DE3835007A1 - Verfahren zur herstellung von nadelfilz aus steinwolle - Google Patents
Verfahren zur herstellung von nadelfilz aus steinwolleInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
von Nadelfilz aus Steinwolle nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
Es ist bekannt, daß Steinwolle, wenn sie einem Nade
lungsvorgang unterworfen wird, keine merkliche Verbes
serung des Faserzusammenhaltes zeigt. Sie kann somit
nicht durch einen Nadelungsvorgang als Nadelfilz verfe
stigt werden, so daß eine erforderliche Verfestigung in
der Praxis entweder durch ein aushärtendes Bindemittel
erfolgt, wenn der Filz als mehr oder weniger steife
Platte benötigt wird, oder durch mechanische Mittel,
etwa in Form sog. Drahtmatten, wobei der Steinwollefilz
mittels eines Metalldrahtes oder dergleichen versteppt
wird. Während die Verwendung eines aushärtenden Binde
mittels die Einsatzmöglichkeit der so gebildeten Stein
wolleplatte infolge ihrer Steifheit und infolge des
Eintrags eines nicht hitzebeständigen organischen Bin
demittels beschränkt, eignen sich Drahtmatten nicht für
den Einsatz in korrosiver Umgebung und ist die erziel
bare Rohdichte begrenzt.
Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, Steinwolle
durch eine Vielzahl von Behandlungen und Zusätzen für
einen Nadelungsvorgang geeignet zu machen. Beispiels
weise aus der DE-OS 22 32 785, von der die Erfindung im
Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht, ist es bekannt, den
Steinwollefasern Asbestfasern als vliesbildender Fa
serzusatz zuzumischen, um so einen nadelbaren Filz zu
erhalten. Da die Asbestfasern eine außerordentlich hohe
Friktion auf die Nadeln der Nadelbank ausüben, wird dem
Filz weiterhin ein Gleitmittel zugesetzt, welches nach
dem Nadelungsvorgang durch Wärmeeinwirkung wieder aus
getrieben wird. Als Gleitmittel wird hierbei eine wäß
rige Lösung oder Suspension eines nicht metallhaltigen,
verflüchtigbaren organischen Gleitmittels vorgeschlagen,
welches nach dem Austreiben keine alkalisch reagierenden
Substanzen im Nadelfilz zurückläßt. Als geeignete Gleit
mittel werden ein aromatischer oder aliphatischer
Polyglykolether, Fettsäurederivate wie Fettsäureetha
nolamid, Silikonöle oder nichtionogene Tenside sowie
alkalimetallfreie anionische Tenside vorgeschlagen.
Ein Zusatz von Asbestfasern scheidet jedoch infolge der
gesundheitsgefährdenden Wirkung von Asbestfasern von
vornherein aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von Nadelfilz aus Steinwolle der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art anzugeben,
welches zu einem ausschließlich aus Steinwolle, ohne
Zusatz anderer Fasern, bestehenden Nadelfilz führt.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeich
nenden Merkmale des Anspruchs 1.
Es hat sich überraschend gezeigt, daß die Lösung der
Aufgabe dann gelingt, wenn Steinwolle mit besonders
dünnen Fasern verwendet wird, und diesen Fasern im Sinne
einer Avivage ein Mittel mit für derartige Textilzu
satzstoffe unüblich hoher Viskosität zugesetzt wird.
Steinwollefasern mit einer geringen durchschnittlichen
Faserdicke von vorzugsweise weniger als 6 µm können im
Querblasverfahren oder in Düsenblasverfahren bei Ver
wendung der Lehre der älteren deutschen Patentanmeldung
P 38 07 420 erhalten werden und stehen somit zur Verfü
gung. Avivagen mit einer Viskosität von vorzugsweise
über 2000 cP stehen beispielsweise als Staubbindemittel
auf Mineralölbasis ebenfalls auf dem Markt zur Verfü
gung. Durch die Verwendung besonders dünner Steinwolle
fasern wird deren Sprödigkeit und Biegewiderstand her
abgesetzt, so daß die Fasern leichter von den Nadeln der
Nadelbank mitgenommen und in den Steinwollefilz hinein
gezogen bzw., wenn eine ausreichende große Länge der Fa
sern vorliegt, durch diesen hindurchgezogen werden. Die
Avivage verbessert die Geschmeidigkeit der dünnen Fasern
noch erheblich. Die hohe Viskosität der Avivage, die
bevorzugt in einem Gewichtsanteil des Mittels von we
nigstens 0,05%, bezogen auf das Gewicht des trockenen
Steinwollefilzes, der Steinwolle zugesetzt ist, läßt,
wenn die Obergrenze von 10 000 cP nicht überschritten
wird, überraschend eine Gleitbewegung der von den Nadeln
erfaßten Fasern in ihre Verankerungsposition im Nadel
filz zu, hält aber nach Beendigung der Einwirkung der
Nadeln infolge der hohen Viskosität die Fasern in der
durch den Nadelungsvorgang im Nadelfilz gefundenen Lage.
