DE60034782T2

DE60034782T2 - Mineralfaserdämmplatte mit einer steifen aussenschicht, ein herstellungsverfahren und verwendung des wärmedämmprodukts für dach- und fassadenbekleidung

Info

Publication number: DE60034782T2
Application number: DE60034782T
Authority: DE
Inventors: Oskar Meres
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 2000-05-26
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2020-05-27
Also published as: HU228074B1; ES2286020T3; HUP0201483A2; HRP20010943A2; ATE362023T1; PL204045B1; PL357412A1; DE60034782D1; SK17142001A3; SK287957B6; CZ20014199A3; WO2000073600A1; RU2265700C2; EP1180182A1; CZ303420B6; EP1180182B1; MY138537A; AU4745300A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Mineralfaser-Isolierprodukt, umfassend eine Mineralfaser-Isolierschicht und mindestens eine starre Oberflächenschlicht, wobei diese Oberflächenschicht anorganisches mineralisches Material umfasst, das mit einem Bindemittel untereinander verbunden ist.
In modernen Dach- und Fassadenbauten ist es üblich, Mineralfaser-Isolierprodukte einzusetzen, die eine Isolierschicht und eine starre Oberflächenbeschichtung oder -schicht auf mindestens einer Hauptfläche des Produkts, die schließlich das Äußere des isolierten Bauwerks belegt, umfasst.
Mineralfaser-Isolierprodukte sind typischerweise hochporöse, relativ weiche und komprimierbare Bahnen oder Platten und daher ist häufig eine Beschichtung oder Deckschicht erforderlich, um die weitere Verkleidung oder Beschichtung der isolierten Struktur z.B. mit Dachpappe, Bitumen, Putz, Farbe zu ermöglichen und/oder zu erleichtern und/oder für eine erhöhte Festigkeit oder Witterungsbeständigkeit des isolierten Produkts selbst zu sorgen.
Eines der Probleme, die häufig in der Vergangenheit bezüglich solcher Produkte, die als Dachdichtungsplatten verwendet werden, behandelt wurden, ist die Menge an Bitumen, die von der Platte absorbiert wird, wenn Bitumen als Klebstoff für Dachpappe verwendet wird, die auf die Platte aufgebracht wird, und/oder zur Abdichtung der oberen Fläche der Platte verwendet wird, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit in das Isoliermaterial eintritt und schließlich in das Dach eindringt.
Man hat u.a. versucht, dieses Problem dadurch zu lösen, indem man versucht hat, eine im wesentlichen geschlossene und porenfreie obere Schicht auf der Isolierschicht bereitzustellen, z.B. mit Hilfe von Zusammensetzungen basierend auf dem Aufbringen von Mischungen von verschiedenen anorganischen Verbindungen und einem oder mehreren anorganischen Bindemitteln, die in beträchtlichen Mengen an Wasser im Produkt suspendiert sind, und dem Trocknen und Abbinden des Bindemittels.
Ein Verfahren zur Bereitstellung einer solchen Schicht auf einer Mineralfaserplatte wird in SE-416719 gelehrt, wodurch die obere Fläche einer Mineralfaser-Isolierschicht mit einer wässrigen Zusammensetzung auf Basis von Wasser glas und Tonen und/oder Talkum imprägniert wird. Die Zusammensetzung wird nach dem Auftrag getrocknet, um irreversibel eine starre geschlossene Schicht zu bilden, die mit der Mineralfaser-Isolierschicht integriert ist.
Ein ähnliches Verfahren wird in DK-B-160139 offenbart, bei dem ein Mineralfaserprodukt mit einer geschlossenen oberen Oberflächenschicht gebildet wird, indem eine isolierende Materialschicht mit einer Zusammensetzung auf Basis eines Sol-Gels von Kieselsäure beschichtet wird. Das wässrige Sol-Gel, das ferner Füllstoffe umfasst, wird auf eine Mineralfaserbahn mit einem wärmehartbaren Harz als Bindemittel aufgetragen und das Produkt bei 200°C getrocknet, um Wasser aus dem Sol-Gel zu entfernen. Ein weiteres Verfahren dieser Art ist in DE-A1-4212842 offenbart.
Obwohl dieser Verfahrenstyp in gewissem Umfang zu Produkten führt, die weniger Bitumen absorbieren und ferner den erhaltenen Produkten Festigkeit verleihen, sind sie im allgemeinen unzweckmäßig, da sie sehr zeit-, raum- und/oder energieaufwendige Trocknungsschritte einsetzen, um überschüssiges Wasser aus dem Produkt während der Herstellung zu entfernen. Es ist daher schwierig und kostspielig, diese Techniken bei einer kontinuierlichen Herstellung bei der Fertigung anzuwenden, die ansonsten allgemein gefragt ist.
Die starren Schichten der vorstehend erhaltenen Produkte sind ferner relativ brüchig, was sehr unzweckmäßig ist, wenn die Produkte z.B. in Dachkonstruktionen verwendet werden sollen, die direkt unter der Dachpappe liegen und bei denen das Dach schließlich eine Begehung darauf erlauben sollte.
Zudem sind diese Produkte sogar für einige Zwecke nicht ausreichend wasserbeständig, da die starre Schicht zumindest teilweise löslich ist. Die meisten dieser Produkte sind während ihrer Lebensdauer zu gewissen Zeiten Wasser oder Feuchtigkeit ausgesetzt, was in Abhängigkeit von den speziellen Umständen schließlich die starre Schicht des Produkts zerstören oder ernsthaft beeinträchtigen könnte.
Ein anderer Nachteil dieser Produkte nach dem Stand der Technik besteht darin, dass die starre Oberflächenschicht die Neigung besitzt, während des Härtens des starren Oberflächenmaterials zu schrumpfen, was zu ungleichmäßigen Produkten führen könnte.
Ein anderer Ansatz wird in DK-B-148121 offenbart, worin ein Mineralfaser-Isolierprodukt umfassend eine Schicht von Mineralwolle mit einem Glasvlies auf mindestens einer Hauptfläche versehen wird. Das Glasvlies, das 15 bis 20 Gew.-% eines organischen wärmehärtbaren Bindemittels umfasst, wird auf eine Mineralfaserbahn, die auch ein wärmehärtbares Harz als Bindemittel umfasst, aufgetragen und das Bindemittel wird in beiden Komponenten gleichzeitig gehärtet, um das Endprodukt miteinander zu verbinden.
Das durch dieses Verfahren erhaltene Isolierendprodukt zeigt aber eine schlechte Festigkeit im Vergleich zu den vorher diskutierten Produkten. Eine hohe Punktfestigkeit in der oberen Fläche der Dachisolierplatten ist wie angegeben im allgemeinen erwünscht, um zumindest eine leichte Begehung auf dem Dach zu ermöglichen und um die Handhabbarkeit zu verbessern. Außerdem verbessert diese Platte die Eigenschaften bezüglich Absorption von z.B. Bitumen nicht signifikant.
