AT404366B - Filz aus mineralwolle - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Filz aus gekräuselter Mineralwolle, der zeitweise oder endgültig krümmbar ist und zumindest an seiner als konvexe vorgesehenen Seite eine Oberflächenfolie, insbesondere eine auf der Basis von Papier aufweist.

Eine Glasfasermatte, die an einer Seite mit einer Folie, z.B. aus Papier versehen ist, ist der GB-A-1 414 596 entnehmbar; allerdings gibt es weder über die Glasfasermatte, noch über die Folie nähere Angaben.

Unter Filz aus gekräuselter Mineralwolle bzw. "Kräuselfilz" wird im folgenden ein Filz verstanden, in dem die Orientierung der Fasern anstelle in einer Ebene parallel zu sein quasi-zufällig ist.

Kräuselfilze sind für verschiedene Anwendungen bestimmt, insbesondere wenn man auf sie entweder einen Druck ohne zu starkes Zusammendrücken oder einen senkrecht zur Oberfläche ohne Aufblätterung wirkenden Zug ausüben können will. Demgemäß sind sie im Unterschied zu üblichen Lagenfilzen gegen Biegung sehr empfindlich und sobald man selbst leicht biegt, brechen sie senkrecht zu ihrer Oberfläche. Dieser Umstand begrenzt in bedeutender Weise das Anwendungsgebiet der Kräuselfilze das man zu erweitern können wünscht.

Herkömmlicherweise sind Filze aus Mineralfasern geschichtet und werden durch kontinuierliches Ablegen der mittels Gasströmen transportierten Fasern auf einem Förderer hergestellt, der die Fasern zurückhält und das Gas durchläßt.

Vor dem Anlegen auf dem Förderer werden die Fasern mit einer Harzmasse beschichtet, die zum gegenseitigen Binden der Fasern dient und so dem gebildeten Filz seinen Zusammenhalt verleiht. Die in flüssigem Zustand aufgebrachte Harzmasse wird durch eine Wärmebehandlung vernetzt, die auf den vorher auf die erwünschte Dicke und spezifische Masse gebrachten Filz einwirkt.

Die herkömmlichen Arten der Filzbildung führen zu Produkten, deren Eigenschaften nicht völlig allen geforderten Ansprüchen bei gewissen, besonderen Anwendungen genügen. Außerdem machen es die erforderlichen Isoliereigenschaften im allgemeinen bisweilen notwendig, daß die verwendeten Produkte sehr spezifische mechanische Eigenschaften zeigen. Das ist z.B. der Fall, wenn die Produkte Mauerwerkselemente tragen und sie infolgedessen Druckkräften derart widerstehen müssen, daß sie als Isolation für hinterlüftete Terrassendachbeläge dienen. Dies ist auch der Fall, wenn die Produkte zur Außenisolation verwendet werden und daher insbesondere Auszugskräften widerstehen können müssen.

Zur Erzielung von Produkten, die diese besonderen Eigenschaften zeigen, ist es nötig, die herkömmlichen Verfahren zur Filzherstellung abzuändern.

Bei herkömmlichen Verfahren führt die Filzbildung durch Ablegen der Fasern auf einem Förderer oder auf einem analogen Organ zu einer Wirrfaserlage, die in keiner Richtung homogen ist. Experimentell wurde festgestellt, daß die Fasern eine starke Neigung haben, sich parallel zur aufnehmenden Oberfläche zu legen. Diese Neigung ist desto stärker, je länger die Fasern sind. Diese Filzstruktur ist für ihre Isoliereigenschaften sowie ihre Zugfestigkeit in Längsrichtung günstig. Folglich ist solch eine Struktur für zahlreiche Anwendungen vorteilhaft. Demgemäß ist verständlich, daß solch eine Struktur z.B. für ein Produkt, das seiner Dickenrichtung drucktest oder quetschtest sein soll, nicht bestens geeignet ist.

Es sind Verfahren bekannt, mit denen eine quasi-zufällige Orientierung der Fasern erreicht werden kann. Die europäische Patentanmeldung EP-A-0 1 33 083 schlägt vor, den Filz aus auf einem Empfangsorgan abgelegten Fasern, gegebenenfalls nach Ausübung eines Druckes in Richtung seiner Dicke, in Längsrichtung durch Hindurchführen durch ein Paar Förderer, die mit einer gewissen Geschwindigkeit angetrieben sind, und ein Paar Förderer kontinuierlich zu verdichten, die mit geringerer Geschwindigkeit als die vorerwähnten angetrieben sind. Ein höheres Ausmaß der Verdichtung kann erreicht werden, wenn die Verdichtung in mehreren aufeinanderfolgenden Schritten durchgeführt wird, insbesondere bei Filzen, bei denen die Verdichtung ohne Faltenbildung sehr schwierig zu erzielen ist. Ebenso können für ein gleiches Endmaß der Verdichtung die Eigenschaften der erhaltenen Produkte verbessert werden, wenn die Verdichtung in mehreren Schritten durchgeführt wird.

