DE4406863A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen einer Substanz in ein Fasermaterial, insbesondere in ein Mineralfasermaterial - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Substanz in ein Fasermaterial, insbesondere in ein Mineralfasermaterial und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung.

Häufig ist es erforderlich, in eine Matte oder ein Fasermaterial, wie insbe­ sondere ein Mineralfasermaterial für Dämmzwecke, Substanzen einzubringen. Die Substanz kann im Hinblick auf verschiedene Aufgaben eingebracht wer­ den. Es kann sich um eine Substanz handeln, die die Fasern schützt. Es kann sich weiterhin um ein Bindemittel handeln, insbesondere im Falle der Herstel­ lung eines Dämmfasermaterials. Obwohl die Erfindung auch zur Einbringung anderer Substanzen als Bindemittel anwendbar ist, wird im Rahmen dieser Be­ schreibung in erster Linie der Fall der Einbringung eines Bindemittels in ein Mineralfasermaterial, insbesondere ein Wärmedämmfasermaterial, erläutert.

Hierbei ist es anzustreben, eine gleichmäßige Einbringung und Verteilung des Bindemittels zu erzielen, d. h. gleichmäßige Verteilung auf die Stellen ge­ genseitiger Berührung, also der Kreuzungspunkte der Mineralfasern, die das Fasermaterial bilden.

Eine gleichmäßige Einbringung erlaubt es, einen guten Zusammenhalt des Endproduktes sicherzustellen und die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, insbesondere das Rückfederungsvermögen nach Kompression zur Wiedererlangung des Wärmedämmvermögens des Produktes zu verbessern.

Verschiedene Techniken, die im Stand der Technik beschrieben sind, er­ lauben die Einbringung eines Bindemittels.

Hierbei ist zu beachten, daß Mineralfasermaterialien aus Mineralfasern gebildet werden, die für gewöhnlich entweder in einem Zerfaserungsprozeß mit einem internen Schleuderverfahren oder in einem Zerfaserungsprozeß mit ei­ nem externen Schleuderverfahren gewonnen werden.

Der Prozeß der Zerfaserung mit einem internen Schleuderverfahren be­ steht aus dem Zuführen des zu zerfasernden Materials im geschmolzenen Zu­ stand ins Zentrum einer Zentrifuge oder eines Zerfaserungsrotors, welcher an seinem Umfang eine Vielzahl von Öffnungen oder Perforationen aufweist, von denen ausgehend Fäden erzeugt werden. Diese Fäden werden anschließend durch eine Hochgeschwindigkeits-Gasströmung ausgezogen und als verfe­ stigte Fasern auf einem Produktionsband abgelegt.

Bei der Zerfaserung mit einem externen Schleuderverfahren wird das zu zerfasernde Material im geschmolzenen Zustand dem äußeren Umfang eines Zerfaserungsrades zugeführt, von dem es sich infolge der Zentrifugalkraft unter Bildung von Fäden löst. Auch hier wirken Gasströmungen am Ausziehen der Fäden mit, welche als verfestigte Fasern auf einem Produktionsband abgelegt werden.

Bei der Zerfaserung mittels internem Schleuderverfahren wird das Bin­ demittel auf die Fasern aufgesprüht, während diese sich auf ihrem Weg zur Ablage auf dem Produktionsband befinden.

Die US-A-2 931 422 zeigt diese Form des Besprühens. Das Bindemittel, welches im allgemeinen ein organisches Polymer ist, wird mittels einer Vorrich­ tung zerstäubt, die im Zentrum des sich unterhalb der Zentrifuge ausbildenden Fasertorus angeordnet ist.

Eine alternativ gezeigte Ausführungsform besteht darin, die Zerstäubung in den Außenbereich des Fasertorus, der sich unterhalb der Zentrifuge ausbil­ det, zu verlegen und somit die Zerstäubung des Bindemittels außerhalb dieses Torus durchzuführen.

Ein Nachteil dieser Zerstäubungstechniken besteht darin, daß sie in einer Zone mit sehr hoher Temperatur ausgeführt werden.

Diese hohe Temperatur bringt den Beginn einer Polymerisation des Bin­ demittels mit sich. Dieses Phänomen hat ein gegenseitiges Anhaften der Fa­ sern zur Folge, welches in diesem Stadium der Herstellung nicht erwünscht ist, da es zu übermäßig hohen Dichten des Fasermaterials und inhomogener Struktur führt. Weiterhin führt die Beaufschlagung mit hohen Temperaturen da­ zu, daß eine Verflüchtigung des Bindemittels begünstigt wird.

Die Lehre der US-A-3 901 675 erlaubt es, diesen Nachteil dadurch zu be­ seitigen, daß die Fasern durch Beaufschlagung mit einem Kühlmedium abge­ kühlt werden, bevor das Bindemittel aufgebracht wird. Dadurch vermeidet man einerseits die verfrühte Polymerisation des Bindemittels und andererseits die Gefahr der Verflüchtigung des Bindemittels in die Atmosphäre. Die zusätzliche Verwendung eines Kühlmediums kann jedoch den Prozeßablauf komplizieren und verteuert die Produktion.

Weitere mit der Technik der Bindemittelzerstäubung verbundene Nach­ teile betreffen die Strähnen oder Büschel von Fasern, die sich beim Durchmi­ schen der Fasern in den turbulenten Strömungen oberhalb des Produktions­ bandes bilden. Es zeigt sich nämlich, daß sich häufig entweder kein Bindemit­ tel auf den Fasern der Strähnen ablegt, oder eine Überdosierung erfolgt d. h. daß sich eine zu große Menge an Bindemittel auf den Strähnen ablegt. Folglich ist im einen oder anderen Fall die Einbringung des Bindemittels nicht zufrie­ denstellend.

Die US-A-2 936 479 offenbart eine weitere Vorgehensweise der Einbrin­ gung des Bindemittels, bei der dieses in Form von Pulver ständig vor der Abla­ ge der Fasern auf dem Produktionsband zwischen die Fasern eingebracht wird. Die mit dieser Prozeßführung erhaltenen Ergebnisse sind im Hinblick auf die Regelmäßigkeit weniger günstig und zeigen die gleichen Nachteile wie bei den vorhergehend zitierten Techniken.

Andererseits bringen diese Techniken einen Schwund der Substanz, z. B. Bindemittel, mit sich, da sich dieses nicht vollständig auf den Fasern ablagert. Dieser Schwund beträgt im Falle von Bindemittel etwa 20% des zerstäubten Bindemittels. Dies ist ein unmittelbarer wirtschaftlicher Nachteil durch Verlust der Substanz.

Überdies wird nicht von den Fasern festgehaltenes Bindemittel durch das perforierte Produktionsband hindurch mit abgesaugt, und ist daher im Produk­ tionsabgas enthalten. Die hierdurch erforderlichen Filtereinrichtungen zur Ver­ meidung eines Ausstoßes der Substanz in die Umgebung erfordern zusätzli­ chen Aufwand. In der Praxis liegt die Menge des zu reinigenden Produktions­ abgases in der Größenordnung von 50 000 m³/h für eine Zerfaserungsmaschi­ ne, so daß eine erhöhte Schadstoffbelastung zu erheblichem Zusatzaufwand führt.

Auch bei Zerfaserung mittels externem Schleuderverfahren wird das Bin­ demittel gleichermaßen in der Regel durch Zerstäubung aufgebracht.

Die EP-0 059 152 offenbart einen solchen Prozeß, in dem die Fasern vor ihrer Ablage auf dem Produktionsband mit dem Bindemittel versehen werden. Hierzu wird das Bindemittel durch Zentrifugieren auf die Fasern aufgeschleu­ dert.

Die hierbei auftretenden Probleme sind im wesentlichen die selben, wie sie bei der internen Zerfaserungstechnik auftreten. Insbesondere sind be­ trächtliche Bindemittelverluste auch hier unvermeidlich.

Die EP-0 170 639 offenbart eine weitere Vorgehensweise der Einbringung des Bindemittels, bei der dieses in Form von Pulver nach der Ablage der Fa­ sern auf dem Produktionsband kontinuierlich auf die Fasern aufgestreut und mittels des Schalldrucks akustischer Einrichtungen in den Filz eingebracht wird. Über eine Sammeleinrichtung für durch den Filz hindurchgefallenes Pul­ ver, die mit Unterdruck arbeitet, kann eine Rückgewinnung erfolgen. Die mit dieser Prozeßführung erhaltenen Ergebnisse sind im Hinblick auf die Regel­ mäßigkeit weniger günstig und zeigen viele der Nachteile wie bei den vorher­ gehend zitierten Techniken. Hinzu kommen der Aufwand und die Störwirkung der intensiven Beschallung.

Die Erfindung hat die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Aufgabe, mit denen eine Substanz, z. B. ein Bindemittel, mit ausreichender Gleichförmigkeit in das Fasermaterial eingebracht werden kann, wobei zugleich die Gefahr des Verlustes eines erheblichen Teiles der Substanz vermindert ist.

Verfahrenstechnisch erfolgt die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Der erfindungsgemäße Prozeß der Einbringung einer Substanz oder einer Mischung von Substanzen in eine Fasermatte oder dgl., insbesondere in ein Mineralfasermaterial, ermöglicht es, die Substanz aerosolförmig, also in Form mikrofeiner flüssiger und/oder fester Tröpfchen bzw. Partikel, in das Faserma­ terial eindringen zu lassen bzw. quer durch das Fasermaterial zu transportieren und zugleich diese Substanz im Fasermaterial gezielt und homogen verteilt durch Filtration an den Fasern niederzuschlagen. Es können ebenso Konden­ sationseffekte auftreten, wenn ein Transportgas in Form eines Dampfes der Substanz eingesetzt wird, oder wenn die Größe der Nebelpartikel so sehr ver­ ringert ist, daß sich ihr Niederschlag weniger nach den Gesetzmäßigkeiten der Filtration als nach denen der Kondensation vollzieht.