Bei der Technik der Dachdeckung ist es üblich, während des Verfahrens die Dachpappe unter Verwendung einer Flamme, die den Klebstoff, typischerweise als Bitumenprodukt, das auf der Rückseite der Dachpappe und/oder direkt auf der Dachisolierplatte aufgebracht ist, zu flammen und dadurch die Haftung zwischen der Pappe und dem Isoliermaterial zu bilden. Die durch das Flammverfahren erzeugten Temperaturen können aber das organische Bindemittel in der oberen Schicht des oben genannten Isoliermaterials zersetzen, was zu schlechten physikalischen Eigenschaften des Materials und auch zu einer schlechten Haftung zwischen der Dachpappe und der darunter liegenden Isolierung führt.
US-A-1275957 offenbart noch ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Mineralfaserplatte zur Dachdeckung und umfasst eine starre Schicht an einer Oberfläche. Die Schicht ist durch Beimischen von Glassträngen direkt zu den Mineralfasern, die diese Oberfläche bilden, während der Herstellung der Isolierschicht selbst gebildet. Die Oberflächenschicht wird nach Komprimierung und Härtung der Platte mit Asphalt imprägniert. Leider erfordert die relative poröse Beschaffenheit der Produktoberfläche beträchtliche Mengen an Asphalt, um das gewünschte Klebverhalten bereitzustellen.
Außerdem neigt der Asphalt von solchen Platten in einer warmen Umgebung dazu, zu erweichen und klebrig zu werden, was die Handhabung, das Schneiden und/oder das (Aus-)packen der Platten mühevoll macht, und die Klebkraft des Asphalts hängt im allgemeinen von der Temperatur ab, was für einige Zwecke unerwünscht ist.
Überdies ist die Anwendung von Asphalt auf den möglichen Einsatz der Platten an Orten und Anwendungen begrenzt, bei denen die Anwesenheit von Asphalt annehmbar ist. Aus Umweltgesichtspunkten können Asphaltprodukt nicht akzeptabel sein und sie sind für den Einsatz sehr unerwünscht, wenn eine Feuergefahr besteht.
Es ist auch in der Technik der Mineralfaserprodukte bekannt, geschichtete Produkte durch Übereinanderlegen einer Reihe von mehr oder weniger gesondert hergestellten Mineralfaser-Bahnschichten mit unterschiedlichen Dichten herzustellen.
Diese Verfahren werden allgemein als Dual-Density (DD)-Verfahren bezeichnet und sind z.B. aus WO 88/00265 bekannt, bei dem eine Mineralfaserbahn umfassend ein härtbares Bindemittel geteilt wird, wobei ein abgeteiltes Teil komprimiert wird, womit eine wesentliche fortwährende Dichteerhöhung herbeigeführt wird, wonach die Teile übereinandergelegt und durch Härten des Bindemittels im Produkt erneut verbunden werden. Es wird in WO 88/00265 angegeben, dass die Dichte des komprimierten Teils 20 bis 600 kg/m³ betragen kann.
Alternative Wege zur Erlangung von geschichteten Mineralfaser-Isolierprodukten dieses oder eines ähnlichen Typs sind z.B. auch aus DK-155163 bekannt, wo eine neu gebildete, kontinuierliche und sich längs erstreckende primäre Mineralfaserbahn in einer Führung entlang einer Seite komprimiert wird, bevor die primäre Bahn in Querrichtung, sich teilweise selbst überlappend in leicht verschobenen Schleifen ausgelegt wird, um eine sekundäre Bahn zu bilden, die im wesentlichen zwei Schichten unterschiedlicher Dichte aufweist.
Obwohl durch die letztgenannten Verfahren aufgezeichnete Produkte hergestellt werden können, besteht eine Grenze, wie starr und fest eine Oberflächenschicht durch diese Verfahren hergestellt werden kann. Außerdem besitzt die Schicht hoher Dichte, die durch das letztgenannte Verfahren herstellt wird, eine etwas ungleichmäßige Dicke.
Für die Zwecke der Dachdeckung zeigen diese Produkte leider auch ein schlechtes Haftvermögen und diese Platte verbessern die Eigenschaften im Hinblick auf die Absorption von z.B. Bitumen auch nicht signifikant.
Es ist auch festgestellt worden, dass das Flammverfahren zur Fixierung der Dachpappe auf dieser Art von Isolierprodukten wie vorstehend offenbart zur Zersetzung des organischen Bindemittels in der oberen Fläche des Produkts führen könnte, was die Produkteigenschaften und die gewünschte Haftung zwischen dem Isoliermaterial und der aufgebrachten Pappe beeinträchtigt.
Ferner ist die komprimierte Schicht gemäß den genannten Verfahren immer noch relativ porös im Vergleich zu den entsprechenden Schichten, die durch die vorher diskutierten Verfahren erhältlich sind, und daher im Hinblick auf die Notwendigkeit von zu viel Klebstoff immer noch nicht geeignet für das Kleben.
Schließlich liefert praktisch keines der Isolierprodukte nach dem Stand der Technik eine Oberfläche, die ausreichend kohärent und geeignet für die Anwendung von selbstklebenden Folien oder Membranen darauf ist, d.h. diese bahnförmigen Elemente mit einer relativ dünnen Schicht an Klebstoff auf der Rückseite haften nicht ausreichend stark an dem Isolierprodukt an sich.
Dementsprechend bleibt ein Bedarf nach einem Mineralfaser-Isolierprodukt für die vorstehend genannte Art, das die vorstehend angegebenen Nachteile nicht zeigt.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung von Mineralfaserprodukten dualer Dichte (dual-density), da das Verfahren nach der Erfindung zu einem Mineralfaserprodukt führt, das zwei oder mehr Schichten von unterschiedlichen Dichten umfasst. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung die Herstellung eines speziellen Typs von Mineralfaserprodukten dualer Dichte. In diesem zweiten Aspekt kann die Mineralfaser-Isoliergrundschicht gemäß der Erfindung als Schicht dualer Dichte umfassend Unterschichten von unterschiedlichen Dichten bereitgestellt werden.
Ein solches Produkt wird gemäß der Erfindung bereitgestellt. In dem ersten Aspekt der Erfindung können die Grundschicht und die Oberflächenschicht im Prinzip jede gewünschte Dichte aufweisen. Neben der Wahl der Dichten kann das Verfahren des ersten Aspekt ähnlich wie die Verfahren des zweiten Aspekts durchgeführt werden. Im folgenden wird die Erfindung daher nur unter Bezugnahme auf den zweiten Aspekt beschrieben.
Das Produkt gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst eine Mineralfaser-Isolierschicht und mindestens eine starre Oberflächenschicht, wobei die Oberflächenschicht mineralisches Material umfasst, das miteinander durch ein Bindemittel verbunden ist, wobei die Isolierschicht umfassend Mineralfasern und ein Bindemittel eine mittlere Dichte von 50 bis 300 kg/m³ aufweist und wobei die starre Oberflächenschicht umfassend ein mineralisches Material und ein organisches Bindemittel eine mittlere Dichte von mindestens 300 kg/m³, bevorzugt mindestens 450 kg/m³, aufweist.
Durch Bereitstellung einer starren Oberflächenschicht der vorstehend definierten Art kombiniert mit einer Mineralfaser-Isolierschicht hat es sich als möglich erwiesen, ein ausgezeichnetes Isolierprodukt zu erhalten, das für alle vorstehend genannten Zwecke geeignet ist, ohne die genannten Nachteile der verschiedenen Produkte nach dem Stand der Technik. Im wesentlichen liefert das Produkt gemäß der Erfindung Isoliereigenschaften, die im wesentlichen so gut sind wie sie durch die Isolierschicht selbst bereitgestellt werden, und auch eine starre Oberfläche von hoher Festigkeit, die raue Behandlung und raue Wetterbedingungen widerstehen kann. Ferner besitzt die starre Oberfläche eine ausreichende Festigkeit, die es Personen ermöglicht, auf der Oberfläche zu gehen, ohne Schaden oder signifikanten Verformungen beim Isolierprodukt zu verursachen.