In einem anderen Dokument, der europäischen Patentanmeldung EP-A-0 434 536, wird ein Filz aus Mineralfasern mit verbesserten Eigenschaften vorgeschlagen, bei dem die Fasern quasi-zufällige Orientierung haben und der aus Fasern gebildet wird, die überwiegend einen Durchmesser zwischen 2,5 und 4,5um, eine Länge von 2 bis 15 cm aufweisen und eine spezifische Masse nicht über 40 kg/m3 besitzen. In dieser Anmeldung ist ins Auge gefaßt, daß die Matte eine Oberflächenbearbeitung zeigen kann, d.h. mit einer oder zwei Haftfolien aus Papier, Aluminium, Polyethylen oder PVC beschichtet sein kann.

Die durch die beschriebenen Verfahren erhaltenen Matten aus gekräuselten Mineralfasern werden im allgemeinen in der Form transportiert und verwendet, in der sie hergestellt worden sind, d.h. als ebene Bahnen. Es wäre daher interessant, Kräuselmatten zeitweise oder endgültig gegebenenfalls mit kleinen Krümmungsradius biegen zu können.

Das Bedürfnis, Kräuselmatten erheblicher Länge einrollen zu können, um den Transport und die Lagerung ohne allzu viel Platzbedarf zu ermöglichen, ist evident. Auf dem Gebiet der industriellen 2

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Anwendung der Kräuselmatten ist die Isolierung großer Kanalisationen oder zylindrischer Zisternen, die begehbar sein müssen, ein Anwendungsfall, bei dem die dauernde Krümmung einer Kräuselmatte sehr nützlich wäre.

Wiederum auf dem Gebiet des Standes der Technik der Kräuselfilze aus Mineralwolle ist die EP-B-0 472 532 bekannt, die ein Verfahren zur Herstellung einer Kräuseltafel vorschlägt, die an einer einzigen Seite mit einer Folie beschichtet ist. Gemäß diesem Verfahren wird nach dem herkömmlichen Kräuselverfahren auf die beiden Seiten der Matte ein Glasgewebe vor der Durchführung einer Wärmebehandlung des die Wolle bildenden Harzes aufgelegt. Am Ende wird die Matte in der Dicke geteilt, um zwei gleiche, an einer einzigen Seite beschichtete Matten zu erhalten. Dieses Verfahren ermöglicht die Schaffung einer Tafel, die gewölbt werden kann, wobei das Glasgewebe an der konkaven Seite gelassen wird. Das Dokument zeigt klar, daß ein Biegen in der anderen Richtung (das Glasgewebe an der konvexen Seite) unmöglich ist. Tatsächlich ist das Zwischenprodukt mit dem Gewebe auf seinen beiden Seiten als steif beschrieben, aber nach der Trennung sind die Fasern an der freien Seite "in Richtung der Fasern keinen Zug- und Druckkräften unterworfen, wenn die Tafel gebogen wird, aber senkrecht zu den Fasern. Denn die mit dem Verfahren hergestellte Tafel biegt sich gut wegen des fehlenden horizontalen Verbandes nach hinten." Die Gegenüberstellung der beiden Erscheinungen, nämlich die Steifigkeit der auf beiden Seiten belegten Tafel und die Biegsamkeit der in Dickenmitte durchtrennten Tafel zeigt, daß bei Zug das Glasgeweben unverformbar ist und daß sie nicht gebogen werden kann, wenn sich der Belag an der konkaven Seite befindet. Das in dem Dokument beschriebene Verfahren zur Montage, wobei sich die Ränder der Deckentafel "auf T-Profiten abstützen", wie im Fall eines Gewölbes, bestätigt dies.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, ein Produkt, eine Matte aus Kräuselfasern, zu schaffen, das ohne Beschädigung in sich eingerollt werden kann, um seinen Transport und seine Lagerung zu ermöglichen.

Es ist gleichermaßen ein Ziel der Erfindung, die Verwendung von Matten aus gekräuselten Mineralfasern auf gekrümmten Oberflächen zu ermöglichen, ohne daß sie ihre Eigenschaften, insbesondere die der

Isolierung verlieren.

