EP0648286B2 - Verfahren zum herstellen von mineralfaserprodukten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

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EP0648286B2
EP0648286B2 EP93915823A EP93915823A EP0648286B2 EP 0648286 B2 EP0648286 B2 EP 0648286B2 EP 93915823 A EP93915823 A EP 93915823A EP 93915823 A EP93915823 A EP 93915823A EP 0648286 B2 EP0648286 B2 EP 0648286B2
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EP
European Patent Office
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mineral fiber
needles
fiber web
compacted
needle
Prior art date
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EP93915823A
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EP0648286A1 (de
EP0648286B1 (de
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Karl Rudolph
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Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Original Assignee
Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
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Application filed by Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG filed Critical Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
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Publication of EP0648286B1 publication Critical patent/EP0648286B1/de
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    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
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    • D04H18/00—Needling machines
    • D04H18/02—Needling machines with needles
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4209—Inorganic fibres
    • D04H1/4218—Glass fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
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    • D04H1/48—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation
    • D04H1/488—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation in combination with bonding agents

Definitions

  • the invention relates to a method for Manufacture of mineral fiber products with compacted Surface areas where an endless mineral fiber web is moved continuously the fibers of the mineral fiber web due to a previous manufacturing process essentially parallel to the big ones Surfaces of the mineral fiber web run and the mineral fiber web is an uncured binder contains, which is heard with a heat treatment.
  • a method of the aforementioned type and a device is to carry out the procedure above all through Canadian Patent 1,057,183.
  • This partial web will then stand out from the rest of the remaining mineral fiber web and pressed between pressure rollers and thus condensed.
  • This densified partial web will then returned to the rest of the mineral fiber web.
  • the invention has the object Basically, a process for making mineral fiber products with densified surface areas or -to create layers, through which high tear strength and an intensive fiber composite can be achieved can.
  • the object is achieved according to the invention achieved that at least one surface area of the endless and continuously moving mineral fiber web with unchanged fiber direction after a first mechanical pre-compression Needle punches up to a predetermined penetration depth is exposed so that the fibers become matted and at the same time the surface area is compressed.
  • the stroke frequency of the needles in relation to the usual Conveying speed of the mineral fiber web provides an important factor for both the degree of compaction as well as for matting.
  • the production for plate material can be done at increase the constant conveying speed, that the mineral fiber web after curing of the binder in a cutting plane parallel to the large surfaces is cut open, so that two Mineral fiber boards with one side compacted layer arise.
  • a matting between the compacted surface layer and the uncompressed mineral laser layer can still be favored and the Tear strength that treatment with different needle types or needle shapes.
  • the thickness of the compacted layer in the surface area by choosing the depth of penetration of the needles, by the stroke frequency and determined by the needle shape becomes, such that on the one hand shallow depths of penetration, high Stroke frequencies and needles with great effectiveness Cross section result in thin, highly compressed layers and on the other hand large depths of penetration, low stroke frequency and small cross-section needles thicker, less densified layers result.
  • a plate-shaped end product which is a hard and pressure-resistant surface layer owns, so you can do this in easier Achieve that by adding additives by hollow needles for additional reinforcement of the Surface area are introduced.
  • additives can sort of like after curing small stamps work. But you can also in the way be injected into the area between penetrate the neighboring fibers and thus one even greater cohesion within the densified Provide surface layer.
  • the additives can but also down to the uncompressed mineral fiber layer be introduced, so that in addition to the matting in the area between the compressed and the uncompressed layer numerous additional Anchoring can be achieved. It remains with these Products, as with all others after Products producible according to the method of the invention get the advantage of having good vapor diffusion ability given is.
  • a Paint or other coating should be, it is advantageous that a thin fleece a fiber material, preferably made of glass fibers laid on the surface of the mineral fiber web and then the needle pushing operation is carried out so that some of the nonwoven fibers are embedded in the mineral fiber web becomes.
  • the thin fleece or the Tissue can also be made from another fiber material exist as mineral fibers, such. B. made of plastic fibers, Textile fibers or metal fibers.
  • one 1 is a mineral fiber web 1 in the direction of arrow 22 between endless Conveyor belts 2 and 3 with a certain thickness continuously fed.
  • the mineral fiber web comes from a known, not drawn collection chamber, in which the mineral fibers produced are reflected Add a binder on an air permeable Store the conveyor belt in one layer.
  • the mineral fiber web will then be proportionate at first loose condition between the two conveyor belts 2, 3, which are guided around pulleys 4 and 5, held. Then there is a certain somewhat exaggerated drawn pre-compression of the mineral fiber web between Pressure rollers 6, 7 to 8, 9 or between accordingly arranged and guided conveyor belts.
  • the mineral fiber web can run in this path first conveyor section very homogeneous mechanical pre-compact until a pre-compacted mineral fiber web 10 of a predetermined thickness.
  • the mineral fiber web 10 pre-compressed in this way arrives then into a compression and matting device, which is shown in simplified form in FIG. she has a plurality of needles 13 in groups or connected together with a lifting device is a high frequency in the direction of arrow 15 Performs lifting movement.