Gleichzeitig ist das Produkt gemäß der Erfindung ausreichend dicht und gleichmäßig, um die Haftung von z.B. Dachpappe oder anderen Gegenständen direkt darauf zu ermöglichen. Dies ist sogar durch sehr geringe Mengen an Klebstoff möglich und das Produkt ist besonders für die Anwendung von selbstklebenden Folien oder dgl. geeignet.
Außerdem hat das Verfahren zur Herstellung des Isolierprodukts nach der Erfindung die folgenden Vorteile. Es ist möglich, die starre Oberflächenschicht genauer als mit den bekannten Techniken aufzubringen, und es ist möglich, eine Schicht, die auch dünner ist, aufzubringen. Die Variation der Dichte der Schicht kann auf ± 5% minimiert werden und die Variation der Dicke der Schicht kann auf ± 0,5 mm minimiert werden. Die Anwendung von trockenem Schüttgut mit einem trockenen Pulverbindemittel minimiert die Gefahr von Feuchtigkeitsflecken. Feuchtigkeitsflecken sind ein Hauptproblem in Verbindung mit z.B. Fassadenprodukten. Das Trocknungsverfahren hat ferner den Vorteil, dass keine Verdampfung von Wasser erforderlich ist. Dies führt zu einer erhöhten Kapazität des Vernetzungs- oder Härtungsofens. Die Anwendung der starren Oberflächenschicht ist unabhängig von den Schleudermaschinen, was zu einer erhöhten Kapazität der Anlage führt. Die starre Oberflächenschicht kann aus Mineralfaserabfall gebildet werden und dadurch löst die vorliegende Erfindung auch ein Abfallproblem.
Durch die Aufbringung eines organischen Bindemittels auf eine Zusammensetzung umfassend beträchtliche Mengen von einem oder mehreren mineralischen Materialien, die eine feste Packung des Materials ermöglicht, hat es sich überraschenderweise als möglich erwiesen, sehr dichte und starke Oberflächenschichten für Mineralfaser-Isolierprodukte zu erzeugen, selbst wenn diese Schichten sehr dünn hergestellt werden.
Gemäß der Erfindung sind die Vorteile für so dünne Schichten wie 0,5 mm im Durchschnitt und im Bereich bis zu jeder praktisch anwendbaren Dicke, z.B. etwa 40 bis 50 mm, erhältlich. Eine bevorzugte Dicke für die vorstehend genannten Anwendungen liegt im Bereich von etwa 1 bis 6 mm, bevorzugt 1 bis 4 mm und bevorzugter etwa 2, 3 oder 4 mm.
Es wird angenommen, dass die vorteilhafte Festigkeit zumindest teilweise aus der Tatsache herrührt, dass organische Bindemittel in der Regel eine weniger brüchige Bindung zwischen den Komponenten als die anorganischen Bindemittel nach dem Stand der Technik, wie Geopolymere, Bindemittel auf Kieselsäurebasis und Bindemittel auf Basis von kolloidaler Phosphorsäure, bilden.
Es ist ein weiterer überraschender Vorteil des Produkts gemäß der Erfindung, dass das organische Bindemittel in der starren Oberflächenschicht sich nicht zu zersetzen scheint, wenn die Dachpappe in üblicher Weise auf das Produkt geflammt wird. Es wird angenommen, dass dies zumindest teilweise von der hohen Dichte der starren Schicht herrührt. Es scheint, dass die dichte Schicht eine hohe Wärmekapazität aufweist, was die Fähigkeit ergibt, viel Wärme aufzunehmen, bevor eine kritische Zersetzungstemperatur für das Bindemittel erreicht wird.
Daher hat das Isolierprodukt eine ausgezeichnete Wärmestabilität gezeigt. Es wird ferner angenommen, dass die hohe Dichte und/oder die Zusammensetzung der Schicht in gewissem Umfang eine bessere Wärmeleitung/-verteilung innerhalb der Schicht selbst ermöglicht, was wiederum die Verhinderung der Überhitzung unterstützt. Dies ist sogar möglich, ohne die Isoliereigenschaften der integrierten Isolierschicht zu beeinträchtigen.
Die starre Oberflächenschicht des Produkts gemäß der Erfindung zeigt auch die Vorteile, dass sie nach Vernetzung oder Härtung im wesentlichen unlöslich in Wasser ist und auch thermisch stabil ist; beide Eigenschaften sind für eine große Vielfalt an Anwendungen des Produkts vorteilhaft.
Im Prinzip ist jedes organische Bindemittel anwendbar, wobei auch thermoplastische Bindemittel berücksichtigt werden. Bevorzugte organische Bindemittel nach der Erfindung sind aber wärmehärtbare Bindemittel, wie Bindemittel auf Basis von Phenol, Polyester, Epoxy, PVA (Polyvinylacetat), PVAI (Polyvinylalkohol), Acryl, Säureanhydrid/Amin. Es ist besonders bevorzugt, Bindemittel auf Phenolbasis, wie Phenol-Formaldehyd, Harnstoff- und/oder Melaminharze und/oder Säureanhydrid/Amin-Harze oder ein Furanharz wie in der veröffentlichten internationalen Patentanmeldung WO 99/38372 offenbart zu verwenden.
Es hat sich überraschenderweise als besonders vorteilhaft erwiesen, zumindest teilweise das gleiche Bindemittel für die starre Schicht zu verwenden, das in der Mineralfaser-Isoliergrundschicht verwendet wird. Abgesehen davon, dass es in praktischer Hinsicht einfacher ist, nur eine begrenzte Anzahl von unterschiedlichen Bindemitteln und Einrichtungen zu ihrer Aufbringung und Härtung zu handhaben, scheint es außerdem die Delaminierungsfestigkeit zwischen den Schichten zu verbessern.
Die Bindemittel sind gemäß der vorliegenden Erfindung in der starren Oberflächenschicht in einer Menge von 5 bis 35 Gew.-%, bevorzugter 5 bis 20 Gew.-% und sogar noch bevorzugter etwa 8 bis 15 Gew.-% vorhanden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung werden zwei unterschiedliche Bindemittel verwendet. Es hat sich überraschenderweise als möglich erwiesen, die UV-Stabilität der starren Schicht beträchtlich zu verbessern, indem etwa 50 Gew.-Bindemittel auf Phenolbasis zusammen mit etwa 50 Gew.-% Bindemittel auf Polyesterbasis verwendet werden.
In der Vergangenheit hat man aber angenommen, dass die Verwendung von signifikanten Mengen organischen Bindemittelmaterials in Isolierprodukten das Produkt beeinträchtigten würde, weil es dies zu entflammbar macht, vgl. NO-140296 . Nichtsdestotrotz hat die dichte Zusammensetzung der starren Schicht gemäß der Erfindung sich als überraschend nicht entflammbar erwiesen.