Der Gattungsbegriff "Aerosol", der hier in seiner wissenschaftlichen Be­ deutung einer Suspension von festen und/oder flüssigen Partikeln verwendet wird, umfaßt sowohl die suspendierten Partikel wie auch das suspendierende Dispersionsmittel, nämlich das Gas. Zur Bezeichnung von kolloiden Systemen mit genauer definierten Zuständen oder Partikelgrößen kann der Gattungsbe­ griff Aerosol auch durch spezifischere Begriffe ersetzt sein. Für Festkörperpar­ tikel werden die Begriffe "Rauch" und "Staub" im allgemeinen bei Partikelgrö­ ßen im Bereich unterhalb des Mikrometers bis zu sichtbarer Größe bzw. von weniger als 1 µm verwendet. Des weiteren entstehen Räuche durch die Kon­ densation von Dämpfen etc., während Stäube durch die mechanische Zerklei­ nerung eines Ausgangsstoffes, etwa durch Zerdrücken oder Zermahlen, erhal­ ten werden. "Nebel" hingegen bezieht sich ausschließlich auf Aerosole mit flüssigen Partikeln, welche beispielsweise durch Kondensation oder Zerstäu­ ben gebildet sind und Größen im Bereich unterhalb des Mikrometerbereiches bis zu etwa 20 µm aufweisen.

Durch die Einbringung der Substanz oder des Vorläufermaterials als Ne­ bel und/oder Rauch bzw. Staub mit fein dispers verteilten mikrofeinen flüssigen und/oder festen Partikeln mit einer Teilchengröße von weniger als 10 µm, vor­ zugsweise von weniger als 1 µm, ergibt sich der überraschende Effekt, daß die Partikel zwar bereits theoretisch in der Eintrittsebene in das Fasermaterial be­ ginnen, sich an den Fasern anzulagern, zu einem Großteil jedoch tief in das Fasermaterial eindringen und sogar durch dieses hindurchdringen, wobei sich eine relativ homogene Anlagerung der Partikel über die Materialdicke ergibt.

Dieser Effekt tritt bei gröberen Sprühtröpfchen nicht auf; diese lagern sich vielmehr bevorzugt im Eintrittsbereich in das Fasermaterial vollständig ab und dringen nicht in ausreichender Menge tief in das Material ein sowie sogar durch das Material hindurch. Die Gründe für dieses andersartige Verhalten der fein dispers verteilten mikrofeinen Partikel sind noch nicht vollständig erforscht. Es scheint jedoch so zu sein, daß die Teilchengröße unterhalb von 10 µm, ins­ besondere unterhalb noch von 1 µm zu einer solchen Verminderung der Träg­ heitskräfte der Partikel gegenüber den von der umgebenden Strömung angrei­ fenden Kräften führt, daß die Partikel in der Lage sind, der Strömung auch um Biegungen herum gut zu folgen. Auf diese Weise werden viele mikrofeine Par­ tikel mit der Strömung um Fasern herumgeführt, anstatt aus der Strömungsbie­ gung auf die Faser auszentrifugiert zu werden. Andererseits ist aber noch eine ausreichende Masse vorhanden, um überhaupt eine trägheitsbedingte seitliche Relativbewegung zwischen den Partikeln und einer bestimmten Strömungslinie zuzulassen, so daß einige der mikrofeinen Partikel doch auf Fasern auftreffen und dort anhaften.

Da die Partikeldurchmesser eine gewisse Streubreite um die durch­ schnittliche Partikelgröße herum aufweisen, liegen stets etwas unterschiedliche Partikelgrößen im dispergierten Bestandteil des Nebels bzw. Rauches oder Staubes vor, wobei die gröberen Partikel bevorzugt im Eingangsbereich des Fasermaterials und die feineren Partikel eher bevorzugt tief im Fasermaterial oder im Bereich der gegenüberliegenden Seite ausgefiltert werden, so daß sich eine gewünschte Verteilung ergibt.

Da die Substanz oder ein entsprechendes Vorläuferprodukt hiervon, wel­ ches letztlich in die Substanz umgewandelt wird, nicht zusammen mit großen Mengen zu entsorgenden Abgases vorliegt bereitet eine Rückgewinnung der nicht an den Fasern niedergeschlagenen Substanz oder ihres Vorläufermate­ rials keine Probleme. Im einfachsten Fall kann aus dem Fasermaterial austre­ tende Substanz wieder dem Substanzvorrat zugeführt und mit diesem erneut in die Aerosolform überführt werden. Damit können Verluste an Substanz gänz­ lich vermieden werden.

Anstelle eines Aerosols der einzubringenden Substanz selbst - beispiels­ weise des Bindemittels - kann auch ein Vorläufermaterial verwendet werden, wenn dies sich etwa aus Gründen der Verfahrensführung anbietet, oder aber erforderlich ist, da die Substanz selbst nicht in eine nutzbare Aerosolform überführt werden kann.

Das Verfahren kann insbesondere bei hoher Partikelkonzentration zweckmäßig so geführt werden, daß die Substanz lediglich zu einem Teil an den Fasern des Fasermaterials durch Filtration und/oder Kondensation nieder­ geschlagen wird. Damit kann ausreichend Restsubstanz in der aus dem Fa­ sermaterial austretenden Aerosolströmung verbleiben, die rückgewonnen wer­ den kann. Diese Arbeit sozusagen mit Substanzüberschuß erleichtert eine gute Steuerung bzw. Regelung des Prozesses.

Sofern als Substanz Bindemittel eingebracht werden soll, besteht dessen Funktion darin, einander kreuzende Fasern an ihren Kreuzungspunkten anein­ anderzuheften, während der Faserkörper zwischen derartigen Kreuzungspunk­ ten von Bindemittel freibleiben kann. In einem solchen Falle ist es also von be­ sonderem Interesse, ein Bindemittel zu verwenden, welches das Fasermaterial nicht gleichförmig beaufschlagt, z. B. filmbildend benetzt, sondern sich bevor­ zugt an den Kreuzungspunkten anlagert. Im Falle einer Einbringung des Bin­ demittels in Tröpfchenform sollten sich somit die mikrofeinen Tröpfchen unter Beibehaltung einer annähernden Kugelform auf der Faseroberfläche an lagern, statt einen Oberflächenfilm zu bilden.

Diese Anlagerung bevorzugt an Kreuzungspunkten scheint bei in Tröpf­ chenform vorliegender Substanz dadurch weiter unterstützt zu werden, daß ein Kreuzungspunkt oder eine eng benachbarte Partie zwischen zwei Fasern auch unter dem Gesichtspunkt der Minimierung der Oberflächenspannung bei gleichzeitiger Berührung beider Faseroberflächen eine bevorzugte Position für ein Bindemitteltröpfchen ist. Auch von daher scheint somit eine spontane Posi­ tionierung von Bindemitteltröpfchen an den Kreuzungsstellen zwischen einan­ der annähernden oder berührenden Fasern begünstigt zu werden.

Im Falle der Einbringung anderer Substanzen, beispielsweise zum Schutz der Fasern, kann es hingegen geboten sein, das Material der Fasern benet­ zende, filmbildende Substanzen zu verwenden, deren mikrofeine Tröpfchen sich bei der Filtration in einem die Fasern einhüllenden Film an den Fasern anlagern und so auch den Bereich zwischen den Kreuzungspunkten benetzen. Dabei kann es auch von Vorteil sein, die Substanz in Form von Stäuben oder Räuchen einzubringen, deren dispergierte Bestandteile mikrofeine, feste Parti­ kel der Substanz sind. Beim Eindringen bzw. beim Durchdringen des Faserma­ terials folgen die mikrofeinen, festen Partikel der Strömung des Transportgases und werden in Bereichen der Umströmung von Fasern infolge der Strömungs­ krümmung auszentrifugiert und an den Fasern durch Filtration abgelagert. Um deren Haften an den Fasern zu verbessern, kann vorher oder im Zuge des gleichen Verfahrensschrittes ein Haftvermittler z. B. in Form eines Dampfes durch Kondensation auf die Fasern aufgebracht werden, wie dies in der Pa­ tentanmeldung PCT/EP93/03653 vorgeschlagen ist.

Grundsätzlich können beliebig feine Partikel verwendet werden. Im Falle mikrofeiner Tröpfchen wird bei extrem geringer Partikelgröße, etwa im Bereich einiger weniger Moleküle, ein kondensationsähnlicher Vorgang beim Nieder­ schlag eine Rolle spielen. Dabei findet eine gegenseitige Anlagerung der fei­ nen Partikel zur Bildung einer größeren Molekülanhäufung insbesondere im Anschluß an den Niederschlag statt. Im Extremfall kann das Aerosol eine dampfähnliche Form oder gar Dampfform erhalten, wobei jedes Partikel im Grenzfall aus nur einem Molekül besteht. Es treten dann die Kondensations­ vorgänge auf, wie sie in der älteren Anmeldung PCT/EP93/03653 im einzelnen beschrieben sind, auf die wegen weiterer Einzelheiten insoweit mithin vollin­ haltlich verwiesen werden kann. Bei nur dampfähnlicher Form des Aerosols mit einer Mehrzahl von Molekülen pro Partikel dürften Mischformen aus Konden­ sation und Filtration auftreten.

Wenn ausgeprägte Kondensationsvorgänge vermieden werden sollen, al­ so im wesentlichen ein Niederschlag nur durch Filtration stattfinden soll, so sollte die Teilchengröße gemäß Anspruch 2 mehr als 0,1 µm betragen. Partikel einer Teilchengröße unter 0,1 µm sind schwierig auszufiltrieren, da Relativbe­ wegungen dieser Teilchen zur umgebenden Trägerluftströmung im wesentli­ chen nur durch die Brown′sche Molekularbewegung hervorgerufen werden, während Auszentrifugiervorgänge praktisch nicht mehr stattfinden.

Gemäß Anspruch 3 ist das Transportgas der Dampf der Substanz selbst. Dabei kann aus einem Substanzvorrat eine bestimmte Menge der Substanz entnommen und in die gasförmige Phase überführt werden, die dann als Transportgas für die mikrofeinen Partikel verwendet werden kann. Aus dem Substanzvorrat kann weiter eine gewisse Menge an Substanz entnommen und in flüssiger Form zu Tropfen zerstäubt werden, die von der gasförmigen Sub­ stanz transportiert werden können. Durch die Zufuhr von Wärmeenergie aus dem Gas wird der Durchmesser der Tropfen durch Verdampfung eines Teiles der Tropfenflüssigkeit an der Tropfenoberfläche auf einen gewünschten Durch­ messer reduziert werden, bis schließlich mikrofeine Tröpfchen der Substanz in einer fein dispersen Verteilung in der gasförmigen Substanz vorliegen und in das Fasermaterial eingeleitet werden können. Es erfolgt dann eine Filtration der Tröpfchen und eine - bevorzugt lediglich teilweise - Kondensation der Substanz aus der Dampfphase, wie dies in der älteren Patentanmeldung PCT/EP93/03653 vorgeschlagen ist.