Zugleich wird der Zusammenhalt zwischen benachbarten
Fasern verbessert und so erreicht, daß die Einwirkung
der Nadeln nicht auf je einen Faden oder ganz wenige
Fäden pro Nadel beschränkt ist, sondern von den unmit
telbar von den Nadeln erfaßten Fäden eine Mitnahme
wirkung auf benachbarte Fäden ausgeht und so die Fe
stigkeit des Nadelfilzes weiter verbessert wird. Wei
terhin erfolgt dadurch eine Ausdehnung der Nadeleinwir
kung auf einen größeren Umgebungsbereich der jeweiligen
Nadel mit der Folge, daß die gesamte Steinwollebahn
trotz der nur punktuellen Einwirkung der Nadeln insge
samt erheblich, beispielsweise auf ein Mehrfaches ver
dichtet wird und mit vergleichsweise hoher Rohdichte wie
ein dickes textiles Tuch ähnlich einer Wolldecke guter
Festigkeit und Handhabbarkeit sowie bestmöglicher Ver
formbarkeit vorliegt.
Es gibt Anwendungsfälle, bei denen die Avivage im Na
delfilz verbleiben soll, insgesamt dann, wenn ihre
Staubbindewirkung für die weitere Handhabung des Nadel
filzes genutzt werden soll. Bei Verwendung besonders
dünner Steinwollefasern und ggfs. einer erhöhten Zu
satzmenge an Avivage ist der so gebildete Nadelfilz für
die weitere Verarbeitung ausreichend stabil und weist
allenfalls ganz geringe Rückfederung auf.
Eine besonders gute Nadelbarkeit einer Filzbahn ergibt
sich gemäß dem Ergebnis durchgeführter Versuche dann,
wenn sie eine hohe Durchstoßkraft gemäß der Prüfmethode
nach Renault aufweist, wie dies in den Ansprüchen 2 und
3 angegeben ist. Filzbahnen einer solchen Durchstoßkraft
weisen nach den vorliegenden Erfahrungen eine Struktur
auf, welche die Vernadelbarkeit begünstigt.
Die Prüfung nach Renault erfolgt in Anlehnung an eine
Methode der Firma Renault. Eine Probe, Format 90 mm ×
90 mm, Flächengewicht 5,0 kg/m2 für lose Wolle und 3,0
kg/m2 für gebundenes Material, wird in einer Vorrichtung
zwischen gelochten Platten eingespannt und dabei auf
eine Dicke von 15 mm zusammengepreßt. Danach wird die
Probe mit einem Stempel von 30 mm Durchmesser und
10 mm/min Prüfgeschwindigkeit durchstoßen, dessen Achse
mit der Achse der beiden Öffnungen in den Platten
fluchtet. Die untere Öffnung hat kreisrunde Form und
einen Durchmesser von im Beispielsfalle 40 µm, so daß
sich ein Spalt zwischen dem Außenumfang des Stempels
und dem Rand der unteren, abstützenden Öffnung von 5 mm
Breite ergibt. Gemessen wird die maximale Durchstoß
kraft.
In besonders bevorzugter Weise ist jedoch gemäß Anspruch
4 vorgesehen, daß die genadelte Filzbahn alsbald nach
ihrer Nadelung mit einer Wärmebehandlung bei einer Tem
peratur zwischen etwa 300°C und 500°C spannungsfrei ge
macht wird. Hierdurch werden die durch den Nadelungs
vorgang und die damit einhergehenden Verformungen von
Fasern in die Fasern eingebrachten Biegespannungen ab
gebaut und so jegliche Rückfederungstendenz der Stein
wollefasern ausgeschaltet. Dabei wird zugleich die Avi
vage ausgetrieben, jedoch wird deren Haltewirkung dann
auch nicht mehr benötigt, da die Rückfederungstendenzen
der Fasern nicht mehr vorliegen.
Gemäß Anspruch 5 erfolgt die Wärmebehandlung bevorzugt
unter Druckbelastung des Nadelfilzes, um beim Austreiben
der Avivage vor dem Spannungsabbau in den Steinwollefa
sern eine Formänderung der Fasern infolge des verblei
benden Rückfederungsvermögens zu vermeiden. Wie ohne
weiteres ersichtlich ist, ist hierfür nur geringer Druck
erforderlich, der ausreicht, die Fasern nach dem Wegfall
der hochviskosen Avivage in ihrer nach dem Nadelungs
vorgang im Nadelfilz eingenommenen Stellung zu halten,
bis die Spannungen abgebaut sind.
Da im Falle einer sogleich nachfolgenden Wärmebehandlung
bzw. einer unmittelbar an den Nadelungsvorgang am Aus
gang der Nadelmaschine einsetzenden Druckbelastung bis
zur Wärmebehandlung die Avivage lediglich für kurze Zeit
eine Rückfederung der Steinwollefasern vermeiden muß,
kann in diesem Fall mit relativ dickeren Steinfasern an
der Obergrenze von 6 µm sowie minimalem Avivagegehalt an
der Untergrenze von 0,05% gearbeitet werden.