Ferner ist es aufgrund der hohen Festigkeit der starren Schicht möglich, die Dicke der Schicht zu verringern, wodurch sich eine geringe Gesamtmenge an organischem Bindemittel ergibt.
Die verbesserte Festigkeit der starren Schicht, die signifikant zur Gesamtdimensionsstabilität des ganzen Produkts beiträgt, ermöglicht sogar eine leichtere Bindung der Mineralfaser-Isoliergrundschicht, wodurch der Gesamtbedarf für organisches Bindemittel sogar weiter verringert wird.
Alternativ und/oder zusätzlich ermöglicht die hohe Festigkeit der starren Oberflächenschicht eine niedrigere mittlere Dichte des darunter liegenden Isoliermaterials, was den Bedarf an Ausgangsmaterialien verringert und auch die Isoliereigenschaften verbessert, ohne die physikalische Festigkeit des Produkts im ganzen zu beeinträchtigen.
Es wird auch angenommen, dass die hohe Festigkeit zumindest teilweise auf die Verwendung von mineralischem Material von hoher Schüttdichte in der Zusammensetzung beruht. Es ist überraschenderweise festgestellt worden, dass dieses Material eine kompakte und dichte Packung der starren Schichtzusammensetzung ermöglicht, die zusammen mit der Verwendung von organischem Bindemittel zu einer signifikant höheren Festigkeit zu führen scheint als sie z.B. durch bloß komprimierte Faserschichten nach dem Stand der Technik und auch die anorganisch gebundenen Schichten bereitgestellt werden.
Die starre Oberflächenschicht des Produkts nach der Erfindung hat eine Dichte von über 450 kg/m³, bevorzugter über etwa 600 kg/m³ und sogar noch bevorzugter über etwa 700 kg/m³. Für praktische Zwecke hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die starre Oberflächenschicht eine Dichte im Bereich von etwa 450 bis 1.800 kg/m³ aufweist, z.B. im Bereich von 700 bis 1.800 kg/m³.
Da die starre Oberflächenschicht nach der Erfindung dichter und stärker ist, ist sie ferner auch dimensionsstabiler, homogener und gleichmäßiger, was in wirksamer Weise die Menge an Klebstoff oder Lack verringert, die zur ausreichenden Bedeckung der Oberfläche notwendig ist. Da die starre Oberflächenschicht sehr kohäsiv ist, liefert sie auch eine ausgezeichnete Basis für die Haftung daran.
Jedes granulierte mineralische Material und/oder Kombinationen von mineralischen Materialien, die im wesentlichen die oben definierten Eigenschaften der starren Schicht bereitstellen, können gemäß der Erfindung verwendet werden. Es hat sich aber als besonders zweckmäßig erwiesen, eine beträchtliche Menge an Material mit einer durchschnittlichen Korngröße oder -länge zwischen etwa 3 mm und 50 μm in Abhängigkeit von den anderen Qualitäten des Materials und der anderen Komponenten zu verwenden.
Die mineralischen Materialien, die gemäß der Erfindung anwendbar sind, fallen typischerweise in eine von vier Kategorien mit unterschiedlichen Eigenschaften und es kann sich sowohl um natürliche als auch um künstliche handeln. Die Menge des Materials von jeder dieser Kategorien kann gemäß den gewünschten Eigenschaften der starren Oberflächenschicht ausgewählt werden.
Das Rohmaterial für die starre Oberflächenschicht kann auch eine Mischung von Glas- und Steinmaterial sein. Das Rohmaterial kann ferner Glasfasern mit einer Länge von bis zu 100 mm umfassen.
Gemäß der Erfindung ist es bevorzugt, eine oder mehrere Komponenten aus der Kategorie der sogenannten harten mineralischen Materialien, umfassend Materialien wie Quarz, Sand, Olivinsand usw., auszuwählen. Diese Mineralien haben vorzugsweise eine Härte von etwa 6 bis 9 Mohr. Wenn die starre Oberflächenschicht eine Menge an harten mineralischen Materialien umfasst, hat sich erwiesen, dass sie eine hohe Härte der Schicht und auch eine große Haltbarkeit liefern.
Gemäß der Erfindung ist es auch oder alternativ bevorzugt, eine oder mehrere Komponenten aus der Kategorie der sogenannten weichen mineralischen Materialien auszuwählen, umfassend Materialien wie Talkum, Graphit, Glimmer, Dolomit, Kalkstein usw. Diese Mineralien haben vorzugsweise eine Härte von etwa 1 bis 6 Mohr. Die Zugabe einer Menge von weichen mineralischen Materialien in der starren Oberflächenschicht erleichtert u.a. das Schneiden des Endprodukts. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hat sich eine mittlere Härte von etwa 3 bis 4 Mohr als besonders nützlich erwiesen.
Es ist für einige Zwecke auch oder alternativ bevorzugt, eine oder mehrere Komponenten aus der Kategorie der sogenannten absorbierenden mineralischen Materialien auszuwählen, die Materialien wie Diatomeenerde, Zeolithe usw. umfassen. Diese Mineralien können zugegeben werden, um das Vermögen der starren Oberflächenschichten zu verbessern, darauf aufgebrachte Substanzen zu halten und die Haftung zu verbessern.
Ferner ist es in einigen Ausführungsformen der Erfindung bevorzugt, eine Menge von Mineralien ultrahoher Dichte einzusetzen, wie Magnesit. Diese Mineralien können eingesetzt werden, um andere leichtere Komponenten in der starren Oberflächenschicht-Zusammensetzung auszugleichen und/oder die Schalldämmung des Endprodukts zu verbessern.
Es ist besonders bevorzugt, eine beträchtliche Menge an mineralischem Material einzusetzen, das aus den Kategorien der harten und/oder der weichen Mineralien ausgewählt ist, bevorzugt etwa 40 bis 97 Gew.-% der Zusammensetzung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass die anorganischen Mineralteilchen, die gemäß der Erfindung verwendet werden, im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die Mineralfasern in der Mineralfaser-Grundschicht aufweisen. Es hat sich erwiesen, dass dies eine ausgezeichnete Festigkeit der starren Schicht, eine hohe Delaminierungsfestigkeit und ein besonders vorteilhaftes Verfahren für die Herstellung der Produkte liefert.
In der Technik der Mineralfaserproduktion ist es üblich, dass eine Menge von Abfallprodukten während des Produktionsverfahrens gebildet werden. Bei diesen Abfallprodukten kann es sich um Shots oder auf andere Weise nicht korrekt zerfaserte mineralische Materialien handeln, die während des Verfahrens entfernt werden. Es kann sich auch um defekte Produkte handeln, wenn ein Fehler während der Herstellung auftritt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, solche gemahlenen Abfallprodukte als Ausgangsmaterial für die starren Oberflächenschichten gemäß der Erfindung zu verwenden. Zunächst hat das mineralische Material eine ideale Zusammensetzung für den Zweck und es löst außerdem das Problem der ansonsten notwendigen üblichen Entsorgung der Abfallprodukte, wodurch Energie und auch natürliche Ressourcen zum Vorteil der Umwelt gespart werden.
