• Das zur Elongation des von den Düsen extrudierten Polymermaterials verwendete Hochdruckgas ist vorzugsweise atmosphärische Luft.
• Das verwendete Hochdruckgas ist vorzugsweise heiß, um übermäßiges Abkühlen der extrudierten Polymerschmelze, bevor diese auf der Oberfläche der Basisschicht abgesetzt wird, zu verhindern.
• Das Gas kann beispielsweise mittels einem Gebläse oder einem Kompressor, unter Druck gesetzt werden.
• Wie oben bereits erläutert kann die Schmelzstrahlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung optional eine Einrichtung zum Mischen eines Gases in die Polymerschmelze umfassen, um so eine Schmelze/Gasmischung zu bilden.
• Wenn eine solche Schmelzel/Gasmischung von der oben beschriebenen Schmelzstrahlvorrichtung ausgetragen wird, wird das Gas in der Polymerschmelze expandieren, mit dem Ergebnis, daß ein bestimmtes Aufschäumen des ausgetragenen Polymermaterials während des Abkühlens der Schmelze und dem nachfolgenden Verfestigen von dieser erlangt wird, um ein Netzgewebe, bestehend aus einzelnen aufgeschäumten Strängen, zu bilden.
• Durch Verwendung aufgeschäumter Fasern kann eine Oberflächenbeschichtung erlangt werden, welche einen größeren Teil der Oberfläche der Basisschicht bedeckt und daher - verglichen mit einer Beschichtung bestehend aus nicht aufgeschäumten Fasern und dem gleichen Oberflächengewicht - eine vergrößerte Taktilität und ein vergrößertes Mineralfaserrückhaltevermögen aufweist.
• Alternativ dazu kann das oben erwähnte Ansteigen des Abdeckungsvermögens dazu verwendet werden&sub1; eine Beschichtung zu bilden, die ein geringeres Oberflächengewicht aufweist und daher den Materialverbrauch reduziert.
• Das für die Beimischung mit der Polymerschmelze verwendete Gas kann Nitrogen oder Carbondioxyd sein.
• Weitere Details der Erfindung werden im folgenden anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Dabei zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
• Fig. 2 eine Schnittansicht eines unteren Teils eines Ausgabecontainers der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und
• Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 1 mit einem offenen Behälter 2 zum Füllen mit einem thermoplastischen Polymermaterial in fester Form, beispielsweise in Form von Kugeln oder Tabletten. Der untere Teil des Behälters 2 weist einen Einfülltrichter 3 auf, der in ein Rohr 4 einmündet, mittels welchem der Container 2 mit einem Extruder 5 verbunden ist, in welchem das Polymermaterial zum Schmelzen erhitzt wird, und von welchem die erhaltene Polymerschmelze extrudiert wird.
• Die Extrusion der Polymerschmelze aus dem Extruder 5 wird bewerkstelligt mittels einer drehbaren Förderschnecke, die im Innenraum des Extruders 5 angeordnet ist und von einem Motor (nicht dargestellt) angetrieben wird.
• Die vom Extruder 5 extrudierte Polymerschmelze wird über ein Rohr 6 und mittels einer Pumpe (nicht dargestellt) zu einem länglichen Ausgabebehälter 7 befördert, welcher nach unten gerichtet angrenzt, und welcher in seinem Boden in einer Reihe angeordnet eine Anzahl von dichtstehenden Düsen aufweist, durch welche die Polymerschmelze unter dem Einfluß des durch die Pumpe erzeugten Drucks extrudiert wird.
• Die beiden Seitenwände des Ausgabebehälters 7 haben zum Bilden von zwei schlitzförmigen Kammern entlang der Außenseite des Ausgabebehälters die Form von Doppelwänden. Am unteren Ende von jeder der beiden Seitenwandkammern ist ein sich entlang der Reihe der Düsen erstreckender Schlitz ausgebildet.
• Über eine Röhre 10 wird durch einen von einem Motor 9 angetriebenen Gebläse 8 heiße Luft in die beiden Seitenwandkammern und weiter nach außen durch die beiden zugehörigen Schlitze und daher dicht an den Düsen vorbeigeblasen, wo die heiße Luft dazu dient, die durch die Düsen extrudierten Polymerstränge zu elongieren und die Stränge in separate Fasern und/oder Filamente 11 aufzuteilen.
• Der Ausgabebehälter 7 ist oberhalb eines auf einem Förderband (nicht dargestellt) beförderten Mineralfasergewebes 12 transversal zu der Bewegungsrichtung des Gewebes angeordnet. Der Ausgabebehälter 7 hat eine mit der Weite des Mineralfasergewebes 12 korrespondierende Länge.
• Die von dem Ausgabebehälter emitierten Fasern und/oder Filamente 11 werden auf der Oberfläche des Mineralfasergewebes 12 abgelagert, um so ein kohärentes Netzgewebe 13 zu bilden.
• Unterhalb des Mineralfasergewebes 12 ist gegenüber dem Ausgabebehälter 7 zwischen zwei Förderbändern (nicht dargestellt) ein Absauger 14 angeordnet, der die durch die Schlitze in den Seitenwandkammern geblasene Luft abführt.
• Der Absauger 14 ist mit einer Saugpumpe (nicht dargestellt) über eine Röhre 15 verbunden.
• Figur 2 zeigt eine Schnittansicht des unteren Teils des Ausgabebehälters 7 der Vorrichtung gemäß 1. Der Ausgabebehälter 7 umfaßt eine innere Kammer 20 zur Aufnahme der Polymerschmelze und zwei Seitenwandkammern 21 zur Luftzuführung.
• Die innere Kammer 20 verjüngt sich nach unten hin und im äußersten Teil des verjüngten Bereiches 22 ist eine Öffnung zum Ausgeben der Polymerschmelze ausgebildet.
• Im Boden von jeder der beiden Seitenwandkammern 21 ist ein Schlitz 24 entäang des äußersten Teils des verjüngten Bereiches 22 ausgebildet, durch welchen Luft von den Seitenwandkammern 21 ausgeblasen wird.
• Die durch die Schlitze 24 ausgeblasene Luft wird zur Spitze der inneren Kammer 20 geführt, wo diese dann mit der ausgegebenen Polymerschmelze zur Elongation und zum Abtrennen der Schmelze in Berührung kommt.
• Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 30, bestehend aus einem Polymerschmelzkammergehäuse 31 zur Herstellung einer Polymerschmelze, welches über eine Röhre 32 mit einer länglichen Schmelzverteilkammer 33 verbunden ist, die mit einer Anzahl von Röhren 34 und einer Anzahl von vertikal in einer Reihe entlang der Schmelzverteilkammer 33 angeordneten Ausgabepressen 35, welche eine kanalförmige Düse aufweisen, verbunden ist.
• Das Gehäuse 31 enthält eine Schmelzkammer in welcher ein dieser zugeführtes thermoplastisches festes Polymermaterial, beispielsweise in Form von Kugeln oder Tabletten, durch ein elektrisches Heizelement zum Schmelzen erhitzt wird, und von welchem die erhaltene Polymerschmelze anschließend durch die Röhre 32, die Verteilkammer 33, die Röhren 34 und die Ausgabepressen 35 von einer in dem Gehäuse 31 angeordneten Pumpe gepumpt wird.
• Desweiteren umfaßt die Vorrichtung 30 Einrichtungen (nicht dargestellt) zur Luftzuführung zu jeder Ausgabepresse 35.
• Die den Ausgabepressen 35 zugeführte Luft wird in jeder Ausgabepresse 35 in einer Anzahl von Elongationsströmen und Ausrichtungsströmen aufgeteilt.
• Die Elongationsströme dienen zum Elongieren und optional zum Abtrennen des von den Düsen ausgegebenen Polymermaterials in einzelne Fasern und/oder Filamente 36. Die Ausrichtungsströme dienen einerseits der Verteilung der erlangten Fasern und/oder Filamente 36 in der longitudinalen Richtung der Reihe der Ausgabepressen und optional zum weiteren Elongieren und Abtrennen des Polymermaterials.
• Die Ausgabepressen 35 umfassen eine Anzahl von Kanälen zur Führung der Elongationsströme, wobei diese Kanäle dicht zu den Düsenkanälen einmünden und eine Form aufweisen, welche den einzelnen Teilströmen eine solche Richtung verleihen, daß der Hauptteil der gebildeten Polymerfasern und/oder Filamente 36 in einem Abstand zu der Mündung der Düsen derart verteilt werden, daß das Polymermaterial eine annähernd kreisförmige Ablagerung auf der horizontalen feststehenden Basis bildet.
• Desweiteren umfassen die Ausgabepressen 35 eine Anzahl von Kanälen zur Führung der Ausrichtungsströme, wobei diese Kanäle in einem größeren axialen und radialen Abstand von der Mündung der kanalförmigen Düse einmünden als die Ausrichtungsströme. Die Kanäle weisen eine Form auf, die den Teilströmen eine solche Richtung verleihen, daß der Hauptteil der Polymerfasern und/oder Filamente 36 in der Art und Weise verteilt wird, daß das Polymermaterial eine längliche annähernd ovale Ablagerung auf der horizontalen feststehenden Basis bildet.
• Die Reihe der Ausgabepressen 35 ist oberhalb eines auf einem Förderband (nicht dargestellt) beförderten Mineralfasergewebes 37, transversal zur Bewegungsrichtung des Gewebes angeordnet. Die Ausgabepressen 35 sind abstandsgleich angeordnet und erstrecken sich über die gesamte Seite des Mineralfasergewebes 37.
• Die von den Ausgabepressen 35 ausgegebenen Fasern und/oder Filamente 36 sind auf der oberen Seite des Mineralfasergewebes 37 abgelagert, um so ein kohärentes Netzgewebe 38 zu bilden.
• Unter dem Mineralfasergewebe 37 ist gegenüber der Reihe der Ausgabepressen 35 und zwischen zwei Förderbändern (nicht dargestellt) ein Absauger 39 angeordnet, der die von den Ausgabepressen 35 ausgeblasene Luft abführt.
• Der Absauger ist über ein Rohr 40 mit einer Saugpumpe (nicht dargestellt) verbunden.
• Weitere Details der Erfindung werden anhand der folgenden Beispiele erläutert.
Beispiel 1:
• In einer maßstäblichen Prüfungsanlage wurde eine Testserie durchgeführt, in welcher Gesteinsfasergewebe mit Fasern von thermoplastischen Polymermaterialien durch die Verwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet wurden.
• Die Tests wurden bei Verwenden einer eine oberhalb des Gesteinsfasergewebes angeordneten Ausgabekammer umfassenden Schmelzgangvorrichtung durchgeführt&sub1; die eine größere Länge als die Weite des Gesteinsfasergewebes aufweist und die unterhalb des Gewebes gegenüber der Ausgabekammer einen angeordneten Absauger aufweist. Der Abstand zwischen den Düsen der Ausgabekammer und der Oberseite des Gesteinsfasergewebes betrug etwa 0,5 m.
• Das Gesteinsfasergewebe enthielt einen Anteil von etwa 1,6 % seines Gewichtes eines Bindemittels in Form von Phenolformaldehyd und hatte ein spezifisches Gewicht von etwa 30 kg/m³ und eine Dicke von etwa 100 mm. Das Gewebe hatte eine Oberflächentemperatur von etwa 20ºC.
• Das anfangs verwendete Polymermaterial war ein Polyester in der Form eines Granulates, welches unter dem Namen EMS G760 verkauft wird.
• Das Polyester wurde in einem Extruder geschmolzen und die erhaltene Schmelze anschließend durch die Düsen in der Ausgabekammer extrudiert. Die extrudierten Polymerstränge wurden durch zwei Gasströme elongiert und abgetrennt, um so separate Fasern zu bilden, welche auf der oberen Fläche und den Seitenrandflächen des Gesteinsfasergewebes abgelagert wurden.
• In den Tests wurde eine Oberflächenbeschichtung gebildet, die ein Oberfächengewicht von teilweise 10 g/m² und teilweise 15 g/m² aufweist. Die Oberflächenbeschichtung hatte das Aussehen eines ungewebten Materials.
• Die hergestellten beschichteten Gesteinsfasergewebe hatten eine mit der Taktilität der früheren, mit einer aus Polyester bestehenden Oberflächenbeschichtung versehenen Mineralfaserbauteilen, vollständig korrespondierende Taktilität.
• Die aufgebrachten Polyesterfasern hatten einen mittleren Durchmesser von etwa 5 µm.