Bei Bedarf kann im Anschluß an die Wärmebehandlung gemäß
Anspruch 6 eine Behandlung der Nadelfilzbahn mit einem
üblichen Staubbindemittel erfolgen, um bei der weiteren
Handhabung Staubanfall zu minimieren.
Die Ansprüche 7 bis 9 geben besonders bevorzugte Aviva
gemittel an. Ein Avivagemittel gemäß Anspruch 8 steht
auf dem Markt unter der Bezeichnung "Präparol", und ein
solches gemäß Anspruch 9 unter der Bezeichnung "Kom
pressol" zur Verfügung. Diese Mittel haben eine Visko
sität zwischen 5000 cP und 7000 cP, während sonstige
Staubbindemittel, Schlichten oder ähnliche in der Tex
tilindustrie eingesetzte Stoffe eine Viskosität von le
diglich einigen hundert cP besitzen. "Präparol" oder
"Kompressol" werden in Wasser emulgiert, und diese
Emulsion mit einem Wasseranteil von etwa 90% kann im
Fallschacht unterhalb des Zerfaserungsaggregats auf die
Fasern aufgedüst und so gleichmäßig verteilt eingebracht
werden. Ausgezeichnete Ergebnisse haben sich mit einer
Verwendung dieser Avivagemittel in einer Menge von 0,02
bis 0,8 Gewichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht
der Steinwollebahn, ergeben.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Nadelfilz aus Stein
wolle,
bei dem Steinschmelze wie Basalt, Diabas etc. zer fasert und auf einem Band unter Bildung einer Filz bahn abgelegt wird, und
bei dem die Filzbahn auf einen Bruchteil ihrer ur sprünglichen Dicke verdichtet und einem Nadelvorgang unterzogen wird, wobei die Steinfasern zur Verbes serung ihrer Geschmeidigkeit mit einer Avivage ver sehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steinfasern in der Filzbahn mit geringem Durchmesser, zweckmäßig mit einem Maximum der Häu figkeitsverteilung der Faserdicke unter 6 µm erzeugt werden,
daß als Avivage ein Mittel mit einer hohen Viskosi tät insbesondere zwischen 2000 und 10 000 cP, vor zugsweise zwischen 3000 und 7000 cP verwendet wird, und
daß die Avivage insbesondere mit einer Mindestmenge von 0,05, vorzugsweise 0,4-0,8, und einer Höchstmenge von 5 Gewichtsprozent des Mittels bezogen auf das Gewicht der trockenen Filzbahn zugesetzt wird.
bei dem Steinschmelze wie Basalt, Diabas etc. zer fasert und auf einem Band unter Bildung einer Filz bahn abgelegt wird, und
bei dem die Filzbahn auf einen Bruchteil ihrer ur sprünglichen Dicke verdichtet und einem Nadelvorgang unterzogen wird, wobei die Steinfasern zur Verbes serung ihrer Geschmeidigkeit mit einer Avivage ver sehen sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Steinfasern in der Filzbahn mit geringem Durchmesser, zweckmäßig mit einem Maximum der Häu figkeitsverteilung der Faserdicke unter 6 µm erzeugt werden,
daß als Avivage ein Mittel mit einer hohen Viskosi tät insbesondere zwischen 2000 und 10 000 cP, vor zugsweise zwischen 3000 und 7000 cP verwendet wird, und
daß die Avivage insbesondere mit einer Mindestmenge von 0,05, vorzugsweise 0,4-0,8, und einer Höchstmenge von 5 Gewichtsprozent des Mittels bezogen auf das Gewicht der trockenen Filzbahn zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Filzbahn eine derartige Bahn (ohne Avivage)
verwendet wird, die gemäß der Prüfmethode nach
Renault mit einem freien Ringspalt von 5 mm einer
Durchstoßkraft von mindestens 80 N, vorzugsweise
150-200 N, widersteht.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß für die Filzbahn eine derartige Avivage verwen
det wird, daß diese gemäß der Prüfmethode nach
Renault mit einem freien Ringspalt von 5 mm einer
Durchstoßkraft von mindestens 100 N, vorzugsweise
200-500 N, widersteht.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge
kennzeichnet, daß die genadelte Filzbahn alsbald mit
einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwi
schen etwa 300°C und 500°C spannungsfrei gemacht
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß auf die genadelte Filzbahn bevorzugt unmittelbar
anschließend an den Nadelungsvorgang Druck aufge
bracht wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß der wärmebehandelten Filzbahn ein
Staubbindemittel zugesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß als Avivage ein Mittel auf Mineralölbasis ver
wendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Mittel eine mineralölhaltige Zubereitung von
Alkylphenolpolyglykolethern verwendet wird, die be
zogen auf den Mineralölanteil vorzugsweise etwa 15%
an polyzyklischen Aromaten enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß als Arivage eine Mischung eines aus der Naph
tenfraktion stammenden Mineralöls mit vorzugsweise
etwa 20% überwiegend nichtionischem Emulgator ver
wendet wird.
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