  • a lifting device is at least on one surface side, either on the top or bottom, the mineral fiber web 10, 17 arranged and with a linear actuator, not shown Mistake.
  • the needles 13 attached to a plate-like carrier 11. This plate-like carrier is with the lifting device and the drive, so that the Needles cyclically up to a predetermined penetration depth in the surface area of the mineral fiber web 10, 17 penetrate and this in the preselected surface area compress and matt at the same time.
  • the stroke of the lifting device is advantageous adjustable and adjustable to a certain height and the stroke frequency can be regulated via the drive. It is also advantageous if the impact forces of the needles 13 are adjustable. By limiting the impact forces the compression needles can be prevented if unwanted wool inclusions occur deform within the mineral fiber web, so that reduces the risk of the needles breaking off becomes. In practice, these can be explained Settings and regulations in a simple way manage that the lifting device is pneumatic or can be operated hydraulically.
  • the needles 13, in particular those of compression serving compaction needles, have a chisel-like widened head 27 or 30 according to the figure 2 and 3 formed at the end of the needle shaft 26 and 29, respectively are.
  • the needle head 27 has at the lower end a cutting edge 28 which, when striking the fibers force them into a loop shape and thus matting with the neighboring fibers.
  • a protruding downward Needle tip 31 is provided in which Embodiment of the needle according to Figure 3 is on the chisel head 30 a protruding downward Needle tip 31 is provided. Instead, too several needle tips can be arranged.
  • the needle tips have small lateral ones Hooks 32 and 33 that cause further deformation and Matting of mineral fibers leads, above all in the border area between the densified surface area on the one hand and the uncompressed Area of mineral fiber web.
  • the same goal of Matting and connection between the two aforementioned Layers serve a different design, after which at least two different needle groups, namely a group of short front needles and a group of longer needles are.
  • the needles or plungers have a larger one Diameter and, as shown in Figures 2 and 3, others Forms, such as in multi-needle sewing machines are known from the textile industry.
  • the order the compression needles should have a tangle stitch arrangement are sufficient for the outer surface areas or layers as punctiform as possible and evenly according to the stroke frequency to be set and pre-compressed evenly distributed. It is important to the impact stress caused by the needles one in relation to the surface of the entire mineral fiber web to concentrate small area with it the impact forces compress the described outer zones and due to the force distribution at point loads the layers below it only have low loads Experienced.
  • the compaction needles e.g. B. with a short vomadel, the fibers are compressed from the outer Layers in the underlying undensified fiber layers forced so that additional connections arise that the bending and tearing behavior of the finished product continue to influence favorably.
  • Compaction needles themselves advantageously exist made of light and abrasion-resistant material. It is The aim is to measure the mass of the needles and the mass to be moved To reduce components as possible, so that correspondingly higher stroke frequencies are possible. This is particularly important at high line speeds in the production of mineral fiber webs.
  • the compaction and felting can be carried out either on the top or bottom of the mineral fiber web or, as illustrated in FIG. 5 and in particular FIG. 4 on an enlarged scale, on both sides.
  • the mineral fiber web 17 compressed on both sides then has two compressed and matted surface areas 34 and 35 and an intermediate non- compacted and non-matted middle layer 17 and 37, however, a good connection between the layers is ensured.
  • a slicing device (not shown) for cutting a mineral fiber web 17 or 21 matted and compacted on both sides can be provided in two partial webs corresponding to the separating cut 36 (FIG. 4) his.
  • FIGS. 1 and 5 further illustrate, becomes from the needling or felting machine emerging compacted mineral fiber web 17 over Conveyor rollers 18, 19 or corresponding endless conveyor belts fed to a hardening furnace 20 in which the mineral fiber web 21 between, for example, not shown endless tapes yet another minor Post-compaction can get to especially the Smooth surfaces.
  • a hardening furnace 20 in which the mineral fiber web 21 between, for example, not shown endless tapes yet another minor Post-compaction can get to especially the Smooth surfaces.
  • the mineral fiber web occurs in the direction of the arrow 23 out of the hardening furnace and can be placed in suitable plate pieces separated and processed into the end product or the described cut 36 effect the separation into plate parts according to FIG.
  • Figures 1 and 5 show yet another embodiment the device according to the invention, namely that one-sided ( Figure 1) or both-sided ( Figure 5) between the plate-like needle carriers 11 and 12 on the one hand and the mineral fiber web 10, 17 on the other hand, respectively another plate 24 and 25 is provided in which the needles 13, 14 are guided.
  • These plates 24 and 25 can also be connected to the lifting device his. You can add some extra Effect surface compaction, but above all can these plates are used, possibly from the surface ripped fibers back into the surface to press.
  • the lifting devices arranged on both sides according to FIG. 5 are advantageously in the direction of Arrows 15 and 16 with the same stroke frequency and in push-pull operated, d. H. if the upper lifting device moved down, the under lifting device moved up at the same time and vice versa at Backbeat. Since the device according to FIG. 5 is horizontal Center plane essentially symmetrical or is designed in mirror image, are for the same or parts with the same effect use the same reference numerals been.
  • a further embodiment of the invention is thereby achieved that the needles formed as hollow needles and to an additive feeder, preferably liquid additives.