• Die Oberflächenbeschichtung mit einem Oberflächengewicht von 10 g/m² hatte einen Heizwert von 0,3 MJ/m², wohingegen die Beschichtung mit einem Oberflächengewicht von 1 5 g/m² einen Heizwert von 0,45 MJ/m² hatte. Zum Vergleich sei angemerkt, daß die Oberflächenbeschichtung bestehend aus einem ungewebten Material aus Polyester mit einem Oberflächengewicht von 20 g/m² und einer Kleberschicht aus Phenolformaldehydharz einen Heizwert von 1,0 MJ/m² hat.
• Desweiteren wurde die Luftpermeabilität der hergestellten Gesteinsfasergewebe untersucht. Die Ergebnisse zeigten, daß keine signifikanten Unterschiede der Luftpermeabilität zwischen den beschichteten Geweben und den entsprechenden Geweben ohne Beschichtung beobachtet wurden.
• In weiteren Tests wurde ein auf beiden Seiten des Gewebes der Oberflächenbeschichtung ein Oberflächengewicht von 15 g/m² aufweisendes Mineralfasergewebe hergestellt.
• Die Zugfestigkeit dieses Gewebes wurde untersucht, und als Ergebnis wurde festgestellt, daß die Zugfestigkeit 25 % größer war als die Zugfestigkeit eines entsprechenden Gesteinfasergewebes ohne jegliche Oberflächenbeschichtung.
Beispiel 2
• In einer maßstäblichen Prüfstandsanlage wurde eine Testserie durchgeführt, in welchen Gesteinsfasergewebe mit Fasern eines thermoplastischen Polymermaterials durch Verwenden des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung beschichtet wurden.
• Eine einleitende Testserie wurde bei Verwenden einer Schmelzstrahlvorrichtung durchgeführt, wobei die Ausgabepressen in einer Reihe über dem Gesteinsfasergewebe mit einem Abstand von jeweils 10 cm angeordnet wurden, und jede einzelne Ausgabepresse eine Schicht mit einer Weite von 10 cm bis 15 cm ausgab. Der Abstand zwischen den Öffnungen der Düse der Ausgabepressen und der oberen Seite des Mineralfasergewebes reichte von etwa 0,3 bis etwa 0,5 m.
• Luft mit einem Druck von 4 bis 5 bar und einer Temperatur von 210 bis 230ºC wurde als Elongations- und Ausrichtungsgas verwendet.
• Das Gesteinsfasergewebe beinhaltete etwa einen Anteil von 1,6 % seines Gewichtes eines Bindemittels in Form von Phenolformaldehyd und hatte ein spezifisches Gewicht von etwa 30 kg/m³ und eine Dicke von etwa 100 mm. Das Gewebe hatte beim Aufbringen der Oberflächenbeschichtung eine Oberflächentemperatur von etwa 20ºC.
• Als Polymermaterial wurde ein Polyester verwendet, der von der Firma Hüls unter dem Namen Dynapol S390 vermarktet wird.
• Das Polyester wurde in einem Schmelzgefäß bei einer Temperatur von etwa 220ºC geschmolzen, und anschließend wurde die erhaltene Schmelze durch die Düsen in den Ausgabepressen extrudiert, und die extrudierten Polymerstränge wurden durch eine Anzahl von Luftströmen elongiert und abgetrennt, um so separate Fasern zu bilden, welche auf der Oberfläche des Gesteinsfasergewebes abgelagert wurden. Alle Seiten des Gewebes wurden beschichtet.
• Die gebildete Beschichtung hatte ein Oberflächengewicht von 15 g/m² und die Adhäsion zwischen dem Gesteinsfasermaterial und der Beschichtung war zufriedenstellend. Reißversuche zeigten, daß das Gesteinsfasermaterial sich in verschiedenen separaten Schichten ausdehnte, bevor die Oberflächenbeschichtung von dem Gesteinsfasermaterial abgerissen wurde. Die aufgebrachten Polyesterfasern hatten einen mittleren Durchmesser von etwa 40 µm. Die Beschichtung war taktil.
• Eine andere Testserie wurde bei Verwenden einer eine Einrichtung zum Mischen von Gas in die Polymerschmelze umfassenden Schmelzstrahlvorrichtung durchgeführt. Die übrigen Charakteristika der Vorrichtung waren identisch mit denen der in der einleitenden Testreihe verwendeten Vorrichtung. Die verbleibenden Testbedingungen waren identisch mit denen in den einleitenden Testserien.
• In dieser Testserie wurde als Polymermaterial eine synthetische Heißschmelze verwendet, die unter den Namen Henkel Q2279 vermarktet wird.
• Das Polymer wurde in einem Schmelzbehälter bei einer Temperatur von etwa 160ºC geschmolzen und anschließend wurde ein Aufschäumgas in Form von Nitrogen der Schmelze beigemischt und die erhaltene Mischung von Schmelze und Gas wurde dann durch die Düsen in den Ausgabepressen extrudiert.
• Die extrudierte Schmelze/Gasmischung wurde dann durch eine Anzahl von Luftströmen elongiert und abgetrennt, um so separate Fasern zu bilden, welche auf der Oberfläche des Gesteinsfasergewebes abgelagert wurden. Es wurden alle Seiten des Gewebes beschichtet.
• Die gebildete Oberflächenbeschichtung hatte ein Oberflächengewicht von 1 5 g/m², und die Adhäsion zwischen dem Gesteinsfasermaterial und der Beschichtung war zufriedenstellend. Reißversuche zeigten, daß das Gesteinsfasermaterial in separaten Schichten abgetrennt wurde, bevor die Oberflächenbeschichtung von dem Gesteinsfasermaterial abgerissen wurde.
• Die aufgebrachten Polymerfasern hatten einen mittleren Durchmesser von etwa 80 µm und das gebildete Netzgewebe bedeckte einen größeren Teil der Oberfläche des Gesteinsfasermaterials als das in der einleitenden Testserie gebildete Netzgewebe, das aus aufgeschäumten Fasern bestehende Netzgewebe war jedoch immer noch luftdurchlässig.
• Die in den zweiten Testserien hergestellte Beschichtung hatte, verglichen mit der in den einleitenden Testserien gebildeten Beschichtung, eine vergrößerte Taktilität und ein vergrößertes Gesteinsfaserrückhaltevermögen.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung von Mineralfaserbauteilen, die eine Mineralfaserbasisschicht (12, 37) mit einer Oberflächenbeschichtung (13, 38) in Form eines fasrigen Geflechtes aus thermoplastischem Polymermaterial umfassen, wobei die Oberflächenbeschichtung auf wenigstens einem Teil der Oberfläche der Baisschicht ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,