Die gesteckten Ziele werden mit einem Filz der eingangs angegebenen Art dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß der Berstwiderstand der Oberflächenfolie größer als 300 kPa ist.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann die Oberflächenfolie aus Kraft-Papier mit einem Flächengewicht von über oder gleich 60g/m2 bestehen.

Zum leichten Einrollen und zur Bewahrung aller seiner Eigenschaften, nachdem er einmal auf einer gekrümmten Fläche benutzt worden ist, liegt bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filzes sein Kräuselgrad über 4 und beträgt sein Flächengewicht unter 2 kg/m2.

Eine vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Produktes besitzt an der mit der erfindungsgemäßen Oberflächenfolie versehenen Seite gegenüberliegenden Seite Fasern, die praktisch alle senkrecht zur Oberfläche verlaufen. Bei einer solchen Anordnung ist sichergestellt, daß, wenn der Filz aus gekräuselter Mineralwolle insbesondere von der Teilung über die Dicke eines dickeren Filzes hervorgeht, dessen gegenüberliegende Oberfläche mit einer erfindungsgemäßen Oberflächenfolie versehen und getrennt worden ist.

Die Figuren und die folgende Beschreibung ermöglichen, die Erfindung zu verstehen und ihre Vorteile zu erfassen.

Von den Figuren stellt Fig. 1 das Ergebnis der auf eine Kräuselmatte nach dem Stand der Technik ausgeübte Krümmung dar, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Matte vor und Fig. 3 nach einer Krümmung.

Die hier in Rede stehenden Kräuselfilze werden aus Mineralwolle, Glaswolle oder Steinwolle gemacht. Diese Produkte werden sehr oft aus Fasern hergestellt, die mit Zentrifugenverfahren erhalten werden, gemäß welchen mit dem Durchtritt durch die Öffnungen einer Zentrifuge oder einfach durch Ejektion auf die Oberfläche einer sich mit großer Geschwindigkeit drehenden Walze gearbeitet wird.

Die Durchführung der Faserbildung umfaßt vor allem eine oder mehrere Maschinen des vorigen Typs der Fasererzeuger. Die ausgestrahlten Fasern werden am unteren Teil der Maschine durch Ansaugen auf ein Fördertuch gesammelt, das den Boden einer Aufnahmekammer bildet.

Im Inneren der Kammer strahlen Einrichtungen ein flüssiges Bindemittel auf die Fasern. Herkömmlicherweise hat man dies derart versucht, daß die Bindemittelverteilung auf den Fasern möglichst gleichmäßig ist, damit danach das Bindemittel auf dem gesamten Filz gleichmäßig verteilt ist.

Der aus der Kammer austretende Filz ist gewöhnlich relativ leicht. Seine mittlere spezifische Masse bei einer erheblichen Dicke gering. Außerdem sind die Fasern aus Gründen der Herstellungsart des Filzes hauptsächlich in zum Förderer parallelen Richtungen orientiert.

Bei den herkömmlichen Fabrikationsanlagen für Filze aus Mineralfasern tritt der die Aufnahmekammer verlassende Filz unmittelbar in einen Raum zur Wärmebehandlung ein, die das Aufträgen des Bindemittels 3

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Wenn man dagegen einen Kräuselfilz herstellt, so führt man vor dem Aufträgen des Bindemittels einen zusätzlichen Arbeitsgang durch: es handelt sich dabei um die Abänderung der Hauptorientierung der Fasern, wobei mehrere Verfahren möglich sind. 2.B. kann man den Filz mit Nadeln "bearbeiten", durch deren Tätigkeit die Fasern senkrecht zur Filzoberfläche orientiert werden. Ein anderes Verfahren erlaubt, daß durch eine Aufeinanderfolge der Abänderungen dem Filz eine sehr beträchtlich vergrößerte spezifische Masse und eine unterschiedliche Faserorientierung verliehen wird.

Die Abänderungen gemäß dem letzteren Verfahren bestehen vorzugsweise in einer Kompression des Filzes im Sinne der Dicke. Diese Kompression wird z.B. dadurch erhalten, daß der Filz zwischen zwei Förderern hindurchgeleitet wird, wobei der Abstand zwischen den beiden Förderern im Sinne des Vorschubes des Filzes abnimmt.

Der derart komprimierte Filz läuft danach zwischen zwei Fördererpaaren durch, wobei die Geschwindigkeit jedes Paares geringer als diejenige des vorhergehenden Fördererpaares ist, wodurch eine kontinuierliche Längsverdichtung des Filzes veranlaßt wird. Während dieser Abfolge der Abänderungen ist der Filz andauernd begrenzt, um zu vermeiden, daß er wieder wenigstens teilweise sein ursprüngliches Volumen annimmt, und er wird anschließend direkt in die Wärmekammer eingeführt, wo die Wärmebehandlung die Vernetzung des Bindemittels und die Stabilität des Produktes sicherstellt.