  • an additive feeder preferably liquid additives.
  • the needles for Adaptation to the conveying speed of the mineral fiber web during the puncture in cycles Movable conveying direction, preferably swiveling are mounted on the lifting device. In this way the needles are spared, friction and the associated Avoiding warming and a risk of breaking off practically completely excluded.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit verdichteten Oberflächenbereichen, bei dem eine endlose Mineralfaserbahn kontinuierlich bewegt wird wobei die Fasern der Mineralfaserbahn auf Grund einer vorhergehenden Herstellungsvorganges im wesentlichen parallel zuden großen Oberflächen der Mineralfaserbahn verlaufen und wobei die Mineralfaserbahn ein unausgehärtetes Bindemittel enthält, welches mit einer Wärmebehandlung ausgehörtet wird.
Ein Verfahren der vorgenannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vor allem durch die canadische Patentschrift 1 057 183 bekanntgeworden. Zur Herstellung eines verdichteten Oberflächenbereiches bzw. einer Oberflächenschicht wird hierbei durch einen waagerechten, parallel zu den großen Oberflächen der Mineralfaserbahn verlaufenden Schnitt eine Teilbahn abgeschnitten. Diese Teilbahn wird dann von der übrigen verbleibenden Mineralfaserbahn abgehoben und zwischen Druckwalzen zusammengepreßt und somit verdichtet. Diese verdichtete Teilbahn wird dann wieder zu der übrigen Mineralfaserbahn zurückgeführt. Anschließend erfolgt ein gemeinsamer Durchlauf durch einen Härteofen, in welchem das bis dahin unausgehärtete in der Mineralfaserbahn und auch in der Teilbahn enthaltene Bindemittel ausgehärtet wird. In der Praxis hat sich jedoch erwiesen, daß die Fasern in der abgehobenen Teilbahn durch die hohen statisch wirkenden Komprimierungskräfte zerdrückt und die Teilbahn noch dazu auseinandergepreßt wird, vergleichbar mit einem Brotteig, der ausgewalzt wird. Dadurch entstehen innerhalb der Teilbahn verhältnismäßig inhomogene verdichtete Zonen. Die in der canadischen Patentschrift vermittelte Lehre wurde auch schon weiter entwickelt, und zwar wurde eine verhältnismäßig dünne Teilbahn aufgeschnitten, zusammengepreßt und dann anschließend mittels einer Pendelvorrichtung in Falten wieder auf die verbleibende Mineralfaserbahn aufgebracht. In allen Fällen hat sich aber gezeigt, daß kein zuverlässiger bleibender Faserverbund zwischen den beiden unterschiedlich behandelten Schichten erzielt werden konnte. Die letztlich als Endprodukt hergestellten Mineralfaserplatten mit unterschiedlichen Rohdichten in den beiden vorgenannten Schichten hatten stets eine in der Praxis völlig unzureichende Abreißfestigkeit. Beispielsweise beim Verlegen derartiger Platten oder auch längerer Bahnen auf einem Flachdach eines Gebäudes oder beim Anbringen an Gebäudewänden haben sich die verdichteten Oberflächenschichten von der darunterliegenden unverdichteten Mineralfaserbahn gelöst und teilweise sogar Wellenform angenommen, weil das verdichtete Material das Bestreben hatte, sich wieder, wenn auch nur geringfügig, auszudehnen. Hieran würde sich im Prinzip auch nichts ändern, wenn man auf den Gedanken käme, zwischen den beiden Teilbahnen unterschiedlicher Rohdichten eine Kleberschicht einzubringen, abgesehen davon, daß dadurch erhebliche Mehrkosten anfallen würden und eine Aushärtung in einem Härteofen zu erheblichen Schwierigkeiten führt.
Aus der nicht vorveröftentlichten EP 0 498 276 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem mittels in eine ausgebundte Mineralfaserbahn ein dringender Nadeln Fasern bevorzugt aus den Ausbauchungen der Mineralfaserbahn gerissen werden, um Fasern benachbartes Ausbauchungen zu verbilzen und die Ausbauchungen unter einander zu verbinden. Bei diesem Verfahren ist somit eine Veranderung des Faserorientierung vor dem Verbitzen erforderlich.
Der einfachste und naheliegendste Weg, um einen verdichteten Oberflächenbereich bzw. eine Oberflächenschicht zu schaffen, wäre der, die Mineralfaserbahn nicht in Teilbahnen aufzuschneiden, sondern direkt einen Druck auf die Oberfläche auszuüben. Bei einer Mineralfaserbahn, in der das Bindemittel noch unausgehärtet ist, läßt sich jedoch kein Oberflächenbereich bzw. eine Oberflächenschicht verdichten, weil sich das Material einer Druckbeanspruchung durch erhebliche Verformungen entzieht und allenfalls die Fasern in direkter Nähe der Oberfläche zerdrückt werden.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit verdichteten Oberflächenbereichen bzw. -schichten zu schaffen, durch welches hohe Abreißfestigkeiten und ein intensiver Faserverbund erreicht werden können.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens ein Oberflächenbereich der endlosen und kontinuierlich bewegten Mineralfaserbahn mit unverandertes Faser aus richtung nach einer ersten mechanischen vorverdichtung Nadelstößen bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe ausgesetzt wird, so daß die Fasern verfilzen und gleichzeitig der Oberflächenbereich verdichtet wird.