daß die Oberflächenbeschichtung direkt auf der Oberfläche der Basisschicht gebildet wird, daß die Oberflächenbeschichtung durch Erhitzen eines thermoplastischen Polymermaterials bis zur Schmelze gebildet wird und daß durch Verteilen der erhaltenen Polymerschmelze in Form von Fasern und/oder Filamenten auf der Oberfläche der Basisschicht und durch Abkühlen eine feste Schicht gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (13, 38) ein Oberflächengewicht von 2 g/m² bis 50 g/m², vorzugsweise von 5 g/m² bis 20 g/m², besonders bevorzugt von 10 g/m² bis 5 g/m² hat.

3. Verfahren nach den Anspriichen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisschicht (12, 37) die Form eines endlosen Gewebes, eines Gewebes, einer Matte oder einer Platte hat.

4. Vorrichtung (1, 30) zur Durchfiihrung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine oder mehrere Einheiten umfaßt, wobei jede Einheit eine Einrichtung (5, 31) zum Schmelzen von thermoplastischem Polymermaterial, eine Anzahl von Düsen (23, 35), eine Einrichtung zum Extrudieren der erhaltenen Polymerschmelze durch die Düsen und zur Verteilung des extrudierten Polymermaterials auf der Oberfläche einer Mineralfaserbasisschicht (1 2, 37), und eine Einrichtung (24) zur Führung eines oder mehrerer Hochdruckgasströme dicht an den Düsen vorbei, so angebracht das extrudierte Polymermaterial zu elongieren, so daß dünne Filamente und/oder Fasern (11, 36) geformt werden, umfaßt.