Die starre Schicht gemäß der Erfindung kann auch eine Menge an faserartigem Material umfassen. Es wird angenommen, dass dieses Material einen signifikanten Einfluss auf die Festigkeit der Schicht, insbesondere die Zugfestigkeit, aufweisen kann. Für diesen Zweck sind die eingesetzten Fasern vorzugsweise so lang wie möglich und bevorzugt mindestens etwa 3 mm, bevorzugter mindestens 1 cm und sogar noch bevorzugter mindestens etwa 10 cm.
Lange Fasern haben aber die Neigung, die Dichte der starren Oberflächenschicht zu verringern, was sehr unzweckmäßig sein kann, worauf vorhin hingewiesen wurde, daher kann es gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung in Abhängigkeit von den anderen Komponenten der starren Oberflächenschicht zweckmäßig sein, kürzere Fasern einzusetzen, die eine dichtere Gesamtpackung des Materials ermöglichen.
Das faserartige Material, das gemäß der Erfindung verwendet wird, kann vollständig oder teilweise gebunden, gewebt und/oder miteinander vermischt sein. Es ist aber bevorzugt, im wesentlichen freie einzelne Fasern zu verwenden. Das faserartige Material gemäß der Erfindung kann organisch oder anorganisch sein und kann natürlich oder künstlich sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es besonders bevorzugt, zumindest teilweise mineralische Fasern als faserartiges Material zu verwenden. In diesem Fall können die eingesetzten mineralischen Fasern vorteilhafterweise im wesentlichen die gleiche Zusammensetzung wie die Mineralfaser-Isolierschicht des Produkts aufweisen. Dies hat sich als zweckmäßig erwiesen, u.a. weil diese Fasern leicht von der Isolierschicht-Herstellung zur Hand sind.
Sofern die Mineralfasern, die in der Zusammensetzung der starren Oberflächenschicht eingesetzt werden, an sich keine Größenverteilung und/oder Zusammensetzung aufweisen, die eine Schüttdichte der Fasern im gewünschten Dichtebereich der starren Oberflächenschicht ergeben, ist es bevorzugt, weniger als 15 Gew.-% Mineralfasern zu verwenden. Um Mineralfasermaterial mit einer höheren Schüttdichte bereitzustellen, kann dieses Material auf eine Faserlänge von z.B. unter 50 mm oder unter 150 μm zerkleinert oder gemahlen werden, wie später beschrieben. Das Rohmaterial (Schüttgut) wird als im wesentlichen nicht komprimiertes Mineral und/oder faserartiges Material verstanden.
Es hat sich für einige Zwecke als vorteilhaft erwiesen, auch oder alternativ andere Typen von Fasern in die starre Schicht einzufügen, wie natürliche oder synthetische, mehr oder weniger organische Fasern. Einsetzbare organische Fasern umfassen Kohlenstofffasern, Cellulosefasern oder dgl. Aufgrund der häufig geringen Schüttdichte von organischen Fasern ist es im allgemeinen bevorzugt, nicht mehr als 5 Gew.-% organische Fasern in der Zusammensetzung der starren Oberflächenschicht zu verwenden.
Gemäß der Erfindung kann die starre Schicht auch einen bzw. ein oder mehrere Füllstoffe und/oder Additive umfassen. Einsetzbare Füllstoffe und Additive umfassen Tonsorten, Kalk, Magnesiumhydroxid, farbgebende Mittel usw.
Ein weiterer Vorteil des Mineralfaserprodukts nach der Erfindung besteht darin, dass die starre Oberflächenschicht für Diffusion offen ist. Dies hat sich als sehr vorteilhaft erwiesen, wenn das Produkt zur Dachdeckung verwendet wird und wenn die starre Oberfläche in der üblichen Weise mit Dachpappe verkleidet ist. Dieser Vorteil beruht auf der unglücklichen Tatsache, dass die Dachpappe, die üblicherweise oben auf Produkte der vorliegenden Art aufgebracht wird, in vielen Fällen während der Montage nicht vollständig abgedichtet ist oder über die Jahre geschädigt wird, wodurch Regenwasser oder Feuchtigkeit die Pappe umgehen kann und sich unter der Pappe festsetzt. Wenn sie Sonnenlicht ausgesetzt wird, erwärmt sich die Pappe und das Wasser, was sich unterhalb der Pappe festgesetzt hat, verdampft und dehnt sich beträchtlich aus, wodurch die Pappe aufgebauscht oder ausgebeult wird, was sogar zu weiteren ernsteren Lecks führen kann. Da die Mineralfaser-Isolierprodukte gemäß der Erfindung eine starre Oberflächenschicht umfassen, die offen für Diffusion ist, diffundiert und verteilt sich in die Pappe eindringendes Wasser selbst und entweicht beim Verdampfen durch verfügbare Kanäle.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Mineralfaser-Isolierprodukts nach der Erfindung wird die starre Oberflächenschicht mit einer Oberflächenbeschichtung vermittels eines gewebten oder ungewebten Textils, bevorzugt eines ungewebten Vlieses, versehen. Es hat sich erwiesen, dass dies beträchtlich zur Zugfestigkeit der Schicht und auch zur Verringerung der Menge an Staub, die ansonsten von dem Produkt in Abhängigkeit von seiner Zusammensetzung freisetzt werden könnte, beiträgt.
Bevorzugte Textilien beinhalten Polyester, Glas, Papier, Kohlenstoff, Nylon, die in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften flexibel oder starr sein können. Diese Textilien können auch unter und/oder in der starren Oberflächenschicht bereitgestellt werden.
Außerdem kann die spezielle Auswahl des Textils verwendet werden, um die Eigenschaften der Oberfläche, wie Oberflächenspannung, Glätte, Farbe usw., zu bestimmen. Aufgrund der vorteilhaften Dimensionseigenschaften der starren Oberflächenschicht selbst, können diese Textilien relativ dünn sein.
Bei einem relativ starren Textil, wie einem Glasvlies, ist es bevorzugt, ein Textil mit einem Oberflächengewicht von etwa 100 bis 30 g/m², bevorzugter etwa 80 bis 40 g/m² und sogar noch bevorzugter etwa 40 bis 60 g/m² einzusetzen.
Bei elastischeren Materialien ist es bevorzugt, so dünne Textilien wie möglich zu verwenden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Textil ein Oberflächengewicht von weniger als etwa 100 g/m², bevorzugt weniger als etwa 60 g/m², bevorzugter weniger als 30 g/m² und sogar noch bevorzugter etwa weniger als 15 g/m² auf.
Für einige Zwecke kann es vorteilhaft sein, mehr als eine Oberfläche des Mineralfaser-Isolierprodukts nach der Erfindung mit einer starren Oberflächenschicht zu versehen. Gemäß einer Ausführungsform werden zwei oder mehr, bevorzugt mindestens die zwei Hauptoberflächen mit der starren Oberflächenschicht gemäß der Erfindung versehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform werden alle Oberflächen mit der Schicht versehen.
Gemäß bevorzugten Ausführungsformen der Mineralfaserprodukte gemäß der Erfindung kann das Produkt mehr als eine Mineralfaser-Isolierschicht umfassen. Die Isolierschichten weisen vorzugsweise unterschiedliche Dichten und/oder unterschiedliche Faserorientierung auf.
Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Mineralfaser-Isolierprodukts nach der Erfindung umfasst eine erste Mineralfaser-Isolierschicht mit einer Dichte von etwa 50 bis 150 kg/m³, bevorzugt etwa 70 bis 130 kg/m³, eine zweite Mineralfaser-Isolierschicht mit einer Dichte von etwa 150 bis 300 kg/m³, bevorzugt etwa 160 bis 250 kg/m³ und eine starre Oberflächenschicht wie vorbeschrieben.
Wenn das Produkt eine Isolier-Grundschicht umfasst, die zwei oder mehr Isolierschichten mit unterschiedlichen Dichten umfasst, ist es bevorzugt, dass die Isolierschicht mit der höchsten Dichte in der Nachbarschaft zur starren Oberflächenschicht ist. Durch Bereitstellung einer Isolierschicht von einer relativ hohen Dichte unter der starren Oberflächenschicht ist es möglich, sehr gleichmäßige und planare Oberflächen zu erhalten, selbst wenn sehr wenig Material für die starre Oberflächenschicht verwendet wird.
Es hat sich auch überraschenderweise erwiesen, dass die Bereitstellung einer Isolierschicht von einer relativ hohen Dichte unter der starren Oberflächenschicht die Zugfestigkeit des Produkts signifikant erhöht. Die vereinte Wirkung der Isolierschicht hoher Dichte und der starren Oberflächenschicht kann sogar unter Verwendung von sehr wenig Material in beiden Schichten erhalten werden. Die Dicke der Isolierschicht hoher Dichte ist vorzugsweise so gering wie möglich, aber vorteilhafterweise 5 bis 40 mm und sogar noch bevorzugter 10 bis 15 mm.
Das Produkt gemäß der Erfindung kann in jeder in der Technik der Mineralfaser-Isoliermaterialien bekannten Weise geformt werden, das Produkt ist aber vorzugsweise in Form einer im wesentlichen rechteckigen Platte, wobei die starre Oberflächenschicht im wesentlichen auf mindestens einer der Hauptoberflächen, d.h. einer der beiden größten, vorgesehen ist.
Das Produkt gemäß der Erfindung eignet sich für im wesentlichen alle Wärme-, Schall- oder Feuerisolierzwecke, die in der Technik der Mineralfasertechnologie bekannt sind. Insbesondere eignet sich das Produkt für die Dach deckung und die Fassadenverkleidung. Da die starre Oberflächenschicht gemäß der Erfindung im wesentlichen in Wasser unlöslich ist, eignet sich das Produkt ferner auch für die Verwendung in mariner Umgebung.
Die Erfindung betrifft ferner die bevorzugte Verwendung des Isolierprodukts. Wenn als Dachmaterial verwendet, können Bitumen oder ähnliches Material auf die starre Oberfläche aufgebracht werden. Bei Verwendung als Fassadenbedeckung können Verputzmörtel oder ähnliches Material auf die starre Oberfläche aufgebracht werden. In beiden Anwendungen kann die starre Oberflächenschicht mit einem Grundanstrich, wie PVAC, vor der Anwendung von Bitumen oder Mörtel vorbehandelt werden.
Die beträchtlich erhöhte Dimensionsstabilität des Produkts nach der Erfindung, die durch die starre Oberflächenschicht bereitgestellt wird, erhöht die Handhabbarkeit des Produkts und auch die Möglichkeit zur Verpackung stark. Sie verringert ferner die Menge an durch Transport beschädigten Produkten im Vergleich zu den zerbrechlicheren Produkten nach dem Stand der Technik.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Mineralfaser-Isolierprodukts umfassend eine Isolierschicht und eine starre Schicht bei mindestens einer Oberfläche.
Verfahren zur Herstellung eines Isolierprodukts umfassend eine Isoliergrundschicht auf Mineralfaserbasis und eine starre Oberflächenschicht, wobei das Verfahren umfasst die Schritte

a) des Bereitstellens einer Isoliergrundschicht mit einer mittleren Dichte von 50 bis 300 kg/m³,
b) des Bereitstellens eines Oberflächenschicht-Rohtmaterials mit einer mittleren Rohdichte von mindestens 300 kg/m³, bevorzugt 450 kg/m³, und umfassend eine im wesentlichen homogene Mischung von mindestens einem mineralischen Material und einem organischen Bindemittel,
c) des Verteilens des Oberflächenschicht-Rohmaterials auf mindestens einer Oberfläche der Mineralfaser-Isoliergrundschicht,
d) des Härtens des organischen Bindemittels in dem Oberflächenschicht-Rohmaterial, um eine starre Oberflächenschicht zu bilden.

Obwohl es allgemein zweckmäßig ist, so wenig Wasser wie möglich anzuwenden, um die Energie und/oder die Zeit zu sparen, die zur Entfernung erforderlich sind, ist überraschenderweise festgestellt worden, dass die Festigkeit der starren Oberflächenschicht beträchtlich verbessert werden kann durch Anwenden von bis zu etwa 30 Gew.-%, bevorzugt 10 Gew.-% Wasser in dem Oberflächenschicht-Rohmaterial vor Härten des Bindemittels. Vorzugsweise wird eine Menge von 0,5 bis 8 Gew.-% und sogar noch bevorzugter etwa 1 bis 5 Gew.-% Wasser zu dem Material gegeben.
Ferner hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, mindestens einen Teil des Bindemittels im Wasser zu lösen oder zu dispergieren, bevor es zur Rohzusammensetzung gegeben wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird soviel Bindemittel wie möglich im Wasser suspendiert, es hat sich aber als zweckmäßig erwiesen, Suspensionen mit einem Bindemittelgehalt von nicht mehr als etwa 60 Gew.-% zu verwenden. Die Suspension hat vorzugsweise einen Bindemittelgehalt von etwa 20 bis 60 Gew.-%.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es bevorzugt, etwa 50 bis 100 Gew.-% des Bindemittels zum Rohmaterial in einer im wesentlichen trockenen pulvrigen Form zu geben und den verbleibenden Teil des Bindemittels als wässrige Suspension zugeführt wird, unmittelbar vor oder im wesentlichen gleichzeitig oder weniger als 10 min vor oder nachdem, bevorzugt weniger als 5 min bevor oder nachdem das Oberflächenschicht-Rohmaterial auf der Oberfläche der Isolierschicht verteilt wird. Es hat sich u.a. erwiesen, dass dies die Delaminierungsfestigkeit zwischen der Isolierschicht und der starren Oberflächenschicht signifikant erhöht.
Der Ausdruck, der beschreibt, dass das Bindemittel in im wesentlichen trockener pulvriger Form oder als im wesentlichen trockenes Pulver vorliegt, bedeutet, dass das Bindemittel pulvrig ist und weniger als 10 Gew.-% Wasser, bevorzugt weniger als 5 Gew.-% Wasser und bevorzugter weniger als 2 Gew.-% Wasser enthält.
Ein weiterer Vorteil des Anwendens von etwas Wasser oder einer anderen Flüssigkeit bei dem Oberflächenschicht-Rohmaterial besteht darin, dass es die Menge an Staub in großem Umfang verringert, die aus dem Material freigesetzt wird, bis das Bindemittel in dem Material schließlich gehärtet ist und dadurch die starre Schicht gebildet wird.