Auf diese Weise ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß auf einfache Weise und gezielt ein Oberflächenbereich bzw. eine Oberflächenschicht bis zu einer bestimmten.Tiefe verdichtet werden kann, ohne den übrigen Teil der Mineralfaserbahn zu beeinflussen, gleichzeitig aber sowohl eine hohe Abreißfestigkeit als auch eine große Biegefestigkeit des Endproduktes erhalten wird. Das Endprodukt sind meist Platten, die nach Durchlauf der behandelten Mineralfaserbahn durch den Härteofen in vorgegebener Länge abgeschnitten werden.
Die Hubfrequenz der Nadeln in Bezug auf die übliche Fördergeachwindigkeit der Mineralfaserbahn stellt einen wichtigen Faktor sowohl für den Grad der Verdichtung als auch für die Verfilzung dar. Eine Veränderung der Festigkeitseigenschaften des Endproduktes kann also dadurch erreicht werden, daß die Hubfrequenz der Nadelstöße veränderbar und einstellbar ist. Bei hoher Hubfrequenz ergibt sich der Vorteil, daß die von den Nadeln nicht getroffene Mineralfaserschicht auf Grund der Massenträgheit nicht verformt oder gar verdichtet wird.
Es versteht sich, daß auch die Dichtigkeit der Nadeln, d. h. der Abstand der nebeneinander und / oder hintereinander stehenden Nadeln, einen wichtigen Einfluß auf das Endprodukt hat, jedoch ist die zu wählende Zahl der Nadeln und deren Abstand voneinander für eine größere Produktgruppe durch Versuche einmalig festzulegen. Eine Änderung der Festigkeitseigenschaften eines Endproduktes kann aber in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß der Hub und die Eindringtiefe der Nadeln veränderbar und einstellbar sind.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Verfahrens wird ferner dadurch erreicht, daß die Mineralfaserbahn unter einer zweiten Verdichtung einer Wärmebehandlung zur Aushärtung des Bindemittels zugeführt wird.
Wenn ein plattenförmiges Endprodukt erhalten werden soll, ist es zweckmäßig, daß die Nadelstöße zum Verdichten und Verfilzen im gesamten Oberflächenbereich gleichmäßig verteilt werden.
Es gibt in der Praxis zahlreiche Anwendungsfälle für ein plattenförmiges Mineralfaserprodukt, bei dem beide Seiten bzw. die beiden großen Oberflächen verdichtete und gegebenenfalls auch harte Schichten aufweisen sollen, z. B. für freistehende Gebäudezwischenwände oder für die Außenwand-Wärme- und Schalldämmung, wenn im letzteren Falle die eine Plattenseite an der Gebäudewand zu befestigen ist und auf der Auβenseite ein Putz aufgetragen werden soll. Zur Erzielung derartiger Produkte ist es von Vorteil, daß die Nadelstoßbehandlung auf beiden parallel zueinander verlaufenden Oberflächenbereichen der Mineralfaserbahn vorgenommen wird.
Die Produktion für Plattenmaterial läßt sich bei gleichbleibender Fördergeschwindigkeit dadurch steigern, daß die Mineralfaserbahn nach dem Aushärten des Bindemittels in einer Schnittebene parallel zu den großen Oberflächen aufgeschnitten wird, so daß zwei Mineralfaserplatten mit einseitig verdichteter Schicht entstehen.
Es besteht ein großer Bedarf an Mineralfaserprodukten, die an gebogenen Flächen, z. B. um Rohre angebracht werden müssen. Es empfiehlt sich dann, das Verfahren in der Weise auszugestalten, daß die Nadelstöße reihenweise in Längs- und / oder Querrichtung der Mineralfaserbahn vorgenommen werden, so daß die Fertigproduktpiatten biegsam oder polygonalartig knickbar sind. Auf diese Weise erhält man ein Produkt, welches neben der Biegsamkeit bzw. Knickbarkeit auch noch zonenweise eine große Druckfestigkeit aufweist.
Eine Verfilzung zwischen der verdichteten Oberflächenschicht und der nicht verdichteten Minerllaserschicht kann noch dadurch begünstigt und die Abreißfestigkeit erhöht werden, daß die Behandlung mit unterschiedlichen Nadelarten bzw. Nadelformen erfolgt. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, daß mittels kurzen Vornadeln eine Verdichtung und Verfilzung des Oberflächenbereiches vorgenommen wird, und daß mittels längerer Nachnadeln ein Teil der Fasern aus dem äußeren verdichteten Oberflächenbereich in den inneren unverdichteten Bereich der Mineralfaserbahn gestoßen wird.