Wenn man dann ein Probestück des gemäß einem der vorgenannten Verfahren erhaltenen Kräuselfilzes einer Krümmung unterwirft, so erhält man im allgemeinen selbst für sehr große Krümmungsradien eine Verschlechterung des Produktes. Zwischen den Fasern an der konvexen Seite treten Risse auf, die sich zum Inneren des Produktes fortpflanzen. Aus Fig. 1 ist eine Darstellung dieser Erscheinung ersichtlich. Solche risse zerstören die seitliche Stabilität des Produktes und verschlechtern seine Kohäsion in starkem Ausmaß. Tatsächlich ist der Bruch des Zusammenhaltes zwischen den Fasern einerseits und des Risses anderseits irreversibel: d.h. die chemischen Verbindungen im Bindemittel aufgrund seiner Vernetzung bestehen nicht mehr.

Die noch zu beschreibende Erscheinung hat die Wirkung, daß es unmöglich ist, einen Kräuselfilz selbst zeitweise zu krümmen, ohne seine Eigenschaften zu beeinträchtigen. Dies auch dann, wenn z.B. ein Kräuselfilz aus Glaswolle mit einer spezifischen Masse von 16 kg/m3 und einer Dicke von 120 mm zur Isolierung einer horizontal angeordneten zylindrischen Zisterne von einem Meter Durchmesser verwendet wird - die Verwendung des vorigen Kräuselmaterials erlaubt die Verwirklichung einer guten kontinuierlichen Isolierung - wobei Risse an der konvexen Seite auftreten, wie in Fig. 1 gezeigt, die die Wärmeisolierung des Kräuselfilzmantels bemerkenswert beeinträchtigen.

Wenn man auf demselben fdeengebiet einen Kräuselfilz mit einer Breite von 1,20 m, einer Länge von 10 m und mit einer spezifischen Masse von 30 kg/m3 sowie einer Dicke von 30 mm in den Handel bringen will, so ist interessant, das Produkt in die Form einer Rolle bringen zu können, wobei der Filz eingerollt ist. ln solch einem Fall, selbst wenn die äußeren Windungen der Rolle großen Krümmungsradius haben, der nur Risse geringer Tiefe an der konvexen Seite hervorruft, geht dies zum Unterschied zur Mitte der Rolle, wo die Krümmungsradien in derselben Größenordnung liegen wie die Filzdicke, daher nur mit Mühe über 30 mm. Dort sind die Beeinträchtigungen nicht akzeptabel. Dennoch ist es insbesondere interessant, die Kräusetfilze in Rollenform, d.h. mit unbegrenzter Länge auf der Baustelle lagern zu können, wodurch es möglich ist, einen benötigten Abschnitt genau abzuschneiden, ohne Abfälle zu schaffen, die eine Verschwendung bedeuten.

Die Erfinder haben deshalb die Idee gehabt, eine Seite des Produktes mit einer Oberflächenfolie auszustatten, deren Funktion im wesentlichen die Vermeidung einer Verlängerung der konvexen Seite des Produktes ist, das einer Krümmung unterworfen werden soll.

Bei Versuchen mit einer Anzahl unterschiedlicher Materialien hat man Kunststoffolien (Polyethylen), Metalle (Aluminium) und verschiedene Papiere (Kraft) verwendet. Es handelte sich dabei um einfache Folien oder Verbundmaterialien. Letztere zeigten sich in der Form von Schichtmaterialien, wie z.B. eine Aluminiumfolie, die auf ihrer gesamten Oberfläche mit einer Polyethylenfolie beschichtet war, u. zw. in Form einer einzigen verstärkten Folie. Man hat auch mit Verstärkungsnetzen aus Glas- oder Polyesterfasern verstärkte Kraft-Papiere geprüft.