5. Vorrichtung (1, 30) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Einrichtung zum Halten und optional zum Befördern der Basisschicht umfaßt.

6. Vorrichtung (1, 30) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Saugeinrichtung (14, 15, 39, 40) umfaßt.

7. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine längliche Ausgabekammer (20), die über eine Pumpe in flüssigkeitsfördernder Verbindung mit der Schmelzeinrichtung (5) steht und an ihrem äußeren Ende eine Anzahl dichtstehender Düsen (23) aufweist, zwei sich entlang der Seitenwände der Ausgabekammer befindende Kammern (21), an deren Ende ein länglicher Schlitz (24) geformt ist, und eine Einrichtung zur Führung von Hochdruckgasströmen durch die besagten Seitenkammern und durch den Schlitz nach außen umfaßt.

8. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese optional eine Einrichtung zum Mischen von Gasen in die Polymerschmelze umfaßt und daß diese eine Anzahl von Ausgabepressen (35), die jeweils eine Düse umfassen und ilber eine Pumpe in flüssigkeitsfördernder Verbindung mit der Schmelzeinrichtung (31) stehen, und eine Einrichtung zur Führung eines oder mehrerer Hochdruckgasströme durch die Öffnungen der einzelnen Ausgabepressen umfaßt.

9. Vorrichtung (30) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Einheiten zusammen eine Anzahl von Ausgabepressen (35) umfassen, welche derart eingerichtet und/oder bewegt werden können, daß das von den Pressen emittierte Polymermaterial (36) über der ganzen Oberfläche der Basisschicht (37) verteilt werden kann.

10. Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, wobei die Vorrichtung eine Saugeinrichtung (14, 15) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Ausgabekammer (20) umfaßt, deren Länge größer ist, als die Abmessung der Basisschicht (1 2) in Richtung parallel zur beschriebenen Kammer. RSIWTII