Ohne zeitraubende Umkonstruktionen an der Herstellungsmaschine durchführen zu müssen, kann man zahlreiche Varianten im Endprodukt dadurch erzielen, daß die Dicke der verdichteten Schicht im Oberflächenbereich durch Wahl der Eindringtiefe der Nadeln, durch die Hubfrequenz und durch die Nadelform bestimmt wird, derart, daß einerseits geringe Eindringtiefen, hohe Hubfrequenzen und Nadeln mit großem wirksamen Querschnitt dünne hochverdichtete Schichten ergeben und andererseits große Eindringtiefen, niedrige Hubfrequenz und Nadeln mit kleinem Querschnitt dicke, weniger verdichtete Schichten ergeben.
Wenn ein plattenförmiges Endprodukt gewünscht wird, welches eine möglichst harte und druckfeste Oberflächenschicht besitzt, so kann man dies in einfacher Weise dadurch erreichen, daß zusätzliche Additive durch Hohlnadeln zur zusätzlichen Verstärkung des Oberflächenbereiches eingebracht werden. Diese Additive können nach dem Aushärten gewissermaßen wie kleine Stempel wirken. Sie können aber auch in der Weise eingedüst werden, daß sie in den Bereich zwischen den benachbarten Fasern eindringen und somit einen noch größeren Zusammenhalt innerhalb der verdichteten Oberflächenschicht erbringen. Die Additive können aber auch bis in die nicht verdichtete Mineralfaserschicht hinein eingebracht werden, so daß zusätzlich zu der Verfilzung im Bereich zwischen der verdichteten und der nicht verdichteten Schicht zahlreiche zusätzliche Verankerungen erzielt werden. Es bleibt auch bei diesen Produkten, wie auch bei allen anderen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Produkten der Vorteil erhalten, daß eine gute Dampfdiffusionsfähigkeit gegeben ist.
Für ein Plattenmaterial, das mit einem Putz, einem Anstrich oder einer sonstigen Beschichtung versehen werden soll, ist es vorteilhaft, daß ein dünnes Vlies aus einem Fasermaterial, vorzugsweise aus Glasfasern, auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und danach der Nadelstoßvorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil der Vliesfasern in die Mineralfaserbahn eingebettet wird.
Eine Alternative hierzu ergibt sich dadurch, daß ein Gewebe auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und danach der Nadelstoßvorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil des Gewebes in die Mineralfaserbahn eingebettet wird. Das dünne Vlies bzw. das Gewebe kann auch aus einem anderen Fasermaterial als Mineralfasern bestehen, so z. B. aus Kunststoffasern, Textilfasern oder Metallfasern.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung zur Durdfeihrung des Verfahrens im Schema dargestellt und zwar zeigen:
  • Figur 1 eine Prinzipdarstellungdes Förderweges einer Mineralfaserbahn mit Fördervorrichtungen und einer Verdichtungs- und Verfilzungsmaschine
  • Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Nadel,
  • Figur 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Nadel und
  • Figur 4 eine Seitenansicht auf einen Ausschnitt einer beidseitig verdichteten und verfilzten Mineralfaserbahn in vergrößerter Darstellung und
  • Figur 5 eine Prinzipdarstellung gemäß Figur 1, jedoch mit beiderseitigen Verdichtungs- und Verfilzungsmaschinen.
    • Bei dem Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach Figur 1 wird eine Mineralfaserbahn 1 in Richtung des Pfeiles 22 zwischen endlosen Förderbändern 2 und 3 mit einer gewissen Dicke kontinuierlich zugeführt. Die Mineralfaserbahn kommt aus einer an sich bekannten, nicht gezeichneten Sammelkammer, in der sich die erzeugten Mineralfasern nach Zugabe eines Bindemittels auf einem luftdurchlässigen Förderband zu einer Schicht ablagern. Die Mineralfaserbahn wird dann zunächst in einem verhältnismäßig lockeren Zustand zwischen den beiden Förderbändern 2, 3, die um Umlenkrollen 4 und 5 geführt sind, gehalten. Es erfolgt anschließend eine gewisse etwas übertrieben gezeichnete Vorverdichtung der Mineralfaserbahn zwischen Andrückrollen 6, 7 bis 8, 9 oder zwischen entsprechend angeordneten und geführten Förderbändern. Da das Bindemittel innerhalb der Mineralfaserbahn noch nicht ausgehärtet ist und die Mineralfasern auf Grund des.vorhergehenden Herstellungsvorganges im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen der Bahn verlaufen, läßt sich die Mineralfaserbahn in diesem ersten Förderabschnitt sehr homogen mechanisch vorverdichten, bis eine vorverdichtete Mineralfaserbahn 10 einer vorgegebenen Dicke entsteht.
    Die so vorverdichtete Mineralfaserbahn 10 gelangt anschließend in eine Verdichtungs- und Verfilzungsvorrichtung, die in Figur 1 vereinfacht dargestellt ist. Sie besitzt eine Vielzahl von Nadeln 13, die gruppenweise oder gemeinsam mit einer Hubvorrichtung verbunden ist, die in Richtung des Pfeiles 15 eine hochfrequente Hubbewegung ausführt. Eine solche Hubvorrichtung ist mindestens auf einer Oberflächenseite, entweder auf der Ober- oder Unterseite, der Mineralfaserbahn 10, 17 angeordnet und mit einem nicht gezeichneten Hubantrieb versehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Nadeln 13 an einem plattenartigen Träger 11 befestigt. Dieser plattenartige Träger ist mit der Hubvorrichtung und dem Antrieb verbunden, und zwar so, daß die Nadeln bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe taktweise in den Oberflächenbereich der Mineralfaserbahn 10, 17 eindringen und diese in dem vorgewählten Oberflächenbereich verdichten und gleichzeitig verfilzen.