Gemäß Anspruch 4 ist bevorzugt, daß die Temperatur der gasförmigen Substanz beim Inkontaktbringen mit den Fasern die Siedepunktstemperatur der Substanz nicht übersteigt. Damit wird gemäß der Aerosol-Thermodynamik ge­ währleistet, daß der Tröpfchendurchmesser nicht durch Verdampfung von Tropfenflüssigkeit an der Tropfenoberfläche verkleinert wird, da dies zu einer unerwünschten Verminderung der Einbringung der Substanz in das Faserma­ terial führen kann, wenn der durchschnittliche Tröpfchendurchmesser in den Bereich der Brown′schen Molekularbewegung absinkt.

Würde der Tröpfchendurchmesser infolge zusätzlicher Zufuhr von Wär­ meenergie durch Verdampfung jedoch noch weiter reduziert werden, bis in den Bereich von wenigen Ångström-Einheiten, könnte eine Einbringung der Sub­ stanz in dampfförmiger oder quasi-dampfförmiger Phase erfolgen, die dann durch Kondensation an den Fasern niedergeschlagen werden kann, wie dies in der älteren Patentanmeldung PCT/EP93/03653 vorgeschlagen ist, auf die we­ gen weiterer Einzelheiten insoweit ausdrücklich vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Wenn gemäß Anspruch 5 als Transportgas ein Inertgas verwendet wird um die als fein dispers verteilte Partikel vorliegende Substanz (worunter im fol­ genden immer auch eine mögliche Vorläufersubstanz sowie ein Gemisch ein­ zelner Substanzen verstanden werden soll) in das Fasermaterial einzubringen, so können sich hierdurch Vorteile für die Verfahrensführung ergeben. So ist etwa die Aufrechterhaltung einer definierten Strömung mit definierter Teilchen­ größe einfacher und sicherer möglich, wenn ein inertes, d. h. nicht-kondensie­ rendes und daher im Prozeß stabiles Transportgas benützt wird. Eine gleich­ mäßige Verteilung der Anlagerung der Partikel durch Filtration insbesondere auch in größerem Abstand von der Eintrittsfläche ist durch die Inertgasströ­ mung erleichtert.

Gemäß Anspruch 6 ist daher bevorzugt, daß der Nebel beim Inkontakt­ bringen mit den Fasern des Fasermaterials bei einer Temperatur gehalten wird, welche die Taupunktstemperatur einer aus der Substanz bzw. deren Vorläu­ fermaterial und dem Transportgas gebildeten polynären Gasmischung nicht überschreitet. Damit ist gewährleistet, daß der Tröpfchendurchmesser ein ge­ wünschtes Maß nicht unterschreitet und keine Abtrocknung ausfiltrierter Nebel­ tröpfchen erfolgt, während noch die Einbringung der Substanz in das Faserma­ terial erfolgt.

Gemäß Anspruch 7 ist das Transportgas Luft, in der die Partikel der Sub­ stanz nach erfolgter Zumischung fein dispers verteilt vorliegen können. Da Luft in dem Sinne Inertgas ist, daß sie bei den in Rede stehenden Zuständen bzw. bei der Einbringung von Wärmeenergie selbst nicht ihren gasförmigen Zustand ändert, vereinfacht die überdies kostengünstige Verwendung von Luft als Transportgas die Verfahrensführung ganz erheblich.

Durch die Maßnahmen des Anspruchs 8 können auf vergleichsweise einfache Art und Weise die gewünschten mikrofeinen Tröpfchen mit bestimmter durchschnittlicher Teilchengröße erzeugt werden.

Die Strömung des Aerosols erfolgt gemäß Anspruch 9 bevorzugt durch eine erzwungene Strömung. Auf diese Weise ist im Gegensatz zu natürlicher, thermischer Strömung, die üblicherweise Strömungsgeschwindigkeiten um 1 mm/s aufweist, eine definierte und reproduzierbare Strömungscharakteristik erzielbar und aufrechterhaltbar. Weiter können bei Bedarf problemlos Strö­ mungsgeschwindigkeiten von 0,3 bis 0,5 m/s eingestellt werden, vorzugsweise jedoch nicht über 1,5 bis 2 m/s.

Gemäß Anspruch 10 wird als Vorläufermaterial ein Monomer oder ein Vorpolymer in Lösung wie ein Phenolharz verwendet, das während oder nach seiner Einbringung in das Fasermaterial polymerisiert wird. Dies ist insbeson­ dere im Falle der Verwendung der Substanz als Bindemittel vorteilhaft, da das Bindemittel in der Regel eine hochmolekulare organische Verbindung ist, die nach vollständiger Polymerisation nicht in einen nutzbaren Nebel überführt werden kann. Auf diese Weise gelingt somit die Einführung des Bindemittels durch das erfindungsgemäße Verfahren, obwohl das Bindemittel selbst für das Verfahren unzugänglich sein kann.

Gemäß Anspruch 11 erfolgt die Einbringung der Substanz in das Faser­ material, solange dieses noch auf dem Produktionsband vorliegt. Dies bedeu­ tet, daß die Einbringung der Substanz in ein an der Behandlungsstelle vorbei­ bewegtes Fasermaterial erfolgen muß, bevor die Aushärtung des Bindemittels z. B. im Tunnelofen erfolgt. Dabei ist darauf zu achten, daß die Länge der Be­ handlungszone mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Fasermaterials und der Strömungsgeschwindigkeit der Substanz so korreliert wird, daß eine vollstän­ dige Durchdringung der gesamten Höhe oder Dicke des Fasermaterials mit der Aerosolströmung erfolgen kann, bevor das Fasermaterial die Behandlungszo­ ne, in der es der Aerosolströmung ausgesetzt ist, wieder verläßt. Soweit sich hierdurch bei geringen Gasgeschwindigkeiten und/oder hohen Produktdicken zu geringe Produktionsgeschwindigkeiten ergeben, kann diesen durch eine Verlängerung der Behandlungszone entgegengewirkt werden.

Auch Fasermaterial, welches zur Herstellung von Formteilen wie etwa Rohrschalen vorgesehen ist, kann auf diese Weise auf dem Produktionsband behandelt werden, muß jedoch vor der Aushärtung des Bindemittels in die ge­ wünschte Form gebracht werden, was in der Regel auf dem Produktionsband nicht möglich ist. In vielen Fällen wird der kontinuierliche Produktionsvorgang für die Herstellung von Formteilen somit vor dem Tunnelofen unterbrochen, das Vliesmaterial zu einem anderen Herstellungsort für die Formteile transportiert und dort entsprechend weiterverarbeitet. Dies kann - auch bei langer Unterbre­ chung der Produktion vor dem Aushärten - auch mit bereits mit Bindemittel ver­ sehenem Rohmaterial erfolgen.

Gemäß Anspruch 12 ist jedoch bevorzugt, das Rohmaterial in einem sol­ chen Falle ohne Bindemittel zur Weiterverarbeitungsstelle zu bringen, und erst dort mit Bindemittel oder dgl. zu versehen. Dies kann erfindungsgemäß da­ durch erfolgen, daß die für die Herstellung der Formteile vorgesehenen Roh­ materialteile ruhend vom Aerosol durchströmt werden, und die Substanz dabei durch die Fasern ausgefiltert wird. Dabei ergibt sich der Vorteil der einfacheren verfahrenstechnischen Beherrschung einer Durchströmung eines ruhenden Fasermaterials. Bei Bedarf kann somit auf diese Weise eine sehr große Menge an Substanz in das zur Herstellung von Formteilen bestimmte Fasermaterial eingebracht werden.

Gemäß Anspruch 13 kann es vorteilhaft sein, wenn die Durchströmungs­ richtung des Fasermaterials möglicherweise wiederholt gewechselt wird. Hier­ durch wird erreicht daß beide Großflächen des Fasermaterials frischem Aero­ sol ausgesetzt werden und somit schnell und intensiv durch Filtration und/oder Kondensation befeuchtet werden, anstelle einer Durchströmung nur von einer Seite her, bei der zunächst an Partikeln mehr oder weniger stark verarmte Ae­ rosolmengen den Bereich der gegenüberliegenden Fasermaterialfläche errei­ chen. Dadurch läßt sich bei Bedarf eine weiter verbesserte Homogenisierung des Substanzeintrags über die Höhe oder Dicke des Fasermaterials erzielen. Weiterhin kann sich eine Beschleunigung des Eindringens dadurch ergeben, daß die partikelförmige Substanz, also das Aerosol, von einer Seite her nicht vollständig die Höhe oder Dicke des Fasermaterials durchdringen muß, um die Substanz auch im Bereich der gegenüberliegenden Großfläche einzubringen, sondern daß gegebenenfalls relativ kurze Aerosolstöße von beiden Seiten her genügen. Dies insbesondere dann, wenn die einzubringende Substanz nach ihrer Natur vor allem im Bereich der Großflächen konzentriert werden muß, und im Inneren des Fasermaterials nicht in gleicher Konzentration benötigt wird.

Dabei ist gemäß Anspruch 14 zwischen wenigstens einzelnen der Umkeh­ rungen eine zusätzliche Behandlung vorgesehen. Dadurch kann beispielsweise im Falle einer Kühlbehandlung vorteilhaft Wärmeenergie, die von der einge­ brachten Aerosolströmung gegebenenfalls an die Fasern abgeführt wurde und damit zur Erwärmung des Fasermaterials geführt hat, wieder dem Fasermate­ rial entnommen werden, um eine mögliche unerwünschte Verdampfung der eingetragenen Substanz zu verhindern.

Vorrichtungstechnisch wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 15 gelöst.

Danach wird in einer ersten Einrichtung ein Aerosol erzeugt, welches sodann in einer weiteren Einrichtung dem Fasermaterial zugeführt und in die­ ses eingeführt wird.

Somit kann das Aerosol vorteilhaft zuerst in der Erzeugungseinrichtung bei seiner Herstellung entsprechend den Anforderungen an die durchschnittli­ che Teilchengrößenverteilung, die Stoffeigenschaften der Teilchen oder ihre Konsistenz konfiguriert werden, ohne dabei bereits mit den speziellen Schwie­ rigkeiten der Einbringung des Aerosols konfrontiert zu sein. Danach kann das derart konfigurierte Aerosol in das Fasermaterial eingebracht werden unter Berücksichtigung seiner spezifischen Ausbildung und der speziellen strö­ mungstechnischen Bedingungen.

