DE2732414A1

DE2732414A1 - Verfahren zum herstellen einer im wesentlichen aus mineralfasern bestehenden mineralfaserbahn

Info

Publication number: DE2732414A1
Application number: DE19772732414
Authority: DE
Inventors: Ulf Aberg; Gunnar Cederqvist
Original assignee: Rockwool AB
Current assignee: Rockwool AB
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1977-07-18
Publication date: 1978-01-26
Also published as: NO772290L; BE856906A; SE397338B; CA1065659A; FI56863B; NL174573B; FR2359232B1; NL7706516A; DK333677A; FR2359232A1; FI762350A; FI56863C; NL174573C

Description

PATENTANWALT DIPL. ING. H. STROHSCHÄNK

8000 MÜNCHEN 60 · MUSÄUSSTRASSE 5 · TELEFON (08 θ) 88 1608 2 7 3 2 4 1 A

18.7.1977-SS(6)

188-1479P

Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen aus Mineralfasern bestehenden Mineralfaserbahn

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen aus Mineralfasern und einem Bindemittel bestehenden Mineralfaserbahn, bei dem zunächst eine Suspension der Fasern in Wasser und daraufhin aus dieser Suspension durch Entwässern und Trocknen eine entsprechende Faserbahn hergestellt wird.

Bei der Herstellung von Bodenbelägen ist es bekannt, dieselben an Ihrer Unterseite mit einer filzförmigen Schicht oder Unterlegmatte zu versehen, die im wesentlichen aus Asbest besteht. Da Asbest jedoch gesundheitsschädlich sein kann, ist es auch schon bekanntgeworden, für solche Unterlegmatten statt Asbestfilz Mineralwolle zu verwenden, die beispielsweise aus Steinwolle oder Glaswolle bestehen kann und bei der genannten Anwendung kein Gesundheitsrisiko mit sich bringt. Ersetzt man jedoch den früher verwendeten Asbest einfach durch eine entsprechende Menge an Mineralwolle, so erhält man eine Faserbahn, deren Zugfestigkeit, Flexibilität und Druckbeständigkeit wesentlich schlechter als diejenigen von entsprechenden Asbestmatten sind. Die künstlichen Mineralfasern sind im Unterschied zu den Asbestfasern vollkommen glatt und fordern deshalb von den angewendeten Bindemitteln eine wesentlich stärkere Wirkung als bei Asbest. Aber seibat, wenn Mm dl« «ur Verfügung stehenden verhlltniaalBig teueren Bindemittel in einen garn unwirtschaftlichen grOBeren NaSe einsetit, hat eich

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der vorgenannte Unterschied der Fasereigenschaften nicht überbrücken lassen. Durch die Bindemittelanhäufung entstehen vielmehr unerwünschte Änderungen der angestrebten Eigenschaften der Beläge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren so zu vervollkommnen, daß die nach diesem Ver fahren hergestellten Mineralfaserbahnen eine größere Festigkeit, Flexibilität und Druckfestigkeit als bisher erhalten.

Die gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Faserbahn während wenigstens der überwiegenden Zeit ihrer Trocknung zusammengepreßt wird.

Es hat sich gezeigt, daß eine auf diese Weise hergestellte Faserbahn trotz einer nur verhältnismäßig kleinen Bindemittelzugabe nahezu die gleichen Eigenschaften wie entsprechende Asbesterzeugnisse aufweist und diese damit ohne weiteres ersetzen kann.

Die Verbesserung dürfte dadurch zu erklären sein, daß die - insbesondere der nassen Faserbahn zugeführten - Bindemitteltröpfchen bei ihrem Trocknen und Verfestigen so einschrumpfen, daß sie bei einer nur losen vorherigen Verbindung mit den Fasern dadurch leicht eine ausreichende Verbindung zu diesen Fasern verlieren. Wird der Abstand der Fasern aber nach dem vorgenannten Vorschlag verringert, dann bleibt eine innigere Verbindung zwischen den Fasern und den in der Bindemittel-Dispersion enthaltenen eigentlichen Bindemittelteilchen gewährleistet und es ergibt zugleich eine entsprechend vollkommene Ausnutzung der verwendeten Bindemittelmenge. Wenn die Faserbahn nach ihrer Trocknung wieder entlastet wird, dann ist die Bindung bereits fertiggestellt und entsprechend haltbar.