Ein ähnlicher Staubverringerungseffekt kann gemäß der Erfindung auch durch Verwendung einer Menge von anderen Flüssigkeiten erreicht werden, vorzugsweise Mineral-/Siliconölen, die in einer Menge von 0 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-% und bevorzugter 0,2 bis 0,6 Gew.-% zugeführt werden können. Diese Öle können auch eingesetzt werden, um die hydrophoben Eigenschaften der starren Oberflächenschicht zu erhöhen oder für andere Zwecke. Die hydrophoben Eigenschaften können auch durch Zugabe einer entsprechenden Menge an Siliconharz oder dgl. zum Oberflächenrohmaterial gesteuert werden.
Das mineralische Material, das in dem Oberflächenrohmaterial verwendet wird, liegt in einer Menge von mindestens 40 Gew.-%, bevorzugt in einer Menge von 40 bis 95 Gew.-%, bevorzugter in einer Menge von 50 bis 95 Gew.-% und sogar noch bevorzugter in einer Menge von 80 bis 92 Gew.-% vor.
Das mineralische Material, das in dem Oberflächenrohmaterial verwendet wird, umfasst bevorzugt eine oder mehrere Komponenten, die aus den vorstehend erörterten Gruppen von harten, weichen, absorbierenden und ultrahochdichten Mineralien ausgewählt werden. Die Minerale sind vorzugsweise im wesentlichen anorganisch.
Vor der Anwendung des Oberflächenschicht-Rohmaterials auf die Oberfläche der Isolierschicht sollte das nicht gehärtete Rohmaterial eine Dichte von mindestens 150 kg/m³ aufweisen. Die optimale Dichte des nicht gehärteten Rohmaterials hängt in großem Umfang von der Zusammensetzung des Rohmaterials ab. Um so mehr Fasermaterial in dem Rohmaterial enthalten ist, desto kleiner kann die Dichte des nicht gehärteten Rohmaterials sein. Im allgemeinen ist es bevorzugt, dass die Dichte des nicht gehärteten Rohmaterials ausreichend hoch ist, um eine Rohdichte von mindestens 350 kg/m³, bevorzugter etwa 450 kg/m³ und bevorzugter etwa mindestens 600 kg/m³ und sogar noch bevorzugter etwa mindestens 700 kg/m³ zu ergeben. Der Unterschied in der Dichte des Rohmaterials vor der Verteilung auf der Grundschicht und nach der Härtung kann bis zu 50% betragen.
Die hohe Dichte, die durch das mineralische Material bereitgestellt wird, das in dem Oberflächenrohmaterial verwendet wird, kann durch Verwendung von Material erhalten werden, das an sich eine hohe Rohdichte aufweist, wie das besonders bevorzugte Material gemäß der Erfindung, nämlich Quarzsand. Gemäß einer anderen besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird aber die hohe Dichte des Oberflächenschicht-Rohmaterials durch Verwendung von gemahlenem Mineralfasermaterial mit einer hohen Rohdichte erhalten.
Wie angegeben, ist es in der Technik der Mineralfaserproduktion üblich, dass während des Herstellungsverfahrens eine Menge an Abfallprodukten gebildet werden. Bei diesen Abfallprodukten kann es sich um Shots oder in anderer Weise nicht richtig zerfaserte Mineralmaterialien handeln, die während des Verfahrens entfernt werden. Es kann sich auch um fehlerhafte Produkte handeln, wenn während der Herstellung ein Fehler auftritt. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, diese Abfallprodukte als Ausgangsmaterial für die starren Oberflächenschichten gemäß der Erfindung zu mahlen. Zunächst hat das mineralische Material eine ideale Zusammensetzung für den Zweck und außerdem löst es das Problem der ansonsten notwendigen herkömmlichen Entsorgung des Abfalls.
Wenn Mineralfasermaterial als Hauptteil oder als einziges mineralisches Ausgangsmaterial für das Oberflächenschicht-Rohmaterial verwendet wird, ist es bevorzugt, es auf eine mittlere Faserlänge von weniger als etwa 50 mm und/oder eine Rohdichte von etwa 250 bis 400 kg/m³ und für einige Zwecke vorzugsweise eine Rohdichte von etwa 700 bis 900 kg/m³ zu mahlen. Die Fasern werden bevorzugter auf eine mittlere Faserlänge von weniger als etwa 800 μm, bevorzugt weniger als etwa 200 μm und bevorzugt weniger als etwa 100 μm und sogar noch bevorzugter weniger als 80 μm gemahlen. Wenn derartiges faserartiges mineralisches Material als eine Hauptkomponente des Oberflächenschicht-Rohmaterials verwendet wird, kann es immer noch zweckmäßig sein, anderes faserartiges Material mit den Eigenschaften wie vorstehend offenbart und in den angegeben Mengen zu verwenden.
Jeder bekannte Mühlentyp kann verwendet werden, der in der Lage ist, die gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Mahlende oder zerkleinernde Scheibenmühlen, wie die Fas^®-Mühle, Hammermühlen und Stabmühlen haben sich aber als besonders wirksam erwiesen. Andere Ausgangsmaterialien von anorganischem mineralischem Material können in ähnlicher Weise gemahlen werden, um eine geeignete Korngröße und auch eine geeignete Rohdichte zu erhalten.
Zum Vermischen von pulvrigem Bindemittel, mineralischem Material und irgendwelchen weiteren Komponenten, um das Oberflächenschicht-Rohmaterial zu erhalten, kann jedes bekannte Mittel zum Mischen von im wesentlichem trockenem teilchenförmigem Material von hoher Rohdichte verwendet werden. Bei Verwendung von einigen Mischeinrichtungen besitzt das Oberflächenschicht-Rohmaterial aber die Neigung zu verbacken, was sehr unzweckmäßig ist, insbesondere wenn dünne starre Schichten hergestellt werden sollen. Es ist daher festgestellt worden, dass eine im wesentlichen horizontale drehende Kanaltrommel (culvert drum) oder eine ähnliche Einrichtung, die eine niedrige Scherkraft liefern, während die Zusammensetzung vorzugsweise kontinuierlich gemischt und befördert wird, gemäß der Erfindung besonders geeignet sind. Es wird im allgemeinen angenommen, dass die Mischung deutlich unter der Härtungstemperatur des Bindemittels erfolgen sollte. Dies kann natürlich auch durch ein aktives Kühlen erreicht werden.
Für eine gleichmäßige Verteilung des Oberflächenschicht-Rohmaterials auf der Oberfläche der Isolierschicht ist es bevorzugt, das Material zunächst in einen Kastenbeschicker zu füllen, der es auf ein erstes Förderband liefert, auf dem es gegebenenfalls mit Rollen, Bürsten und/oder dgl. nivelliert wird. Unter dem ersten Förderband transportiert ein zweites Förderband die Isolierschicht und das Oberflächenschicht-Rohmaterial (Schüttgut) fällt von dem ersten Förderband auf die obere Fläche der Isolierschicht auf dem zweiten Förderband, das dann das beschichtete Isoliermaterial zum Härtungsofen befördert.
Allerdings kann im Prinzip jedes Mittel, das in der Lage ist, eine Substanz, die dem Oberflächenschicht-Rohmaterial ähnlich ist, in gleichmäßiger Weise zu verteilen, gemäß der Erfindung verwendet werden. Es ist besonders bevorzugt, Förder- und/oder Verteilungseinrichtungen zu verwenden, welche Lenkaggregate umfassen, die einen kontinuierlichen und homogenen Materialfluss auf die Isolierschicht ermöglichen.