Gemäß Anspruch 16 weist die Erzeugungseinrichtung einen Zerstäuber zur Erzeugung von Tröpfchen aus der flüssigen Substanz, einen Zumischer zur Zuführung von Transportgas zur Erzeugung des Aerosols in Nebelform, beste­ hend aus dem Transportgas und den Tröpfchen der Substanz, und eine Ein­ richtung zur Verminderung der Tröpfchengröße vor der Einleitung des Nebels in das Fasermaterial auf. Die Erzeugung von Tröpfchen aus der flüssigen Substanz mit Hilfe des Zerstäubers ermöglicht die Überführung der flüssigen Substanz in eine Form, in der die flüssige Substanz als dispergierte Bestand­ teile im kolloiden System Nebel enthalten sein kann. Die Strömung des Trans­ portgases kann damit vorteilhaft als Trägerströmung für die flüssige Substanz genutzt werden. Der Zumischer dient hierbei zur geregelten Einbringung der erzeugten Tröpfchen in die Transportgasströmung. Dabei kann bereits eine erste Verminderung der Tröpfchengröße durch Tröpfchenselektion erfolgen, indem die Strömungsrichtung der einzubringenden Tröpfchen im Bezug auf die Strömungsrichtung des Transportgases variiert wird. Bei einer Einbringung der Tröpfchen parallel zur Transportgasströmung nehmen die Tröpfchen nach einer kurzen Verzögerungszeit die Strömungsgeschwindigkeit der Transport­ gasströmung an, wobei die Stromfäden der Tröpfchen ausgehend vom Zumi­ scher weitgehend homogen bzw. parallel in der Transportgasströmung verteilt sein können. Werden jedoch die Tröpfchen beispielsweise senkrecht zur Strö­ mung des Transportgases eingebracht, so kann in Abhängigkeit der Tröpf­ chengröße und der davon abhängigen Verzögerungszeit, bis die unterschied­ lich großen Tröpfchen die Strömungsgeschwindigkeit des Transportgases angenommen haben, ein Auffächern der Stromfäden und damit auch der Tröpf­ chen über der Transportgasströmung erfolgen. Damit besteht die Möglichkeit, Tröpfchen einer bestimmten Tröpfchengröße im Sinne einer Tröpfchengrößen­ verminderung selektiv zu entfernen. Die Verminderung der Tröpfchengröße vor der Einleitung des Nebels in das Fasermaterial stellt sicher, daß nur Tröpfchen der gewünschten Teilchengröße in das Fasermaterial eingebracht werden, damit diese möglichst tief und homogen in das Fasermaterial eindringen bzw. dieses durchdringen können und sich durch Filtration und/oder Kondensation an den Fasern anlagern können.

Erzeugt der Zerstäuber gemäß Anspruch 17 Tröpfchen unterschiedlicher Größe, so kann zunächst vorteilhaft eine große Bandbreite von durchschnitt­ lichen Tröpfchengrößen verwendet werden. Die jeweilige Selektion der gewünschten Tröpfchengrößen erfolgt vorteilhaft durch eine Ausfilterung bzw. vorzugsweise durch Zentrifugieren der unerwünschten groben Tröpfchen. Die Auszentrifugierung birgt den Vorteil, daß die auszentrifugierten groben Tröpf­ chen an der Leitungswand in Form einer Rückströmung zurückfließen können und damit eine Rückgewinnung der auszentrifugierten flüssigen Substanz möglich ist. Beim Auszentrifugieren kann vorteilhaft der Zusammenhang genutzt werden, daß in Abhängigkeit der Strömungsgeschwindigkeit der Tröpf­ chen und in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Größe unterschiedliche Radien des Leitungsbogens, gemäß Anspruch 18, noch von Tröpfchen unterhalb einer bestimmten Tröpfchengröße durchströmt werden bzw. überhalb einer bestimm­ ten Tröpfchengröße diese auszentrifugiert werden. Auf diese Weise kann eine sehr genaue Differenzierung der gewünschten Tröpfchengrößen erfolgen. Eine weitere Möglichkeit der Verminderung der Tröpfchengröße ist das Ausfiltern unter Verwendung eines Filters. Dabei werden oberhalb einer bestimmten Grenztröpfchengröße alle Tröpfchen durch das Filter aus der Nebelströmung ausgefiltert. Um aus einer durch den Zerstäuber erzeugten inhomogenen durchschnittlichen Tröpfchengrößenverteilung die gewünschten Tröpfchengrö­ ßen unter Berücksichtigung der jeweiligen strömungstechnischen Randbedin­ gungen gezielt auswählen zu können, ist es gegebenenfalls erforderlich, eine Kombination von Einrichtungen zum Auszentrifugieren bzw. Ausfiltern einzu­ setzen.

Ist zur Einbringung in das Fasermaterial nur eine sehr schmale Band­ breite von durchschnittlichen Tröpfchengrößen erforderlich oder gewünscht, so kann gemäß Anspruch 19 ein Zerstäuber Tröpfchen weitgehend gleicher Größe erzeugen. Hierbei dient eine Verminderung der erzeugten Tröpfchen­ größen dazu, die gegebenenfalls noch nicht herstellbare, aber gewünschte Tröpfchengröße von mikrofeinen Tröpfchen zunächst durch Erzeugung von gröberen, weitgehend gleich großen Tröpfchen zu ermöglichen, indem diese dann auf den gewünschten Durchmesser von mikrofeinen Tröpfchen reduziert werden. Die Verminderung der Tröpfchengröße kann hierbei vorteilhaft durch Verdampfung der überschüssigen Masse des jeweiligen groben Tröpfchens erfolgen, bis das verdampfende grobe Tröpfchen auf die gewünschte Tröpf­ chengröße reduziert ist. Die Verdampfung der groben Tröpfchen kann bei- spielsweise unter Zuhilfenahme einer Wärmezuführeinrichtung erfolgen. Als Wärmezuführeinrichtung können hierbei beispielsweise eine Heizspirale, ein Infrarotstrahler oder andere geeignete Wärmequellen dienen. Die vom Zer­ stäuber erzeugte durchschnittliche Tröpfchengrößenverteilung, die bereits eine sehr schmale Bandbreite aufweist, kann in ihrer Bandbreite noch weiter redu­ ziert werden, indem zunächst ein Auszentrifugieren oder Ausfiltern der Tröpf­ chen oberhalb oder unterhalb des gewünschten Grenzdurchmessers erfolgt. Das dann anschließende Verdampfen der in der Strömung verbliebenen Tröpf­ chen kann somit sehr präzise ausgeführt werden, da nur noch Tröpfchen einer eng begrenzten und recht genau definierten Tröpfchengrößenverteilung zu verdampfen sind, wodurch eine durchschnittliche Tröpfchengrößenverteilung erzielbar ist, die weitestgehend den Erfordernissen zur Einbringung der flüssi­ gen Substanz in das Fasermaterial gerecht werden kann.

Gemäß Anspruch 20 weist der Zumischer eine Leitung zur Zuführung des Transportgases auf, in der der Zerstäuber angeordnet ist, wodurch vorteilhaft erreicht wird, daß die erzeugten Tröpfchen direkt in die Strömung des Trans­ portgases eingebracht werden können, ohne unnötig viele zusätzliche Einrich­ tungen verwenden zu müssen. Dabei ergibt sich ein weiterer Vorteil dadurch daß die erzeugten Tröpfchen von der Strömung direkt nach ihrer Erzeugung umschlossen sind und von der Transportgasströmung mitgerissen werden kön­ nen. Damit ist gewährleistet, daß die Verzögerungszeit, bis die Tröpfchen die Geschwindigkeit der Transportgasströmung angenommen haben, möglichst klein gehalten werden kann. Bei der Ausgestaltung des Zerstäubers kann dadurch der Entwicklungsschwerpunkt auf die Erzeugung von mikrofeinen Tröpfchen gelegt werden, ohne die Probleme der Beschleunigung und des Transports solcher Teilchen berücksichtigen zu müssen.

Die Erzeugungseinrichtung gemäß Anspruch 21 weist eine Einrichtung zur Erzeugung des Dampfes der einzubringenden Substanz, und eine Einrich­ tung zur Abkühlung des Dampfes zur Erzeugung des Aerosols in Form eines Nebels durch Kondensation eines Teils des Dampfes auf. Hierbei wird das Konzept der Erzeugung und Verwendung eines Dampfes der Substanz, wie dies in der älteren Patentanmeldung PCT/EP93/03653 vorgeschlagen ist, auf die wegen weiterer Einzelheiten insoweit ausdrücklich vollinhaltlich Bezug genommen wird, vorteilhaft weitergestaltet. Der erzeugte Dampf bzw. ein Teil des Dampfes kann durch Kondensation in die Tröpfchenform überführt werden, wobei der restliche, nicht kondensierte Dampf gleichzeitig als Transportgas für durch die Kondensation entstandene Tröpfchen dient. Die Herstellung von Tröpfchen aus dem Dampf der Substanz durch dessen Kondensation birgt den weiteren Vorteil, daß somit eine durchschnittliche Tröpfchengrößenverteilung von besonders kleinen mikrofeinen Tröpfchen erzielt werden kann. Dies ermöglicht eine weitestgehend homogene Einbringung bzw. anschließende Ablagerung durch Filtration und Kondensation der einzubringenden Substanz in das Fasermaterial.

Weist die Erzeugungseinrichtung gemäß Anspruch 22 einen Zerstäuber zur Erzeugung von mikroskopisch feinen, festen Partikeln aus der Substanz und einen Zumischer zur Zuführung des Transportgases zur Erzeugung eines Staubes, bestehend aus dem Transportgas und den mikroskopisch feinen fe­ sten Partikeln der Substanz, auf, ist es vorteilhaft möglich, die einzubringende Substanz in Form eines Staubes oder Rauches in das Fasermaterial durch Fil­ tration einzubringen. Der Zumischer kann beispielsweise über eine weitere Zuführeinrichtung verfügen, mit der es möglich ist, dem erzeugten Luft/Substanz-Staub eine zusätzliche Transportgasströmung, beispielsweise zur weiteren Beschleunigung der festen Partikel, beizumischen. Dem erzeug­ ten Luft/Substanz-Staub kann auf diese Weise weiterhin zusätzlich Dampf der verwendeten Substanz oder einer weiteren Substanz zugeführt werden, um somit ein möglicherweise gewünschtes Luft/Staub/Dampf-Gemisch in das Fasermaterial einbringen zu können.