Grundsätzlich könnte man annehmen, daß die angestrebte Verbesserung auch schon dadurch erzielt werden könnte, daß man die Faserbahn nach vollendeter Trocknung, aber noch vor ihrer Abkühlung über einen nur mehr oder weniger kurzen Zeitraum zusammen preßt. Indessen hat sich ergeben, daß eine hinreichende Bindung der Fasern durch das Bindemittel nur während einer nicht zu kurz bemessenen längeren Zeit erreicht wird, weshalb nach einer bevor-

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zugten Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen ist, die menpressung über die gesamte Trocknungszeit beizubehalten.

!usam-

Besonders gute Ergebnisse haben sich gezeigt, wenn gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung die Faserbahn wenigstens um 20%, vorzugsweise jedoch wenigstens um 40% ihrer Dicke zusammengepreßt wird, wobei es sich wiederum als vorteilhaft gezeigt hat, wenn nach einer noch anderen Ausgestaltung der Erfindung die Faserbahn zwischen einem Trockenzylinder und einem entsprechend der gewünschten Zusammendrückung gespannten Trockenfilz od.dgl. getrocknet wird. Statt eines Trockenfilzes kann dabei beispielsweise eine Trockenvira benutzt v/erden. Dabei kann der Trockenfilz den Trockenzylinder mehr oder v/eniger vollständig umschließen.

Am vorteilhaftesten haben sich Trockenvorrichtungen mit einem einzigen Trockenzylinder bewährt, z.B. des Yankee-Types, es können aber auch Mehrzylinder-Trockenvorrichtungen verwendet werden, wobei dann allerdings darauf zu achten ist, daß die Zusammenpressung an den verschiedenen Trockenzylindern möglichst gleich groß gewählt wird, wogegen es zugelassen v/erden kann, wenn die Zusammenpressung der Faserbahn zwischen aufeinanderfolgenden Trockenzylindern mehr oder weniger aufgehoben wird.

Während schon die vorgenannten erfindungsgemäßon Maßnahmen zu einer besseren Ausnutzung der Uirkung des Bindemittels zur Bindung der einzelnen Fasern der Faserbahn beitragen, hat es sich gezeigt, daß die Wirkung des Bindemittels auch noch durch v/eitere Maßnahmen gesteigert werden kann. Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Bindemittel gemäß einer v/eiteren Ausgestaltung der Erfindung zu einem ersten Teil der Fasersuspension und zu einem restlichen Teil der nassen Faserbahn, und zwar vorzugsweise erst kurz vor Beendigung der Entwässerung zugeführt wird.

Hinsichtlich der Art des zu verwendenden Bindemittels hat es sich gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung bewährt,

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wenn als ^indemittel cine Akri'latdispersion od.dgl. zugesetzt v;irJ. DaJ:oi 3:il.lat das i^:rylatpolyner ein Latex. T\citerhin vorteilhaft ist cc, wenn nach einer wiederum anderen Ausgestaltung 3er Lrfinlunc die der Fasersuspension zugeführte Dispersion zum Koagulieren gebracht wird. Diese Koagulierung kann in der Fasersuspension stattfinden, nachden die 3indemitteldispersion zugesetzt wurde; geivü3 einer v/eiteren Ausgestaltung der Erfindung v:ird die i-ispersion jedoch vorzugsv;eise noch vor ihrer "uführuncr zur 7asersusv-ension Itoaguliert, weil die Koagulierung in letzte-1C ren "alle besser: kontrolliert werden kann.

