DE69816293T2

DE69816293T2 - Ein isolierungselement und ein verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE69816293T2
Application number: DE69816293T
Authority: DE
Inventors: William Carsten BUNE; Ulf Anders CLAUSEN
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1997-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2018-05-29
Also published as: EP0984999A1; ES2202861T3; ATE244736T1; DK0984999T3; EP0984999B1; AU7639698A; WO1998054245A1; DE69816293D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Isolierelement, das eine Mineralfaserlage enthält, die eine Beschichtung in Form einer Faserbahn aus Polypropylenfasern hat, die durch Schmelzblasen direkt auf die Mineralfaserlage hergestellt wird.
Das US-Patent Nr. 5,501,872 beschreibt Mineralfaserplatten, die an allen Seiten mit einer Faserbahn wie vorstehend beschrieben beschichtet sind. Diese Beschichtung dient teilweise dazu, die Handhabung und den Griff der Mineralfaserplatten angenehmer als bei nicht beschichteten Platten zu machen, und teilweise dazu, die Freisetrung von Staub und Partikeln einschließlich Fasern während der Handhabung und Montage der Platten zu vermindern.
Das Vorhandensein einer Faserbeschichtung auf einem Mineralfaserprodukt hat den Nachteil, dass die hohe feuerhemmende Eigenschaft des Mineralfaserprodukts nachteilig beeinflusst wird. Folglich sollte die Dicke der Beschichtung so dünn wie möglich sein. Durch Verwendung einer Schmelzblastechnik ist es möglich, eine Bahn aus sehr dünnen Fasern zu schaffen, beispielsweise Fasern, die einen Durchmesser von weniger als 20 μm haben, unter der Voraussetrung, dass die Schmelze, die in der Schmelzblasvorrichtung in Fasern umgewandelt wird, bei Schmelztemperatur eine geeignete Viskosität hat.
Es ist bekannt, die feuerhemmenden Eigenschaften von Polyolefinen zu steigern, indem ein feuerhemmendes Mittel in Form einer Mischung aus chlorierten Paraffinen und einer anorganischen Komponente, wie zum Beispiel Antimontrioxid, beigemischt wird.
Das US-Patent Nr. 4,440,888 beschreibt einen Heißschmelzkleber, der eine Mischung aus einem modifizierten Polyethylenharz, einem Klebeharz und einem feuerhemmenden Mittel in Form einer Kombination aus einer halogenierten organischen Verbindung, wie zum Beispiel einem chlorierten Paraffin, und einer anorganischen Komponente, wie zum Beispiel Antimontrioxid, enthält.
In dem bekannten Klebstoff bildet das modifizierte Polyethylenharz vorzugsweise 25–35 Gew.-% und das feuerhemmende Mittel 35–65 Gew.-%, wobei die Menge der anorganischen Komponente vorzugsweise von 3 bis 15 Gew.-% des Klebstoffs bildet.
Ferner ist es bekannt, die feuerhemmenden Eigenschaften von Polypropylen durch Beimischen eines feuerhemmenden Mittels zu steigern, das aus 10 Gewichtsteilen Antimontrioxid und 30 Gewichtsteilen chloriertem Paraffin in einem Verhältnis von 60 : 40 besteht.
In einem Versuch, die Beständigkeit der Faserbeschichtung auf einem Isolierelement der in dem Oberbegriff angegebenen Art zu erhöhen, indem der in dem Schmelzblasvorgang verwendeten Schmelze ein feuerhemmendes Mittel in Form einer bekannten Mischung aus einem chlorierten Paraffin und Antimontrioxid in einem bekannten Verhältnis von Polypropylen zum feuerhemmenden Mittel beigemischt wird, wurde festgestellt, dass es aufgrund der viskositätserhöhenden Wirkung des feuerhemmenden Mittels unmöglich ist, eine Bahn aus den gewünschten feinen Fasern zu erzielen.
Versuche, die Viskosität der Schmelze zu verringern, indem die Schmelztemperatur erhöht wird, haben das Problem nicht gelöst, da die Verwendung von 200°C übersteigenden Schmelztemperaturen zu einer beginnenden Zersetzung des chlorierten Paraffins führt.