Gemäß Anspruch 23 weist die Einleitungseinrichtung Mittel zur Erzeu­ gung eines Druckabfalls über das Fasermaterial auf. Dadurch kann das Aero­ sol mit einer vorbestimmten Durchlaßmenge in das Fasermaterial eingeleitet werden. Weiterhin ist eine sichere Aufrechterhaltung einer vordefinierten Strö­ mungsgeschwindigkeit des Aerosols gewährleistet.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Anlage zur Veran­ schaulichung des Verfahrensablaufs beim Herstellen eines mikrofeinen Nebels und bei dessen Einbringung von einer Seite in das Fasermaterial, sowie bei der Rückgewinnung der Substanz stromab des Fasermaterials;

Fig. 2 in einer Darstellung ähnlich Fig. 1 die Einbringung eines mikrofei­ nen Nebels von beiden Seiten in das Fasermaterial, sowie die beidseitige Rückgewinnung der Substanz stromab des Fasermaterials;

Fig. 3 in einer Darstellung ähnlich Fig. 1 und Fig. 2 eine Anlage mit einer zusätzlichen Behandlungseinrichtung zwischen zwei Behandlungsstationen;

Fig. 4 eine schematisch vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform des Anlagenteiles zum Herstellen eines mikrofeinen Nebels und zu dessen Einbringung von einer Seite in das Fasermaterial, sowie die Rückgewinnung der Substanz stromab des Fasermaterials;

Fig. 5 in einer schematisch vereinfachten Darstellung ähnlich Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des Anlagenteiles zum Herstellen eines mikrofeinen Nebels

Fig. 6 in einer schematisch vereinfachten Darstellung ähnlich Fig. 4 und Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Anlagenteiles zum Herstellen eines mi­ krofeinen Nebels;

Fig. 7 in einer schematisch vereinfachten Darstellung ähnlich Fig. 4 bis Fig. 6 eine weitere Ausführungsform des Anlagenteiles zum Herstellen eines mikrofeinen Staubes oder Rauches.

Im in Fig. 1 bis Fig. 3 veranschaulichten Beispielsfalle soll ein Bindemittel in Form eines Monomers als Vorläufermaterial oder ein Vorpolymer in Lösung wie ein Phenolharz in ein Mineralfasermaterial eingebracht und dessen Filtrati­ on und/oder Kondensation an den Fasern im Fasermaterial ermöglicht werden.

Ein Behälter 1 weist einen unteren Abschnitt 1a auf, in dem sich ein flüs­ siges Monomer oder Vorpolymer 2 befindet, welches mit Hilfe einer dem Behäl­ ter 1 nachgeordneten Pumpe 3 einen sich anschließenden Zerstäuber 4 durchströmt. Der Zerstäuber 4 erzeugt aus dem flüssigen Monomer oder Vor­ polymer 2 durch Tropfenbildung einen Grobpartikelstrom 7a.

In Durchflußrichtung des Monomers oder Vorpolymers 2 stromab des Zerstäubers 4 ist ein Erhitzer 5 vorgesehen, dessen Auslaß in eine Leitung 7 zu einem Zumischer 8 in eine Leitung 15 mündet. Weiterhin ist im Erhitzer 5 eine Wärmequelle 6 vorgesehen, um Wärmeenergie in den durch den Zer­ stäuber 4 erzeugten Grobpartikelstrom 7a einzukoppeln und einen Feinparti­ kelstrom 7b zu bilden.

Der Behälter 1, die Pumpe 3, der Zerstäuber 4, der Erhitzer 5, die Leitung 7 und der Zumischer 8 bilden einen ersten Teilkreislauf A für das Monomer 2.

Eine Filtereinrichtung 12 ist in einem oberen Ausgang 13 des Behälters 1 angebracht. Durch diesen verläßt ein Gasgemisch 14 den Behälter 1. Das Gasgemisch 14 ist Luft 11 mit einem geringen Anteil an Dampf des Monomers.

An dem oberen Ausgang 13 des Behälters 1 schließt sich nach der Fil­ tereinrichtung 12 eine Leitung 15 an, die das Gasgemisch 14 einer Behand­ lungsstation 16 für ein Fasermaterial 17 zuführt. Vor der Behandlungsstation 16 mündet in die Leitung 15 der Zumischer 8, der den Feinpartikelstrom 7b dem Gasgemisch 14 zuführt und dadurch den Nebel 14a erzeugt, dessen dis­ pergierter Anteil die fein dispers verteilten Tröpfchen bzw. Partikel des Mono­ mers 2 aus dem Feinpartikelstrom 7b sind.

Die Behandlungsstation 16 besteht im wesentlichen aus einer Zuführung 18 für den in der Leitung 15 herangeführten Nebel 14a, einer Auflage 19 für das Fasermaterial 17 und einem Abzug 20, der mit einer äußeren Wärmedäm­ mung 21 versehen ist. Die Auflage 19 weist eine Auflagefläche 19a auf, auf der das Fasermaterial 17 aufliegt und durch die hindurch der Nebel 14a strömen kann, und eine gasundurchlässige Fläche 19b, welche die Auflagefläche 19a umgibt, um eine Kurzschlußströmung des Nebels unter Umgehung des Faser­ materials auszuschließen.

Der Nebel 14a durchquert das Fasermaterial 17 infolge der erzwungenen Strömung, und die mikroskopisch feinen Tröpfchen bzw. Partikel des Mono­ mers 2 werden während des Durchgangs an den Fasern durch Filtration abge­ lagert und/oder beim Kontakt mit den Fasern infolge des Temperaturgefälles vom Nebel 14a zum Fasermaterial 17 an den Fasern herauskondensiert.

Beim Austritt aus dem Fasermaterial 17 wird der an mikroskopisch feinen Partikeln des Monomers 2 und/oder Dampf des Monomers verarmte Nebel im Abzug 20 wiedergewonnen und durch eine Leitung 22 zum Behälter 1 geleitet. Dabei gewährleistet die Wärmedämmung 21, daß mögliche Wärmeverluste im Abzug 20 so gering wie möglich gehalten werden, um ein Kondensieren des restlichen Monomers 2 an der Innenseite des Abzugs 20 und damit ein Herab­ tropfen von flüssigem Monomer 2 auf das Fasermaterial 17 zu verhindern. Zweckmäßig ist die Leitung 22 in Strömungsrichtung nach unten geneigt und verbindet den Abzug 20 mit der Saugleitung 10.

Stromauf der Einmündung der Leitung 22 in die Saugleitung 10 ist in der Saugleitung 10 eine Drosselvorrichtung 23 angeordnet. Die Drosselvorrichtung 23 begrenzt den Zustrom von Luft 11 zum Behälter 1 und dient so zur Aufrecht­ erhaltung eines gewünscht hohen Unterdruckes in der Saugleitung 10.

Der Behälter 1, die Filtereinrichtung 12, die Leitung 15, der Zumischer 8 die Behandlungsstation 16 mit dem Fasermaterial 17 auf der Auflage 19, der Abzug 20, die Leitung 22 und die Saugleitung 10 bilden einen zweiten Kreislauf B für das Gasgemisch 14 und/oder den Nebel 14a.

Um den Effekt der Pumpe 3 auf das Gasgemisch 14 zu verstärken, kann bei Bedarf zusätzlich ein Ventilator innerhalb der Leitung 15 oder der Leitung 22 vorgesehen werden, wie dies in der Zeichnung für die Leitung 22 dargestellt ist.

In Fig. 1 ist, wie oben beschrieben, im Kreislauf B die Einbringung in ein ruhendes Fasermaterial dargestellt. Fig. 2 und Fig. 3 entsprechen bezüglich Kreislauf A der Darstellung in Fig. 1, bezüglich Kreislauf B wird jedoch die Ein­ bringung in ein bewegliches Fasermaterial dargestellt, wobei Fig. 3 noch eine zusätzliche Behandlungseinrichtung 24 aufweist. Mit Hilfe der Behandlungssta­ tion 24 kann eine notwendige Zwischenkühlung des Fasermaterials erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung dient im Betrieb einerseits zur Herstel­ lung des Nebels 14a, nämlich von mit mikroskopisch feinen Partikeln und/oder dem Dampf eines Monomers gesättigter Luft, und andererseits zum Transport dieses Nebels zu dem Fasermaterial 17 und zur Einbringung in das Faserma­ terial 17 und zur Filtration und/oder Kondensation des Monomers 2 an den Fa­ sern des Fasermaterials 17, sowie zur Rückgewinnung der Komponenten des Nebels, welche nicht auf den Fasern des Fasermaterials 17 abgelagert wurden.

Dem Behälter 1 wird im unteren Bereich 1a flüssiges Monomer 2 ent­ nommen und mit Hilfe der Pumpe 3 dem Zerstäuber 4 zugeführt. Im Zerstäuber 4 wird mechanisch oder akustisch ein erster Grobpartikelstrom 7a erzeugt. Die Größe der Partikel des Grobpartikelstroms 7a kann im Erhitzer 5 infolge Wär­ mezufuhr durch die Wärmequelle 6 reduziert werden. Dies geschieht durch Verdampfung eines Teiles der Partikelmasse. Auf diese Weise kann der Fein­ partikelstrom 7b hergestellt werden. Dieser strömt durch die Leitung 7 zum Zumischer 8, der den Feinpartikelstrom 7b dem Gasstrom 14 zumischt und da­ durch den gewünschten Nebel 14a erzeugt.

Im Bereich der Einmündung des Zumischers 8 in die Leitung 15 kann ein zusätzlicher Zumischer für mikrofeine feste Partikel des Monomers vorgesehen werden. Damit ist es möglich, die Gasströmung 14 mit den mikrofeinen festen Partikeln des Monomers zu vermischen, um einen Nebel 14a herzustellen, dessen dispergierte Bestandteile die mikrofeinen festen Partikel sind. Dieser Nebel 14a kann gemäß der Thermodynamik auch als Rauch oder Staub be­ zeichnet werden. Weiterhin ist eine Mischung der Gasströmung 14 mit den mi­ krofeinen festen Partikeln eines Stoffes und/oder den mikrofeinen Tröpfchen eines im Bedarfsfalle anderen Stoffes auf diese Art und Weise möglich. Ein so erzeugter Nebel 14a enthält dann als dispergierte Bestandteile die mikrofeinen festen Partikel des einen Stoffes und/oder die mikrofeinen Tröpfchen des ge­ gebenenfalls anderen Stoffes. Solch ein disperses System, das demnach aus mehreren Komponenten in unterschiedlichen Phasen besteht und dessen Dis­ persionsmittel weiterhin gasförmig ist, kann unter dem allgemeinen Begriff der Aerosole zusammengefaßt werden.