2czaglich der aazuvTendendcn !!enge an bindemittel hat es sich als vorteilhaft gezeigt, nach einer wiederum anderen Ausgestaltung dor r.lrfindung eier Fasersuspension und der nassen Faserbahn jev/eils eine 2 bis 255 deren Fasergev/ichtes entsprechende Menge TL* an Bindemittel zuzuführen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Fasersuspension eine etwa 15S deren Fasergewichtes und der nassen Faserbahn eine etwa 102 deren Fasergewichtes entsprechende Menge an Bindemittel zugeführt wird.

nach einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung hat es sich besonders bewährt, wenn der nassen Faserbahn als Bindemittel sin Styren-Butadien-Latex oder eine damit vergleichbare Dispersion zugeführt wird. Dabei ist es indessen von entscheidender Bedeutung, daß das Bindemittel in Form kleiner Partikelchen sehr gleichmäßig verteilt wird, weshalb gemäß einer wiederum anderen Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen ist, daß das Bindemittel auf die nasse Faserbahn aufgespritzt wird. Da es indessen schwierig ist, die von der Spritzvorrichtung ausgehende Wolke aus Bindemitteltröpfchen in der gewünschten Gleichmäßigkeit über die ganze Bogenbreite zu verteilen, hat es sich gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als vorteilhaft erwiesen, das Bindemittel auf die nasse Faserbahn elektrostatisch aufzuspritzen.

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Entsprechend den unterschiedlichen Anwendungsniögliohkeiten der hergestellten Faserbahnen können sich recht unterschiedliche Mengen an Bindemittel, auf eine bestimmte Fasermenge bezogen, ergeben. Dementsprechend hat es sich gezeigt, daß sowohl der Fasersuspension als auch der nassen Faserbahn insgesamt eine mindestens 10%, jedoch vorzugsweise mindestens 20% des Fasergewichtes entsprechende Menge an Bindemittel zugeführt wird. Liegt die der Fasersuspension zugeführte Bindemittelmenge nach vorstellendem an der unteren Grenze, dann sollte also der nassen Faserbahn eine entsprechend größere !!enge an Bindemittel zugeführt v/erden. Im übrigen kann es in einzelnen Fällen auch zweckmäßig sein, die Bindemittelmenge auf 30% des Fasergewichtes und darüber zu steigern, wobei allerdings bei einer Steigerung auf über 40% des Fasergewichtes keine Vorteile mehr zu erwarten sind.

Nachstehend ist anhand von zwei Beispielen gezeigt, wie sich die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf die Eigenschaften der hergestellten llineralfaserbahnen auswirkt:

Beisj>iel_2

Eine 0,1% Steinwollefaser enthaltende Fasersuspension in Wasser wurde mit 15% des Fasergewichtes Akrylatlatex als Bindemittel versehen, das unmittelbar zuvor durch eine pH-Versenkung mit einer Alaunlösung zum koagulieren gebracht wurde. Die bindemittelhaltige Fasersuspension wurde daraufhin auf einer Planvira der Ausführung "Voith Hydroformer" bis auf etv/a 40% Trockensubstanz entwässert. Daraufhin wurde auf diese Faserbahn eine etwa 10% des Fasergewichtes entsprechende Menge Styren-Butadien-Latex aufgespritzt. Dann wurde die Faserbahn entlang einem 1 m Durchmesser aufweisenden Trockenzylinder, dabei größtenteils durch eine Vira umschlossen, getrocknet, wobei die Spannung der Vira regelbar war. Nach der Trocknung wurde die Faserbahn auf ihre Zugfestigkeit und Eindruckbeständigkeit hin geprüft. Zur Prüfung der Eindruckbeständigkeit wurde die Faserbahn zunächst durch

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eine Stahlkugel von 20 mm 0 über 5 min belastet und die Eindrucktiefe genensen. nach Abnahme der Stahlkugel und entsprechender Entlastung wurde die verbliebene Eindrucktiefe nach Ablauf v/eitercr 5 min erneut gemessen. Insgesamt wurden folgende Ergebnisse ermittelt:

	Versuch	0,4	Λ	F.
	Zugkraft in der Vira	10%	kp/cm	20 kp/cm
	Zusammenpressung am Trockenzylinder	20, 17,		60%
10	Zugfestigkeit: in Längsrichtung in Querrichtung	1,4 1,2	5 -T/3cm 3 Fj/3cm	60 ?T/3cm 53 IT/3cm
15	liindruckbeständigkeit: unter Belastung nach der üntlastung	mm	0,5 mm 0,30 mm

\:ie ersichtlich, zeigte die während der Trocknung (Versuch B) stark zusammengepreßte Faserbahn wesentlich größere Festigkeitswerte und ebenfalls eine wesentlich größere Eindruckbestündigkeit als die während der Trocknung nur unwesentlich zusammengepreßte raserbahn (Versuch A).