Durch ausgedehnte Forschungen wurde festgestellt, dass durch Verwendung anderer Verhältnisse von Polymer zu feuerhemmendem Mittel und der anorganischen Komponenten des feuerhemmenden Mittels zu den organischen Komponenten eine Schmelze erhalten werden kann, die eine Viskosität bei einer Schmelztemperatur von über 180°C hat, die beim Schmelzblasen die Bildung einer Bahn aus sehr feinen Fasern erlaubt, d. h. Fasern mit einer Faserdicke von weniger als 20 μm.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Bahn aus Fasern gebildet ist, die ein feuerhemmendes Mittel in Form einer Mischung aus Antimontrioxid und einem chlorierten Paraffin enthalten, wobei das feuerhemmende Mittel 15–30 Gew.-% der Fasern bildet und wobei das Gewichtsverhältnis von Antimontrioxid zu chloriertem Paraffin zwischen 1 : 3 und 1,5 : 1 ist.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Isolierelements gemäß der Erfindung bildet das feuerhemmende Mittel etwa 20 Gew.-% der Fasern und das Gewichtsverhältnis von Antimontrioxid zu chloriertem Paraffin ist etwa 1 : 1. Eine aus einer derartigen Mischung hergestellte Schmelze hat bei einer Temperatur von 180–240°C eine Viskosität, die einem Schmelzgutdurchfluss (MFR) gemäß ASTM 1238-95 von 200–600 g/10 min. entspricht, und ist zur Herstellung einer Bahn aus dünnen Fasern unter Verwendung von handelsüblichen Schmelzblasvorrichtungen geeignet.
Das chlorierte Paraffin ist vorzugsweise ein Paraffinwachs mit einem Chlorgehalt von 45-75 Gew.-%.
Die Mineralfaserlage besteht vorzugsweise aus Steinfasern oder Schlackefasern, kann jedoch auch aus Glasfasern oder anderen synthetischen anorganischen Fasern hergestellt sein.
Die Mineralfaserlage hat vorzugsweise die Form einer Platte, einer Matte oder einer Tafel, die zwei Hauptoberflächen (eine obere und eine untere Oberfläche) und Seiten- und Stirnflächen hat.
Die Mineralfaserlage kann in Abhängigkeit von dem beabsichtigten Anwendungsgebiet auch andere Formen haben, beispielsweise kann sie die Form einer Bahn, einer dünnen Platte oder einer Röhre haben, beispielsweise einer Röhre zur Rohrleitungsisolierung.
Wenn die Mineralfaserlage die Form einer Platte hat, die eine obere und eine untere. Hauptoberfläche sowie Seiten- und Stirnflächen aufweist, ist die vorzugsweise auf allen sechs Seiten mit einer Beschichtung versehen.
Der Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Isolierelements; das eine Mineralfaserlage mit einer Beschichtung in Form einer Faserbahn aus Polypropylenfasern enthält, welches Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass durch Schmelzblasen einer Polypropylenschmelze, die ein feuerhemmendes Mittel in Form einer Mischung aus Antimontrioxid und einem chlorierten Paraffin enthält, wobei das feuerhemmende Mittel 15–30 Gew.-% der Polymerfasern bildet und wobei das Gewichtsverhältnis von Antimontrioxid zu chloriertem Paraffin zwischen 1 : 3 und 1,5 : 1 ist, eine Beschichtung durch direkten Auftrag auf der Mineralfaserlage geschaffen wird.
Das Polypropylen neigt während des Schmelzblasverfahrens zur Zersetzung, und in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in die Polypropylenschmelze eines oder mehrere Antioxidantien integriert. Ein bevorzugtes Antioxidans ist unter dem Handelsnamen Irganox B561 FF (C) im Handel erhältlich und besteht aus 80% Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphit und 20% Pentaerythritoltetrakis(3(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxy)propionat.
Das Antioxidans wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1–1 Gew.-% der Polypropylenschmelze verwendet.
Auch kann es vorteilhaft sein, in die Polypropylenschmelze einen Stabilisator zu integrieren, vorzugsweise in Form einer Metallseife, wie zum Beispiel Ca-Zn-Stearat. Ein geeigneter Ca·Zn-Stearat-Stabilisator ist unter dem Handelsnamen Irgastab CZ 2000 im Handel erhältlich. Der Stabilisator wird vorzugsweise in einer Menge von 0,1–1 Gew.-% der Polypropylenschmelze verwendet.
Wenn die Mineralfaserlage in Form einer Platte vorliegt und eine obere und eine untere Hauptoberfläche sowie zwei Seitenflächen und zwei Stirnflächen enthält, ist es bevorzugt, alle sechs Seiten mit einer Beschichtung zu versehen. Die Herstellung einer solchen vollständig umschließenden Beschichtung kann durch sukzessives Beschichten der Oberflächen oder durch gleichzeitiges Beschichten von zwei einander gegenüberliegenden Oberflächen erfolgen.
Im Falle der sukzessiven Beschichtung der Oberflächen ist es bevorzugt, Schmelzblasdüsen zu verwenden, die entlang einem Förderweg für die Mineralfaserplatten angeordnet sind. Die verwendeten Düsen können wechselseitig versetzt in der Bewegungsrichtung der Mineralfaserplatte sowohl vertikal als auch horizontal gesehen an entgegengesetzten Seiten derselben angeordnet sein.
Die Düsen zum Auftragen der Beschichtungen auf den Seitenflächen und den Stirnflächen der Platte können auch auf der gleichen Seite des Förderweges positioniert sein, der in diesem Fall eine Einrichtung zum Drehen der Platten während ihres Transports um eine vertikale Achse enthält.