Als Beispiel wird nachstehend ein Vorgang beschrieben, der eine Lösung des gestellten Problems zu finden erlaubt. Auf einer Produktionsstraße für Glaswolle, wo die Fasern erhalten werden, indem sie quer durch die Öffnungen einer Zentrifuge ausgeschleudert werden, wird zwischen dem Kräuselfilz und dem Fördertuch, das ihn vor dem Eintritt in die Einrichtung zur Wärmebehandlung trägt, wo die Vernetzung des Bindemittels stattfindet, eine Oberflächenfolie aus Kraft-Papier mit einem Flächengewicht von 90 g/m2 eingelegt. Dieses wird im Behandlungsbereich mit dem Filz verklebt und verbleibt endgültig darauf; das 4

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1. AT 404 366 B erhaltene Produkt ist in Fig. 2 dargestellt. Der Filz hatte eine spezifische Masse von 43 kg/m3 und eine Dicke von 60 mm. Sein Kräuselgrad, d.h. die durch den Kräuselvorgang erzielte Längskonzentration der Fasern betrug 4,5 (das ist gleich dem Verhältnis der Geschwindigkeiten am Eingang und am Ausgang der Kräuselzone; es ist auch die Zunahme der spezifischen Masse). Bei Versuchen, den derart ausgestatteten Filz einzurollen, wurde darauf geachtet, daß sich das Kraft-Papier an der konvexen Seite befand. Nachdem die Rolle während einer Woche gespannt gehalten worden war, hat man sie wieder in den ebenen Zustand gebracht und dabei festgestellt, daß der Filz, nachdem er einmal eben war, kein Gedächtnis zeigt, d.h. einmal geebnet seine Ebenheit beibehält. Schließlich zeigte eine zerstörende Prüfung, bei der das Kraft-Papier von der Filzoberfläche gelöst wurde, keine Risse; das Produkt erfuhr durch das Einrollen keinerlei Veränderungen. Ein versuchsweises Einrollen im anderen Sinne, wobei sich das Papier an der konkaven Seite befand, gab dem Filz gemäß Fig. 1 mehrere bis zur halben Filzdicke und an mehreren Stellen durch und durch reichende Risse. War im Gegensatz dazu das Papier an der konvexen Seite, so war das Ergebnis das in Fig. 3 gezeigte, aus der ersichtlich ist, daß der Filz einzig und allein an der konkaven Seite komprimiert ist. Ein Vergleichsversuch mit einem gleichen Papier, aber einem leichteren Flächengewicht (60 kg/m3) hat zu einem Fehlschlag geführt; im Zuge des Einrollens des Filzes ist es an mehreren Stellen zerrissen. Fortgesetzte Studien mit verschiedenen Materialien für die Oberflächenfolie haben schließlich gezeigt, daß der notwendige Zustand für gute Resultate der Erfindung der war, daß der Berstwiderstand der Folie über einem gewissen Schwellenwert liegen soll: 300 kPA. Auf eine ganz und gar überraschende Weise ist zum Vorschein gekommen, daß dieser Grenzwert von den Eigenschaften des Filzes unabhängig ist; sobald der Kräuselgrad über 4 liegt, kann der Filz, egal welcher Dicke oder spezifischer Masse, starken Krümmungen bis zum Einrollen unter der Maßnahme unterworfen werden, daß die Oberflächenfolie an der konvexen Seite liegt und daß ihr Berstwiderstand 300 kPa überschreitet. Der Berstwiderstand ist eine kennzeichnende Größe für die Haltbarkeit dünner Folien für Verpackungen. Die Vorschrift ist gemäß der DIN-Norm 53 113 (Juni 1990) einzuhalten. Die einzigen festgestellten Grenzen sind großen spezifischen Massen zugeordnete große Filzdicken. Die Ergebnisse werden weniger sicher, denn z.B. hat ein Filz von 60 kg/m3 eine Dicke von 120 mm. Es ist daher zwar möglich, einen zur Isolierung einer gekrümmten Unterlage bestimmten Filz zu krümmen, nicht aber, den Filz einzurollen, wobei in der Mitte der Rolle kein Raum verbleibt. Man hat festgestellt, daß dann, wenn die mit der Dicke multiplizierte spezifische Masse des Produktes innerhalb gewisser Grenzen bleibt, das Einrollen jederzeit möglich ist. Wenn das Produkt aus spezifischer Masse in kg/m3 und der Dicke in Metern (d.h. das Flächengewicht) höchstens 2 kg/m2 beträgt, so ist das Einrollen des erfindungsgemäßen Produktes selbst bei einem Kräuselgrad über 4 immer möglich. Patentansprüche 1. Filz aus gekräuselter Mineralwolfe, der zeitweise oder endgültig krümmbar ist und zumindest an seiner als konvexe vorgesehenen Seite eine Oberflächenfolie, insbesondere eine auf der Basis von Papier aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Berstwiderstand der Oberflächenfolie größer als 300 kPA ist.
2. 2. Filz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfiächenfolie aus Kraft-Papier mit einem Flächengewicht über oder gleich 60 kg/m3 besteht.
3. 3. Filz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sein Kräuselgrad Uber 4 liegt und sein Flächengewicht unter 2 kg/m2 beträgt. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 5