Bei einem grundsätzlich dem Beispiel 1 entsprechenden weiteren Versuch wurde die Bindemittelzugabe sowohl ihrer Art als auch ihrer Zusammensetzung nach wie folgt abgewandelt:

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ORIGINAL INSPECTED

AO

Versuch	C	D	153 Gtyren- r.utadien- Latex	T.1 i	G
Bindemittel in der Fasersuspension	15% Akrylat- Dispersion	15% AJ:rylat	ja	30% Styren- "vitadien- Late:c	0
Ausgefälltes Bindemittel	ja	nein	10% Akrylat	ja	-
Bindemittel nach Formung der Faserbahn	10% Styren- Butadien- Latex	10% Styren Butadien- Latex	60%	0	25% Akrylat
Trocknung hei einer Zusammenpressung um	60%	60S	52 ?73cm 47 l./3cm	60%	60%
Zugfestigkeit: in Längsrichtung in Querrichtung	50 Ii/3cm 53 ll/3cm	9,3 I!/3cra 7,1 I-7/3cm	0,62 mrn. 0,59 mm	34 l;/3cn 27 I.T/3cn	29 IT/3cm 30 lT/3cm
Eindruckhesttriligl^it unter !Belastung nach Entlastung	0,50 mm 0,38 mm	-	0,71 mm 0,62 mm	1 ,00 mm 0,90 mm

Patentansprüche:

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Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer im wesentlichen aus Mineralfasern und einem Bindemittel bestehenden Mineralfaserbahn, bei dem zunächst eine Suspension der Fasern in Wasser und daraufhin aus dieser Suspension durch Entwässern und Trocknen eine entsprechende Faserbahn hergestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn während wenigstens der überwiegenden Zeit ihrer Trocknung zusammengepreßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusairjaenpressung über die gesamte Trocknungszeit beibehalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn wenigstens um 20% ihrer Dicke zusammengepreßt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn wenigstens um 40% ihrer Dicke zusammengepreßt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn über einen Trockenzylinder geführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Faserbahn zwischen einem Trockenzylinder und einem entsprechend der gewünschten Zusammendrücken gespannten Trockenfilz od.dgl. getrocknet wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel zu einem ersten Teil der Fasersuspension und zu einem restlichen Teil der nassen Faserbahn frühestens kurz vor Beendigung ihrer Entwässerung zugeführt wird.

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O. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch c-skeimzeichnct, .-la.⁰» eier Fasersuspension als rindemittel eine Akrylatdispersion o<1 . r?.c'l. augesetzt uird.

S. Verfahren nach Anspruch Π, dadurch gekennzeichnet, da" lie der Fasersuspension zugeführte Dispersion zun r.oarulicren ^r _r:o~ bracht v/ird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, ciar. die Dispersion noch vor ihrer Zuführung zur Fasersuspension koaguliert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasersuspension und der nassen Faserbahn jeweils eine 2 bis 25% deren Fasergewichtes entsprechende Menge an Bindemittel zugeführt v/ird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Fasersuspension eine etwa 15% deren Fasergewichtes entsprechende Menge an Bindemittel zugeführt v/ird.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der nassen Faserbahn als Bindemittel ein Styren- Butadien-Latex oder eine damit vergleichbare Dispersion zugeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bindemittel auf die nasse Faserbahn aufgespritzt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel auf die nasse Faserbahn elektrostatisch aufgespritzt wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennxeichnet, daß der nassen Faserbahn eine etwa 10% deren Faserge-

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ORIGINAL INSPECTED

- Tu vichtes entsprechende Ilengo an Bindemittel zugeführt v;ird.

17. Verfahren nach einem der Jjisprüche 7 bis 1G, dadurch gekennzeichnet, 'la.C insgesamt eine 10 bis 40S des Fasergev/ichtes entsprechende F.enge an Dindcmittel zugeführt v/ird.

13. Verfahren nach Zmspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt eine etwa 20 bis 30% des Tasergewichtes entsprechende
:^sence an Bindemittel zugeführt wird.

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