Am oberen Ausgang 13 des Behälters 1 ist die Filtereinrichtung 12 ange­ bracht und erlaubt es, Tröpfchen in den Behälter 1 abzuscheiden. Auf diese Weise erhält man ein Gasgemisch 14 ohne flüssigen Anteil. Dieses Gasge­ misch 14 ist im Beispielsfalle mit dem Dampf des Monomers vermischte Luft 11.

Das Gasgemisch 14 wird anschließend durch die Leitung 15 zu der Be­ handlungsstation 16 gefördert. Dies kann mit einer durch die Pumpe 3 für die Umwälzung des Monomers 2 vorgegebenen Geschwindigkeit infolge des Ven­ turi-Effektes des Zumischers 8 geschehen, der vor der Behandlungsstation 16 in die Leitung 15 mündet. Zur Umwälzung des Gasgemisches 14 kann jedoch auch ein Ventilator in der Leitung 14 vorgesehen werden.

Bei der Behandlungsstation 16 strömt der Nebel 14a über die Zuführung 18 durch die Auflagefläche 19a der Auflage 19 zum Fasermaterial 17, und dringt sodann infolge der erzwungenen Strömung in das Fasermaterial 17 ein. Die mikroskopisch feinen Partikel des Monomers 2 werden während des Durchgangs durch das Fasermaterial 17 beim Kontakt mit den Fasern an die­ sen durch Filtration und/oder Kondensation abgelagert.

Nach dem Austritt aus dem Fasermaterial 17 wird der an mikroskopisch feinen Partikeln und/oder Dampf des Monomers verarmte Nebel 14a in den Abzug 20 abgesaugt und der Rückgewinnung zugeführt, indem er durch die Leitung 22 der durch die Saugleitung 10 angesaugten Luft 11 zugemischt wird. Eine entsprechende Ausgestaltung der Leitung 22 stellt sicher, daß dort aus­ gefiltertes und/oder kondensiertes Monomer nicht zum Fasermaterial 17 zu­ rückfließen kann, sondern zum Behälter 1 strömt.

Beim Zumischen des verarmten Nebels 14a zur kalten Luft 11 kann der entstehende abgekühlte Nebel mit dem Dampf des Monomers 2 bei so niedri­ ger Temperatur übersättigt sein. Infolgedessen kommt es zur Kondensation eines Teils des Monomers 2, welcher wie Kondensat aus der Leitung 22 im Behälter 1 aufgefangen wird.

Die Vorrichtung erlaubt es folglich, die Einbringung des Monomers 2 in das Fasermaterial 17 auszuführen ohne jeglichen Verlust der eingesetzten Komponenten, da nicht im Fasermaterial 17 ausgefilterte Partikel und/oder kondensierter Dampf des Monomers 2 vollständig rückgewonnen werden. Fein dispers zerstäubtes flüssiges Monomer 2, das aus dem Teilkreislauf A über den Zumischer 8 dem Kreislauf B zur Bildung des Nebels 14a zugeführt wurde, sowie Monomer 2, das stromab des Fasermaterials 17 kondensiert wurde, wird mittels der Filtereinrichtung 12 in dem Behälter 1 wiedergewonnen und einer erneuten Verwendung zugeführt.

Der ausgefilterte und/oder kondensierte Teil des Monomers entzieht dem Kreislauf B ständig Partikel bzw. Gas bzw. Volumen, welches durch das Volu­ men der angesaugten Luft 11 ausgeglichen werden kann, die mit frischem Mo­ nomer 2 wieder frischen Nebel 14a bildet.

Sofern im Einzelfall erforderlich, kann in nicht näher dargestellter, jedoch konventioneller Weise z. B. durch einen Wärmetauscher im oberen Abschnitt 1b des Behälters 1 oder im Bereich der Leitung 15 eine zusätzliche Tempera­ tureinstellung erfolgen. Auf diese Weise ist es in jedem Einzelfall möglich, die Temperatur des Gasgemisches 14 so einzustellen, daß es im Bereich der Zu­ führung 18 eine gewünschte Temperatur, insbesondere etwa eine Temperatur entsprechend seiner Taupunktstemperatur aufweist.

Die Auflage 19 des Fasermaterials 17 kann ein Produktionsband der Pro­ duktionsanlage für das Fasermaterial 17 sein, das dann senkrecht zur Zeichen­ ebene in gleichförmiger, ununterbrochener Bewegung ist. Die Auflage 19 kann aber auch stationär sein, etwa um Rohmaterialstücke für Formteile zu behan­ deln.

Wie vorstehend erklärt wurde, stellt Fig. 1 die Einbringung in ein ruhen­ des Fasermaterial in Kreislauf B dar. Hinsichtlich Kreislauf A entsprechen Fig. 2 und 3 der Darstellung in Fig. 1, während hinsichtlich Kreislauf B verschie­ dene Ausführungsformen gezeigt sind. Um das Verständnis zu erleichtern, werden in Fig. 2 und 3 gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 für identische oder entsprechende Gegenstände verwendet.

In Fig. 2 durchläuft das Fasermaterial 17 in Form einer endlosen Bahn ein Behandlungsgehäuse 30, welches zwei perforierte Fördereinrichtungen 31 enthält, die die Bahn aus Fasermaterial 17 auf ihrem Weg im Gehäuse 30 tra­ gen. Zwischen den Strecken der Fördereinrichtungen 31 ist ein Behandlungs­ gehäuse 32 angeordnet, welches die zwei aufeinanderfolgenden Behand­ lungskammern 33 und 34 enthält. Die Behandlungskammern 33 und 34 neh­ men die sich fortbewegende Bahn aus Fasermaterial 17 im wesentlichen gas­ dicht auf, um einen übermäßigen Gasaustausch zwischen Innerem und Äuße­ rem der Behandlungskammer 33 und 34 zu vermeiden; diese im wesentlichen gasundurchlässige Dichtung wird unterstützt durch eine entsprechende Dich­ tungsanordnung auch der Seitenwände des Behandlungsgehäuses 30, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Die von der Leitung 15 abgezweigte Leitung 15a und die von der Leitung 22 abgezweigte Leitung 22a stehen mit der ersten Behandlungskammer 33 in Verbindung, um den frischen Nebel 14a aus der Leitung 15 in die Unterseite der Bahn aus Fasermaterial 17 einzuleiten, bzw. den aus der Oberseite des Fasermaterials austretenden Restnebel in Leitung 22 abzuleiten. Die von der Leitung 15 abgezweigte Leitung 15b und die von der Leitung 22 abgezweigte Leitung 22b stehen mit der zweiten Behandlungskammer 34 in Verbindung, um den frischen Nebel 14a aus der Leitung 15 in die Oberseite der Bahn aus Fa­ sermaterial 17 einzuleiten, bzw. den aus der Unterseite des Fasermaterials 17 austretenden Restnebel in Leitung 22 abzuleiten. Die Richtung der Nebelströ­ mung durch das Fasermaterial 17 in den Behandlungskammern 33 und 34 ist durch die Pfeile 35 bzw. 36 dargestellt.

Die Anordnung nach Fig. 2 erlaubt es, einen abwechselnden Fluß durch das Fasermaterial 17 in beide Richtungen zu erzielen, so daß die hiermit ver­ bundenen Vorteile, wie etwa bessere Homogenisierung, damit erreicht werden.

In Fig. 3 sind die beiden Behandlungsgehäuse 30 nacheinanderfolgend auf dem Weg der Bahn aus Fasermaterial 17 angeordnet, wobei sich ein zu­ sätzliches Sonderbehandlungsgehäuse 24 zwischen ihnen befindet. Im Son­ derbehandlungsgehäuse 24 kann jegliche erwünschte Sonderbehandlung er­ zielt werden, unter anderem eine Zwischenkühlung zwischen den Behand­ lungsgehäusen 30, so daß eine kontinuierliche Erwärmung des Fasermaterials bei seinem Durchgang durch aufeinanderfolgende Behandlungsgehäuse ver­ mieden wird. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist die Anordnung im Sonderbehandlungsgehäuse 24 ähnlich derjenigen in den Behandlungsgehäu­ sen 30. Wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, befinden sich Öffnungen der Kühlgasleitungen 37 oberhalb und unterhalb der Bahn aus Fasermaterial 17, um eine abwechselnde Durchströmung des Fasermaterials 17 mit Kühlgas im Sinne der Pfeile 38 und 39 zu bewirken.

Wie vorstehend erläutert ist, stellen die Fig. 1 bis Fig. 3 die Einbringung in ein Fasermaterial im Kreislauf B dar. Bezüglich Kreislauf A entsprechen Fig. 2 und Fig. 3 der Darstellung in Fig. 1, während bezüglich Kreislauf B verschie­ dene Ausführungsformen gezeigt sind. Nachfolgend sind in den Fig. 4 bis Fig. 7 weitere Ausführungsformen für das Herstellen eines Nebels, Rauches oder Staubes sowie die Einbringung dieser Aerosole in das Fasermaterial darge­ stellt. Um das Verständnis zu erleichtern, werden in Fig. 4 bis Fig. 7 gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 1 bis Fig. 3 für identische Gegenstände verwendet.

Im in Fig. 4 veranschaulichten Beispielsfall wird das Transportgas, bei­ spielsweise Luft 40, in einer Leitung 44 herangeführt. In der Leitung 44 ist ein Zerstäuber 42, der beispielsweise mechanisch/akustisch arbeitet, angeordnet. An die Leitung 44 schließt sich ein Leitungsbogen 48 an, der in eine weitere, senkrecht stehende Leitung 50 übergeht. Die Leitung 50 mündet in die Be­ handlungsstation 16.