Besonders geeignete Verfahren und Düsen zum Versehen von Mineralfaserlagen mit Beschichtungen sind in den dänischen Patentanmeldungen Nr. 0612/97 und 0613/97 beschrieben, die gleichzeitig mit dieser Anmeldung eingereicht wurden (unsere Referenznummern P199600508 DK und P 199600509 DK).
Die Isolierelemente gemäß der Erfindung können zur Wärmeisolierung oder zur Brandisolierung bzw. zum Brandschutr sowie zur Geräuschverminderung bzw. zur Geräuschdämmung verwendet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezug auf die nachstehenden Beispiele beschrieben.
Beispiel 1
Eine Mineralfaserplatte mit den Abmessungen 90 × 60 × 10 cm und einer Dichte von 30 kg/m3 wurde auf allen sechs Seiten mit einer schmelzgeblasenen Faserschicht beschichtet, die aus einer Schmelze hergestellt wurde, die aus zwei Gewichtsteilen Polypropylen-Homopolymer, 0,25 Gewichtsteilen Antimontrioxid und 0,25 Gewichtsteilen chloriertem Paraffin bestand (chlorierte aliphatische Kohlenwasserstoffe, die 72% Chlor enthalten (Handelsname Hordaresin NP 70, vertrieben von Hoechst).
Die Viskosität der Schmelze bei 220°C entsprach einem MFR-Wert von 363 g/10 min., und die erzielten Fasern hat eine Dicke von etwa 15 μm.
Beispiel 2
Eine Mineralfaserplatte mit den gleichen Abmessungen und der gleichen Dicke wie in Beispiel 1 angegeben wurde auf allen sechs Seiten mit einer schmelzgeblasenen Faserschicht beschichtet, die aus einer Schmelze erhalten wurde, die aus 79,3 Gew.-% Polypropylen-Homopolymer, 10% chlorierten aliphatischen Kohlenwasserstoffen, die 72,2 Gew.-% Chlor enthielten (im Handel unter dem Handelsnamen Hordaresin CH 171 F erhältlich), 10 Gew.-% Antimontrioxid, 0,5 Gew.-% Antioxidans (Irganox B561 FF(C) und 0,2 Gew.-% eines Stabilisators in Form von Ca·Zn-Stearat (Irgastab CZ 2000) bestand.
Die Anwesenheit des Antioxidans und des Stabilisators erlaubte die Steigerung der Schmelzblastemperatur auf etwa 230°C ohne jede wesentliche Zersetzung oder Schlakkenbildung, und auf Grund einer entsprechenden Verringerung der Viskosität wurden Fasern erhalten, die eine Dicke von weniger als 10 μm hatten.

Claims

Isolierelement, enthaltend eine Mineralfaserlage, die eine Beschichtung in Form einer Faserbahn aus Polypropylenfasern hat, die durch Schmelzblasen direkt auf die Mineralfaserlage hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn aus Fasern gebildet ist, die ein feuerhemmendes Mittel in Form einer Mischung aus Antimontrioxid und einem chlorierten Paraffin enthalten, wobei das feuerhemmende Mittel 15–30 Gew.-% der Polymerfasern bildet und wobei das Gewichtsverhältnis von Antimontrioxid zu chloriertem Paraffin zwischen 1 : 3 und 1,5 : 1 ist.
Isolierelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerhemmende Mittel etwa 20 Gew.-% der Fasern bildet und daß das Gewichtsverhältnis von Antimontrioxid zu chloriertem Paraffin etwa 1 : 1 ist.
Isolierelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das chlorierte Paraffin ein Paraffinwachs mit einem Chlorgehalt von 45-75 Gew.-% ist.
Verfahren zur Herstellung eines Isolierelements, das eine Mineralfaserlage mit einer Beschichtung in Form einer Faserbahn aus Polypropylenfasern enthält, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schmelzblasen einer Polypropylenschmelze, die ein feuerhemmendes Mittel in Form einer Mischung aus Antimontrioxid und einem chlorierten Paraffin enthält, wobei das feuerhemmende Mittel 15–30 Gew.-% der Polymerfasern bildet und wobei das Gewichtsverhältnis von Antimontrioxid zu chloriertem Paraffin zwischen 1 : 3 und 1,5 : 1 ist, eine Beschichtung durch direkten Auftrag auf der Mineralfaserlage geschaffen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polypropylenschmelze verwendet wird, die ein Antioxidans enthält.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Antioxidans in einer Menge von 0,1–1 Gew.-% der Polypropylenschmelze verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Polypropylenschmelze verwendet wird, die einen Stabilisator enthält, vorzugsweise in Form einer Metallseife.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabilisator in einer Menge von 0,1–1 Gew.-% der Polypropylenschmelze verwendet wird.