    Der Hub der Hubvorrichtung ist vorteilhafterweise verstellbar und auf eine bestimmt Höhe einstellbar und dabei ist die Hubfrequenz über den Antrieb regelbar. Femer ist es von Vorteil, wenn die Stoßkräfte der Nadeln 13 regelbar sind. Durch die Begrenzung der Stoßkräfte können die Verdichtungsnadeln daran gehindert werden, sich bei Auftreten von ungewollten Wolleinschlüssen innerhalb der Mineralfaserbahn zu deformieren, so daß dadurch die Abbruchgefahr bei den Nadeln vermindert wird. In der Praxis lassen sich diese vorerläuterten Einstellungen und Regelungen in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, daß die Hubvorrichtung pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist.
    Die Nadeln 13, insbesondere die der Verdichtung dienenden Verdichtungsnadeln, weisen einen meißelartig verbreiterten Kopf 27 oder 30 auf, die gemäß Figur 2 und 3 am Ende des Nadelschaftes 26 bzw. 29 angeformt sind. Der Nadelkopf 27 besitzt am unteren Ende eine Schneide 28, die beim Auftreffen auf die Fasern diese in eine Schleifenform zwingen und damit eine Verfilzung mit den benachbarten Fasern ergeben. Bei dem Ausführungsbeispiel der Nadel gemäß Figur 3 ist an dem Meißelkopf 30 eine nach unten hin herausragende Nadelspitze 31 vorgesehen. Stattdessen können auch mehrere Nadelspitzen angeordnet werden. Zweckmäßigerweise besitzen die Nadelspitzen kleine seitliche Haken 32 und 33, die zu einer weiteren Verformung und Verfilzung von Mineralfasern führen, und zwar vor allem in dem Grenzbereich zwischen dem verdichteten Oberflächenbereich einerseits und dem nicht verdichteten Bereich der Mineralfaserbahn. Dem gleichen Ziel der Verfilzung und Verbindung zwischen den beiden vorgenannten Schichten dient eine andere konstruktive Ausführung, wonach mindestens zwei unterschiedliche Nadelgruppen, nämlich eine Gruppe von kurzen Vornadeln und eine Gruppe von längeren Nachnadeln, vorgesehen sind. Um den Effekt einer guten Verfilzung zu erreichen, besitzen die Nadeln bzw. Stößel einen größeren Durchmesser und, wie die Figuren 2 und 3 zeigen, andere Formen, als sie beispielsweise bei Vielnadelnähmaschinen aus der Textilindustrie bekannt sind. Die Anordnung der Verdichtungsnadeln sollte einer Wirrstichanordnung genügen, damit die äußeren Oberflächenbereiche bzw. -schichten möglichst punktförmig und entsprechend der einzustellenden Hubfrequenz gleichmäßig und gleichverteilt vorverdichtet werden. Es ist wichtig, die Stoßbeanspruchung durch die Nadeln auf eine im Verhältnis zu der Oberfläche der gesamten Mineralfaserbahn kleine Fläche zu konzentrieren, damit die Stoßkräfte die erläuterten äußeren Zonen verdichten und sich infolge der Kraftverteilung bei Punktlasten die darunter folgenden Schichten nur geringe Beanspruchungen erfahren. Durch eine entsprechende Wahl der Verdichtungsnadeln, z. B. mit einer kurzen Vomadel, werden die Fasern aus den äußeren verdichteten Schichten in die darunter liegenden unverdichteten Faserschichten gezwungen, so daß zusätzliche Verbindungen entstehen, die das Biege- und Abreißverhalten des Fertigproduktes weiterhin günstig beeinflussen. Die Verdichtungsnadeln selbst bestehen vorteilhafterweise aus leichtem und abriebfesten Material. Dabei ist das Ziel, die zu bewegende Masse der Nadeln und der mitzubewegenden Bauteile möglichst zu verringern, so daß entsprechend höhere Hubfrequenzen möglich sind. Dies ist besonders wichtig bei hohen Liniengeschwindigkeiten bei der Fertigung der Mineralfaserbahnen.
    Die Verdichtung und Verfilzung kann wahlweise auf der Oberseite oder Unterseite der Mineralfaserbahn oder, wie die Figur 5 und insbesondere die Figur 4 in vergrößertem Maßstab veranschaulichen, auf beiden Seiten vorgenommen werden. Die beidseitig verdichtete Mineralfaserbahn 17 besitzt dann zwei verdichtete und verfilzte Oberflächenbereiche 34 und 35 und eine dazwischen liegende unverdichtele und nicht verfilzte Mittelschicht 17 bzw. 37, wobei jedoch eine gute Verbindung zwischen den Schichten gewährleistet ist. Wenn entsprechend der praktischen Anwendung der Endprodukt-Platten nur eine einseitige verdichtete und verfilzte Schicht erwünscht ist, kann eine nicht gezeichnete Auf-schneidevorrichtung zum Aufschneiden einer beiseitig verfilzten und verdichteten Mineralfaserbahn 17 bzw. 21 entsprechend dem Trennschnitt 36 (Figur 4) in zwei Teilbahnen vorgesehen sein.