Mit Hilfe des Zerstäubers 42 wird die flüssige Substanz 46 zu einem Tröpfchenstrom 52 zerstäubt. Die Tröpfchen im Tröpfchenstrom 52 sind von unterschiedlichem Durchmesser und umfassen mikrofeine Tröpfchen bis hin zu groben Tröpfchen. Der Tröpfchenstrom 52 wird vom Transportgas 40 mitgeris­ sen und strömt durch den Leitungsbogen 48. Infolge der Zentrifugal- bzw. Trägheitskräfte werden im Leitungsbogen 48 die groben Tröpfchen herauszentrifugiert und fließen an der Wand des Leitungsbogens 48 als Flüssigkeitsrückströmung 54 in die Leitung 44 zurück, wobei die Flüssigkeitsrückströmung 54 durch einen Auslaß 56 die Leitung 44 im untersten Punkt verlassen kann. In einem nicht näher dargestellten Auffangbehälter wird die flüssige Substanz, die aus dem Leitungsbogen 48 zurückströmt, aufgefangen und wieder dem Zerstäuber 42 zugeführt.

Der auf diese Weise von groben Tröpfchen befreite Luft/Substanz-Nebel 58 strömt durch die senkrechte Leitung 50 in Richtung Behandlungsstation 16. In der Leitung 50 ist ein Filter 60 angeordnet, mit dessen Hilfe die Partikel mit einem Durchmesser größer als 3 µm herausgefiltert werden. Die ausgefilterten Tröpfchen strömen ebenfalls an der Leitungswandung zurück und werden durch den Auslaß 56 rückgeführt. Nach dem Filter 60 steht ein Luft/Substanz- Nebel 62 zur Verfügung, der nur noch mikrofeine Tröpfchen der Substanz und Luft enthält. Dieser Luft/Substanz-Nebel 62 wird in das Fasermaterial 17 in der Behandlungsstation 16 eingebracht.

Der Zerstäuber 42 erzeugt aus der flüssigen Substanz 46 einen bezüglich der Tröpfchenverteilung über dem Durchmesser inhomogenen Tröpfchenstrom 52, der eine sehr große Bandbreite von Tröpfchendurchmessern in seiner Tröpfchendurchmesserverteilung aufweist. Die Tröpfchendurchmesser variie­ ren dabei von ca. 0,5 µm bis 15 µm. Da für die Einbringung in das Fasermate­ rial 17 aber nur Tröpfchen unterhalb 3 µm Durchmesser gewünscht sind, müs­ sen mit Hilfe des Zentrifugierens im Bereich des Leitungsbogens 48 die groben Tröpfchen entfernt und mit dem Filter 60 alle restlichen Tröpfchen mit einem Durchmesser über 3 µm ausgefiltert werden. Dies bedeutet, daß von 100% eingesetzter flüssiger Substanz 46 ca. 15% in Form von mikrofeinen Tröpfchen im Luft/Substanz-Nebel 62 verbleibt und zur Einbringung in das Fasermaterial 17 zur Verfügung stehen.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem beispielsweise ein mechanisch/akustisch arbeitender Zerstäuber 68 in einer Leitung 70 ange­ ordnet ist. Ein Transportgas, beispielsweise Luft 40, wird durch die Leitung 70 zugeführt. Der Zerstäuber 68 erzeugt aus der flüssigen Substanz 46 einen ho­ mogenen Tröpfchenstrom 72 mit einer Tröpfchenverteilung, die Tröpfchen von nahezu gleichem Durchmesser aufweist. Die Tröpfchendurchmesser liegen da­ bei alle um 1,5 µm bis 2,0 µm. Der Tröpfchenstrom 72 mit groben Tröpfchen wird vom Luftstrom 40 mitgerissen und strömt durch die sich an die Leitung 70 anschließende Leitung 74. Eine Wärmezuführeinrichtung 76, beispielsweise eine Heizspirale, ist an der Leitung 74 angeordnet, um damit Wärme dem Tröpfchenstrom 72 zuführen zu können. Durch die Wärmezufuhr verdampft ein Teil der Masse der Tröpfchen, und deren Durchmesser reduziert sich, so daß ein Luft/Substanz-Nebel 78 mit homogenen, mikrofeinen Tröpfchen der Substanz erzeugt werden kann. Der Tröpfchendurchmesser der mikrofeinen Tröpfchen liegt dann bei 0,5 µm bis 1,0 µm. Dieser Luft/Substanz-Nebel 78 wird in der Behandlungsstation 16 in das Fasermaterial 17 eingebracht. Da der Dampf der Substanz, welcher beim Verdampfen der mikrofeinen Tröpfchen entstanden ist, in der Strömung verbleibt, stehen von 100% eingesetzter flüssiger Substanz 46 nahezu 100% in Form von mikrofeinen Tröpfchen in einem Luft/Substanz-Nebel 78 und in Form des Dampfes der Substanz zur Filtration und/oder Kondensation am Fasermaterial bei der Einbringung in das Fasermaterial zur Verfügung.

In Fig. 6 ist eine Ausführungsform zum Herstellen eines Dampf/Substanz- Nebels dargestellt. Eine dampfförmige Substanz 80 wird durch eine Leitung 82 zugeführt. Die Strömung mit der dampfförmigen Substanz 80 passiert den Lei­ tungsabschnitt 84. Der Leitungsabschnitt 84 ist beispielsweise von einer Kühl­ einrichtung 86 ummantelt, die beispielsweise eine Kühlspirale 88 enthält. Der Kühlspirale kann durch eine Zuführung 92 und eine Rückführung 94 Kühlmittel 96 zu- und wieder abgeführt werden. Durch den Wärmeentzug mit Hilfe der Kühleinrichtung 86 kann ein Teil der dampfförmigen Substanz der Strömung 80 kondensieren, und es kann somit ein Dampf/Substanz-Nebel 90 erzeugt wer­ den mit mikrofeinen Tröpfchen der Substanz. Dieser Dampf/Substanz-Nebel 90 wird ebenfalls der Behandlungsstation 16 zugeführt und dort in das Faserma­ terial 17 eingebracht. Da der Dampf der Substanz, welcher nicht zu mikrofeinen Tröpfchen kondensiert wird, in der Strömung verbleibt, stehen von 100% ein­ gesetzter dampfförmiger Substanz 46 nahezu 100% in Form von mikrofeinen Tröpfchen im Dampf/Substanz-Nebel 90 und in Form des Dampfes der Sub­ stanz zur Filtration und/oder Kondensation am Fasermaterial bei der Einbrin­ gung in das Fasermaterial zur Verfügung.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform zum Herstellen eines Rauches oder Staubes dargestellt. Das Transportgas bzw. die Luft 40 wird einem Zerstäuber 100 durch einen Einlaß 102 zugeführt. Aus einem am Zerstäuber 100 angeord­ neten Staubvorratsbehälter 104 wird staubförmige Substanz 106 entnommen und mit Hilfe einer Fördereinrichtung 108 in einen Zumischer 110 gefördert. Die durch ein Lochgitter 112 einströmende Luft 40 verwirbelt in dem Zumischer 110 die staubförmige Substanz 106 und grobe Perlen 114. Die groben Perlen 114 dienen dabei als Rückhaltemittel für die staubförmige Substanz 106 und damit als Dosiermittel für einen entstehenden Luft/Substanz-Rauch 116. Der erzeugte Luft/Substanz-Rauch oder -Staub 116 kann durch einen Auslaß 118 abströmen. Das stromabseitige Ende des Auslasses 118 ist von einer Zufüh­ rung 120 umgeben, die in eine Leitung 122 übergeht, welche an ihrem strom­ abseitigen Ende in die Behandlungsstation 16 mündet. Der Auslaß 118 und die Zuführung 120 sind zusammen beispielsweise ähnlich einer Venturi-Düse ausgebildet. Der Luft/Substanz-Rauch 116 kann hier in dem Bereich der Zufüh­ rung 120 zusätzlich mit einem weiteren Luftstrom 40 und/oder einem Dampf­ strom der Substanz 80 vermischt werden. Auf diese Weise kann ein Luft/Substanz/Dampf-Gemisch 124 erzeugt werden, das in der Behandlungs­ station 16 in das Fasermaterial 17 eingebracht wird.

Nachfolgend werden Versuche erläutert, die mit ruhendem Mineralwolle- Fasermaterial 17 durchgeführt wurden, um die Interpretation der Ergebnisse zu erleichtern.

1. Beispiel

Das ausgeführte Beispiel beschreibt die Einbringung des Vorpolymers ei­ nes Phenolharzes in wäßriger Lösung (gängiges Bindemittel bei der Faserma­ terialherstellung) in Aerosolform ins Innere eines Fasermaterials. Die Vernet­ zung erfolgt anschließend durch das Aufbringen von Wärme.

Das Primärfasermaterial wurde auf einer Versuchspilotstation hergestellt.

Das Fasermaterial wurde danach auf Probengröße (500 × 500 mm) zuge­ schnitten und auf der statisch arbeitenden Pilotanlage vom Zweikomponenten­ nebel Luft/Vorpolymer durchströmt, wobei das nebelförmige Vorpolymer erfin­ dungsgemäß an den Fasern durch Filtration und/oder Kondensation, das Fa­ sermaterial imprägnierend, abgelagert wurde.

Das Flächengewicht des Fasermaterials lag je nach Versuchsreihe durch­ schnittlich bei 250 bis 550 g/m².

Das Vorpolymer wurde mit Hilfe eines handelsüblichen mecha­ nisch/akustisch arbeitenden Zerstäubers zu Partikeln mit einer durchschnittli­ chen Teilchengröße zwischen 0,5 µm und 15 µm versprüht, wie beispielsweise dem unter der Handelsbezeichnung "SONICORE" von SONIC DEVELOPMENT CORPORATON, PARSIPPANY, N.J., USA hergestellten und vertriebenen. An­ schließend wurden die groben Partikel durch Auszentrifugieren im nachfolgen­ den Krümmer entfernt, wie dies anschaulich in Fig. 4 beschrieben ist, wodurch eine durchschnittliche Tröpfchengröße von 0,5 µm bis 5 µm erzielt wurde. Zu­ letzt passiert der Luft/Vorpolymer-Nebel ein Trägheitsfilter, mit dessen Hilfe alle Partikel über 3,0 µm herausgefiltert wurden. Der so erzeugte mikrofeine Luft/Vorpolymer-Nebel wurde danach in das Fasermaterial eingeleitet. Ein stündlicher Vorpolymerdurchsatz von ca. 30 Liter war dabei möglich.