    Wie die Figuren 1 und 5 ferner veranschaulichen, wird die aus der Vernadelungs- bzw. Verfilzungsmaschine austretende verdichtete Mineralfaserbahn 17 über Förderrollen 18, 19 oder entsprechende endlose Förderbänder einem Härteofen 20 zugeführt, in dem die Mineralfaserbahn 21 beispielsweise zwischen nicht gezeichneten endlosen Bändern noch eine weitere geringfügige Nachverdichtung erhalten kann, um vor allem die Oberflächen zu glätten. Im Härteofen 20 wird dann das bis dahin unausgehärtete Bindemittel endgültig ausgehärtet. Die Mineralfaserbahn tritt in Richtung des Pfeiles 23 aus dem Härteofen aus und kann in geeignete Plattenstücke aufgetrennt und zum Endprodukt verarbeitet werden, oder es kann der beschriebene Trennschnitt 36 gemäß Figur 4 das Auftrennen in Plattenteile bewirken.
    Die Figuren 1 und 5 zeigen noch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich daß einseitig (Figur 1) oder beidseitig (Figur 5) zwischen den plattenartigen Nadelträgern 11 und 12 einerseits und der Mineralfaserbahn 10, 17 andererseits jeweils eine weitere Platte 24 und 25 vorgesehen ist, in welcher die Nadeln 13, 14 geführt sind. Diese Platten 24 und 25 können ebenfalls mit der Hubvorrichtung verbunden sein. Sie können eine gewisse zusätzliche Oberflächenverdichtung bewirken, vor allem aber können diese Platten dazu dienen, evtl. aus der Oberfläche herausgerissene Fasern wieder in die Oberfläche hinein zu drücken.
    Die gemäß Figur 5 beiderseitig angeordneten Hubvorrichtungen werden vorteilhafterweise in Richtung der Pfeile 15 und 16 mit gleicher Hubfrequenz und im Gegentakt betrieben, d. h. wenn sich die obere Hubvorrichtung nach unten bewegt, wird die unter Hubvorrichtung gleichzeitig nach oben bewegt und umgekehrt beim Rücktakt. Da die Vorrichtung gemäß Figur 5 zur waagerechten Mittelebene im wesentlichen symmetrisch bzw. spiegelbildlich ausgestaltet ist, sind für gleiche oder gleichwirkende Teile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden.
    Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch erzielt, daß die Nadeln als Hohlnadeln ausgebildet und an eine Zuführungsvorrichtung für Additive, vorzugsweise flüssige Additive, angeschlossen sind. Insbesondere bei größeren Fördergeschwindigkeiten der Mineralfaserbahn, ist es von Vorteil, daß die Nadeln zur Anpassung an die Fördergeschwindigkeit der Mineralfaserbahn während des Einstiches jeweils taktweise in Förderrichtung bewegbar, vorzugsweise schwenkbar, an der Hubvorrichtung gelagert sind. Auf diese Weise werden die Nadeln geschont, Reibungen und damit einhergehende Erwärmungen vermieden und eine Abbruchgefahr praktisch vollkommen ausgeschlossen. Diese Bewegungen der Nadeln während des Einstiches in die Mineralfaserbahn in deren Förderrichtung und die Zurückbewegungen der Nadeln nach dem Austritt aus der Mineralfaserbahn in die Ursprungsstellung können durch einfache mechanische Getriebeanordnungen, so z. B. mittels Exzentern, erzeugt werden.
    Materialmäßig wurde oben stets allgemein von Mineralfasern bzw. Mineralfasermaterial gesprochen. Es sei hier aber noch besonders hervorgehoben, daß sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung besonders geeignet für die Herstellung von Steinwollprodukten sind.

    Claims (27)

    1. Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit verdichteten Oberflächenbereichen bei dem eine endlose Mineralfaserbahn kontinuierlich bewegt und wobei die Fasern innerhalb der Mineralfaserbahn auf Grund eines vorhergehenden hestellungs vorganges im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen der Mineralfaserbahn Verlaufen, und wobei die Mineralfaserbahn ein unausgehärtetes Bindemittel enthält, welches mit einer Wärmebelandlung ausgehältet wird,
      dadurch gekennzeichnet,
      daß mindestens ein Oberflächenbereich derendlosen und kontinuierlich bewegten mineralfaserbahn mit unveränderter Faserausrichtung nach einer ersten mechanischen vorverdichtung Nadelstößen bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe ausgesetzt wird, so daß die Fasern verfilzen und gleichzeitig der Oberflächenbereich verdichtet wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubfrequenz der Nadelstöße veränderbar und einstellbar ist.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub und die Eindringtiefe der Nadeln veränderbar und einstellbar sind.
    4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfaserbahn unter einer zweiten Verdichtung der Wärmebehandlung zur Aushärtung des Bindemittels zugeführt wird.
    5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelstöße zum Verdichten und Verfilzen im gesamten Oberflächenbereich gleichmäßig verteilt werden.
    6. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelstoßbehandlung auf beiden parallel zueinander verlaufenden Oberflächenbereichen der Mineralfaserbahn vorgenommen wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfaserbahn nach dem Aushärten des Bindemittels in einer Schnittebene parallel zu den großen Oberflächen aufgeschnitten wird, so daß zwei Mineralfaserplatten mit einseitig verdichteter Schicht entstehen.
    8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die Nadelstöße reihenweise in Längs- und / oder Querrichtung der Mineralfaserbahn vorgenommen werden, so daß die Fertigproduktplatten biegsam oder polygonalartig e knickbar sind.
    9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit unterschiedlichen Nadelarten bzw. Nadelformen erfolgt.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels kurzen Vornadeln eine Verdichtung und Verfilzung des Oberflächenbereiches vorgenommen wird, und daß mittels längerer Nachnadeln ein Teil der Fasern aus dem äußeren verdichteten Oberflächenbereich in den inneren unverdichteten Bereich der Mineralfaserbahn gestoßen wird.
    11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der verdichteten Schicht im Oberflächenbereich durch Wahl der Eindringtiefe der Nadeln, durch die Hubfrequenz und durch die Nadelform bestimmt wird, derart, daß einerseits geringe Eindringtiefen, hohe Hubfrequenzen und Nadeln mit großem wirksamen Querschnitt dünne hochverdichtete Schichten ergeben und andererseits große Eindringtiefen, niedrige Hubfrequenz und Nadeln mit kleinem Querschnitt dicke, weniger verdichtete Schichten ergeben.
    12. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Additive durch Hohlnadeln zur zusätzlichen Verstärkung des Oberflächenbereiches eingebracht werden.
    13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes Vlies aus einem Fasermaterial, vorzugsweise aus Glasfasern, auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und danach der Nadelstoßvorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil der Vliesfasern in die Mineralfaserbahn eingebettet wird.
    14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und da-nach der Nadelstoßvorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil des Gewebes in die Mineralfaserbahn eingebettet wird.
    15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Vielzahl von Nadeln (13,14) gruppenweise oder gemeinsam mit einer Hubvorrichtung (15, 16) verbunden ist, die mindestens auf einer Oberflächenseite der Mineralfaserbahn (10, 17) angeordnet und mit einem Antrieb versehen ist, dadurch gekennzeichnet daß die Nadeln bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe taktweise in die Mineralfaserbahn (10, 17) eindringen und diese im Oberflächenbereich verfilzen und gleichzeitig verdichten.
    16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Hubvorrichtung (15, 16) verstellbar und einstellbar und die Hubfrequenz über den Antrieb regelbar ist.
    17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßkräfte der Nadeln (13, 14) regelbar sind.
    18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (13, 14), insbesondere die der Verdichtung dienenden Verdichtungsnadeln, einen meißelartig verbreiterten Kopf (27, 30) aufweisen.
    19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meißelkopf (27, 30) mindestens eine herausragende Nadelspitze (31) vorgesehen ist.
    20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (13, 14; 26, 29) als Hohlnadeln ausgebildet und an eine Zuführungsvorrichtung für Additive, vorzugsweise flüssige Additive, angeschlossen sind.
    21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln an einem plattenartigen Träger (11, 12) befestigt sind, der mit der Hubvorrichtung und dem Antrieb verbunden ist.
    22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen dem plattenartigen Träger (11, 12) und der Mineralfaserbahn (10, 17) eine weitere Platte (24, 25) vorgesehen ist, in welcher die Nadeln (13, 14) geführt sind und welche ebenfalls mit der Hubvorrichtung verbunden ist.
    23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei unterschiedliche Nadelgruppen, eine Gruppe von kurzen Vornadeln und eine Gruppe von längeren Nachnadeln, vorgesehen sind.
    24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, gekennzeichnet durch Förderrollen (6, 7, 8, 9) oder bänder (2, 3) auf beiden Seiten der kontinuierlich bewegten endlosen Mineralfaserbahn (1, 10, 17) zu deren Vorverdichtung, ein- oder beidseitige Hubvorrichtungen mit einer Vielzahl von Nadeln (13, 14) zur schichtweisen Verfilzung und Verdichtung der jeweiligen Oberflächenbereiche (34, 35) der Mineralfaserbahn (17), und durch weitere Förderrollen (18, 19) oder -bänder zur Zuführung zu einem Härteofen (20).
    25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, gekennzeichnet durch eine Aufschneidevorrichtung zum Aufschneiden einer beidseitig verfilzten und verdichteten Mineralfaserbahn (21) in zwei Teilbahnen.
    26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (13, 14) zur Anpassung an die Fördergeschvindigkeit der Mineralfaserbahn (10, 17) während des Einstiches jeweils taktweise in Förderrichtung (22, 23) bewegbar, vorzugsweise schwenkbar, an der Hubvorrichtung gelagert sind.
    27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist.
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