Die Menge des nach Einbringung polymerisierten Aerosols wird wie folgt ermittelt: das imprägnierte Fasermaterial wurde 4 Minuten lang bei 250°C im Ofen behalten, um das Vorpolymer vernetzen zu lassen. Danach wurde am fer­ tigen Produkt auf übliche Weise der Glühverlust bei 550°C ermittelt. Die Er­ gebnisse hiervon sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Es ist erkennbar, daß die durchschnittliche Teilchengröße einen Einfluß auf die eingebrachte Menge und auf die Eindringtiefe in das Fasermaterial besitzt. Weiterhin wird deutlich, daß sich eine Umkehrung der Strömungsrich­ tung beim Einbringen des Nebels vorteilhaft auf die Homogenität der Verteilung des durch Filtration und/oder Kondensation abgelagerten Vorpolymers aus­ wirkt.

2. Beispiel

Das ausgeführte Beispiel beschreibt die Einbringung des Vorpolymers ei­ nes Phenolharzes in wäßriger Lösung (gängiges Bindemittel bei der Faserma­ terialherstellung) in Aerosolform ins Innere eines Fasermaterials. Die Vernet­ zung erfolgt anschließend durch das Aufbringen von Wärme.

Das verwendete Primärfasermaterial wurde auf einer Versuchspilotstation hergestellt, danach auf Probengröße (500 × 500 mm) zugeschnitten und auf der statisch arbeitenden Pilotanlage vom Zweikomponentennebel Luft/Vorpolymer durchströmt, wobei das nebelförmige Vorpolymer erfindungs­ gemäß an den Fasern durch Filtration und/oder Kondensation abgelagert wurde.

Das Flächengewicht des Fasermaterials lag hierbei ebenfalls je nach Ver­ suchsreihe durchschnittlich bei 250 bis 550 g/m².

Das Vorpolymer wurde mit Hilfe eines mechanisch/akustisch arbeitenden Zerstäubers zu Partikeln mit einer durchschnittlichen Teilchengröße zwischen 1,5 µm und 2,0 µm versprüht. Anschließend wurden diese Partikel durch das Einbringen von Wärme in den Luft/Vorpolymer-Nebel erhitzt, wobei ein Teil der Partikelmasse verdampfte und somit Partikel mit einer durchschnittlichen Teil­ chengröße zwischen 0,5 µm und 1,0 µm erzeugt werden konnten, wie dies ebenfalls in Fig. 5 anschaulich beschrieben ist. Der so erzeugte mikrofeine Luft/Vorpolymer-Nebel wurde danach in das Fasermaterial eingeleitet. Ein stündlicher Vorpolymerdurchsatz von ca. 25 Liter war dabei möglich. Bei ent­ sprechender Konfiguration des Zerstäubers sind Durchsätze bis 400 l/h denk­ bar.

Die Menge des nach Einbringung polymerisierten Aerosols wird wie folgt ermittelt: das imprägnierte Fasermaterial wurde 4 Minuten lang bei 250°C im Ofen behalten, um das Vorpolymer vernetzen zu lassen. Danach wurde am fer­ tigen Produkt auf übliche Weise der Glühverlust bei 550°C ermittelt. Die Er­ gebnisse hiervon sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Hierbei wird abermals deutlich, daß die durchschnittliche Teilchengröße einen Einfluß auf die eingebrachte Menge und auf die Eindringtiefe in das Fa­ sermaterial besitzt. So konnte beispielsweise eine größere Menge an Vorpoly­ mer auch in tiefere Fasermaterialschichten eingebracht werden.

In beiden ausgeführten Beispielen wurde die Verteilung der Teilchengrö­ ßen mit Hilfe eines Kaskaden Impactors bzw. Mehrstufenabscheiders, wie z. B. in "Aerosol technology, properties, behavior, and measurement of airborne particles, William C. Hinds" auf den Seiten 119 bis 124 im Kapitel 5.6 be­ schrieben, bestimmt. Dabei sind mehrere Impactoren in Reihe hintereinander geschaltet und mit Vakuum beaufschlagt. Die erste Stufe bestimmt den größten Grenzdurchmesser der Teilchen. In jeder weiteren Stufe wird der Düsendurch­ messer reduziert, um die Verteilung der Teilchengrößen in Teilchengrößen­ klassen aufteilen zu können. Hinter der letzten Stufe folgt ein Filter, um ein Eindringen der Partikel in die Vakuumpumpe zu verhindern.

Claims (23)

1. Verfahren zur Einbringung einer Substanz oder einer Mischung von Sub­ stanzen auf Fasern eines Fasermaterials, insbesondere eines Mineralfa­ sermaterials, bei dem die Substanz oder ein Vorläufermaterial hiervon als Aerosol in Form eines Transportgases, in dem die Substanz als mikrofeine, feste und/oder flüssige Partikel und/oder Dampf fein dispers verteilt ist, mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von weniger als 10 µm, vorzugsweise von weniger als 1 µm in das Fasermaterial eingeleitet und an den Fasern des Fasermaterials durch Filtration und/oder Kondensation zumindest zu einem Teil niedergeschlagen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die durchschnittliche Teilchengröße der festen und/oder flüssigen Partikel größer als 0,1 µm ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Transportgas für den Nebel den Dampf der Substanz bzw. ihres Vorläufermaterials umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Nebel beim Inkontaktbringen mit den Fasern des Fasermaterials bei einer Temperatur gehalten wird, wel­ che die Siedepunktstemperatur der Substanz nicht überschreitet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Transportgas des Nebels ein Inertgas ist, welches eine wesentlich niedrigere Taupunktstemperatur als die Substanz bzw. deren Vorläufermaterial hat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Nebel beim Inkontaktbringen mit den Fasern des Fasermaterials bei einer Temperatur gehalten wird, wel­ che die Taupunktstemperatur einer aus der Substanz bzw. deren Vorläu­ fermaterial und dem Transportgas gebildeten polynären Gasmischung nicht überschreitet.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem Luft als Transportgas ver­ wendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die mikrofeinen Tröpfchen durch Wärmebeaufschlagung gröberer Tröpfchen zu deren teilweiser Verdampfung erzeugt werden, und daß das Transportgas somit ein Gemisch aus dem Inertgas und dem Dampf der Substanz bzw. von deren Vorläufermaterial ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Strömung des Aerosols eine erzwungene Strömung ist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem ein Vorläufermate­ rial oder ein monomerer Vorläufer oder ein Vorpolymer der Substanz während oder nach seinem Niederschlag durch Filtration und/oder Kondensation im Fasermaterial unter dem Einfluß eines Faktors wie Wärme, einer katalytischen Substanz, einer Strahlung, einer anderen monomeren Substanz oder eines Gases polymerisiert wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem die Einbringung des Aerosols durchgeführt wird, nachdem die Fasern, welche das Fasermaterial bilden, auf einem Produktionsband abgelegt sind und während das Fasermaterial noch auf dem Produktionsband liegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem im Falle der Her­ stellung von Formteilen wie Rohrschalen die Einbringung des Aerosols durchgeführt wird, nachdem das Fasermaterial vom Produktionsband abgenommen wurde.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die Richtung der Aerosolströmung durch das Fasermaterial nach einer vorbestimmten Zeit­ spanne der Aerosolströmung in einer bestimmten Richtung, möglicherweise wiederholt, umgekehrt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem zwischen wenigstens einzelnen der Umkehrungen der Strömungsrichtung eine zusätzliche Behandlung wie z. B. Kühlungsbehandlung vorgesehen ist.

15. Vorrichtung zum Einbringen einer Substanz (2, 46, 80) auf Fasern eines Mineralfasermaterials (17), mit einer Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols (14a, 62, 78, 90,116) bestehend aus der einzubringenden, fein dispers verteilten Substanz (2, 46, 80) oder einem Vorläufermaterial hiervon in Form von festen und/oder flüssigen Partikeln und Dampf und/oder Luft als Transportgas, und mit einer Einrichtung (16) zur Einleitung des Aerosols in das Fasermaterial (17).

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeu­ gungseinrichtung aufweist:

• - einen Zerstäuber (4, 42, 68) zur Erzeugung von Tröpfchen aus der flüssigen Substanz,
• - einen Zumischer (8) zur Zuführung von Transportgas (14) zur Erzeugung des Aerosols (14a, 62, 78) in Nebelform, bestehend aus dem Transportgas (14) und den Tröpfchen der Substanz (2, 46), und
• - eine Einrichtung (5, 48, 60, 76) zur Verminderung der Tröpfchengrö­ ße vor der Einleitung des Nebels (62) in das Fasermaterial (17).

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zer­ stäuber (4, 42) Tröpfchen unterschiedlicher Größe erzeugt, und daß zur Verminderung der Tröpfchengröße vor der Einleitung des Nebels (14a, 62) in das Fasermaterial (17) eine Ausfilterung, vorzugsweise Auszentri­ fugierung unerwünscht grober Tröpfchen erfolgt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die die Nebelströmung führende Leitung (48) zum Auszentrifugieren unerwünscht grober Tröpfchen in einem Bogen eines der auszuzentrifugierenden Tröpfchengröße entsprechenden Radius geführt ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Zer­ stäuber (4, 68) Tröpfchen weitgehend gleicher Größe erzeugt, und daß zur Verminderung der Tröpfchengröße vor der Einleitung des Nebels (14a, 78) in das Fasermaterial (17) eine teilweise Verdampfung unerwünscht grober Tröpfchen beispielsweise mit Hilfe einer Wärmezuführeinrichtung (5, 76) zur Erzeugung von mikrofeinen Tröpfchen der Substanz (2, 46) erfolgt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeich­ net, daß der Zumischer (8) eine Leitung (15, 44, 70) zur Zuführung des Transportgases (14, 40) aufweist, in der der Zerstäuber (42, 68) angeord­ net ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeu­ gungseinrichtung aufweist:

• - eine Einrichtung zur Erzeugung des Dampfes (80) der einzubringen­ den Substanz (2), und
• - eine Einrichtung (86) zur Abkühlung des Dampfes (80) zur Erzeu­ gung des Aerosols (90) in Nebelform durch Kondensation eines Teils des Dampfes (80).

22. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeu­ gungseinrichtung aufweist:

• - einen Zerstäuber (100) zur Erzeugung von mikroskopisch feinen festen Partikeln aus der Substanz (106), und
• - einen Zumischer (110) zur Zuführung des Transportgases (40) zur Erzeugung eines Rauches bzw. Staubes (116) bestehend aus dem Transportgas (40) und den mikroskopisch feinen festen Partikeln der Substanz (106).

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeich­ net, daß die Einleitungseinrichtung Mittel zur Erzeugung eines Druckab­ falls über das Fasermaterial aufweist, um das Aerosol (14a, 62, 78, 90, 116) mit vorbestimmter Durchsatzmenge in das Fasermaterial (17) einzuleiten.