Es hat sich gemäß einer Ausführungsform der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, die obere Fläche der Isolierschicht zu begradigen oder zu glätten, bevor das Oberflächenschicht-Rohmaterial aufgebracht wird, das schließlich die starre Oberflächenschicht bildet. Es ist festgestellt worden, dass dies zu gleichmäßigeren starren Oberflächenschichten führt.
Eine solche Konditionierung kann unter Verwendung von Rollen, Bändern oder dgl. erfolgen. Die obere Oberfläche des Oberflächenschicht-Rohmaterials kann auch vorteilhafterweise konditioniert werden, nachdem sie auf die Isolierschicht, mit Hilfe von Bürsten, Rollen, Bändern oder dgl. aufgebracht ist, um eine gleichmäßige Verteilung des Materials zu gewährleisten.
Wenn es bevorzugt ist, die starre Oberflächenschicht auf der unteren Oberfläche der Isolierschicht zu haben, ist es möglich, die Isolierschicht auf einer Fördereinrichtung zuzuführen, die bereits mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Schicht des Oberflächenschicht-Rohmaterials bedeckt ist. Es ist auch möglich, starre Oberflächenschichten sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Oberfläche zu erhalten, indem beides getan wird und ansonsten wie vorstehend offenbart fortgesetzt wird.
Bei der Mineralfaser-Isoliergrundschicht gemäß der Erfindung kann es sich um eine Mineralfaserbahn von einer Dichte oder mehrfacher Dichte handeln, d.h. eine Schicht von mehr oder weniger homogener Dichte oder zwei oder mehr Schichten von unterschiedlicher Dichten, wobei die Bahn eine mittlere Dichte von 50 bis 300 kg/m³ aufweist.
Bei einer Mineralfaser-Isoliergrundschicht mit einer Dichte ist es bevorzugt, dass die Schicht eine Dichte von etwa 50 bis 200 kg/m³ und bevorzugter etwa 100 bis 150 kg/m³ aufweist.
Gemäß der Erfindung ist es aber besonders bevorzugt, Mineralfaserbahnen mit einer Schicht hoher Dichte, die der starren Oberflächenschicht gegenüberliegt, zu verwenden, wobei die Schicht hoher Dichte eine Dichte von 150 bis 300 kg/m³, bevorzugt 160 bis 250 kg/m³ und sogar noch bevorzugter etwa 180 bis 220 kg/m³ aufweist.
Die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Isoliergrundschicht kann durch jedes bekannte Verfahren bereitgestellt werden, bevorzugt wie in EP 0555334 offenbart. Bei einer Isolierschicht dualer oder mehrfacher Dichte wird sie bevorzugt im wesentlichen wie in DK 155163 oder PCT/DK99/00152 offenbart erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es besonders bevorzugt, das Oberflächenschicht-Rohmaterial auf die Isolierschicht aufzubringen, bevor härtbares Bindemittel in der Isolierschicht gehärtet wird. Auf diese Weise wird das Bindemittel in allen Schichten im wesentlichen zur gleichen Zeit gehärtet, wodurch Energie, Ausrüstung und Verfahrensschritte gespart werden. Der Unterschied in der Härtungszeit der Bindemittel in allen Schichten sollte weniger als 10 min, bevorzugt weniger als 5 min, betragen. Ein besonders bevorzugter Weg, um diese Vorteile gemäß der Erfindung zu erhalten, besteht darin, das Oberflächenschicht-Rohmaterial auf die obere Oberfläche der Mineralfaserbahn, die gemäß z.B. einer der vorstehend genannten Verfahren gebildet wird, im wesentlichen unmittelbar bevor die Bahn des Härtungsofen zur Wärmehärtung betritt, aufzutragen. Es ist aber möglich, das Oberflächenschicht-Rohmaterial auf eine vorgehärtete Mineralfaser-Isolierschicht aufzubringen, das Rohmaterial gesondert zu härten und dadurch das Produkt nach der Erfindung zu erhalten.
Wie angegeben, ist es sehr bevorzugt, einen herkömmlichen, in der Technik der Mineralfaserherstellung bekannten und zur Härtung des Bindemittels in der Isolierschicht verwendeten Härtungsofen zu verwenden, um auch das Bindemittel in der starren Oberflächenschicht zu härten. Solche Härtungsöfen zeigen aber typischerweise eine Reihe von Nachteilen.
Erstens wird bei einem herkömmlichen Härtungsofen bei der derzeitigen Technik ein Förderband auf beiden Seiten des zu härtenden Produkts verwendet, um das Produkt durch eine Zone zu befördern, in der warme Luft durch das Produkt zur Wärmehärtung des Bindemittels geblasen wird. Das typische Förderband eines Härtungsofens besteht im wesentlichen aus einer Reihe von starren Lamellen, die leider Markierungen auf den oberen und unteren Oberflächen des gehärteten Produkts hinterlassen.
Da es im allgemeinen wünschenswert ist, Produkte mit glatten Oberflächen zu erhalten, insbesondere für Produkte der vorstehenden Art, ist es häufig notwendig, die Oberflächen der in herkömmlichen Härtungsöfen gehärteten Produkte zu schneiden oder zu schleifen.
Es ist aber überraschenderweise festgestellt worden, dass durch Bedecken der Produktoberfläche vor dem Härtungsschritt mit einem porösen Textil mit einer bestimmten Steifigkeit und Durchlaufenlassen des Textils durch den Härtungsofen die Spuren von dem Härtungsofen stark verringert oder sogar beseitigt werden können. Es ist festgestellt worden, dass eine Steifigkeit ähnlich der Steifigkeit eines herkömmlichen handelsüblichen Glasvlieses mit einem Oberflächengewicht von etwa 40 bis 60 g/m² oder mehr in Abhängigkeit von der Art der Härtungsofenlamellen und der optionalen Komprimierung, die bei dem Produkt während des Härtungsschritts herbeigeführt wird, für die meisten Zwecke zweckmäßig ist.
Jedes Textil oder dgl. mit der erforderlichen Steifigkeit kann für den genannten Zweck verwendet werden. Das Textil sollte aber vorzugsweise porös sein, so die heiße Luft durchgeleitet werden kann, falls die Erreichung der Härtung notwendig ist. In ähnlicher Weise ist es sehr vorteilhaft, dass das Oberflächenschicht-Rohmaterial porös genug ist, damit die heiße Luft in die Schicht eindringen kann.
Gemäß der Erfindung ist es bevorzugt, anorganische und/oder organische Textilien zu verwenden, und es können sowohl gewebte als auch ungewebte Textilien verwendet werden. Insbesondere ungewebte Glasvliese haben sich als vorteilhaft erwiesen, aber auch andere steife Vliese sind wirksam.
Durch das Härtungsverfahren klebt das Textil in vielen Fällen auf der Produktoberfläche. Dies kann sehr zweckmäßig sein, wenn bestimmte Oberflächeneigenschaften, die den Eigenschaften des Textils entsprechen, erforderlich sind. Jedenfalls hat sich erwiesen, dass die Aufbringung eines Textils, das insbesondere die starre Oberflächenschicht gemäß der Erfindung bedeckt, die Zugfestigkeit davon sogar noch weiter verbessert.
Wenn es nicht bevorzugt ist, dass das Textil auf der Oberfläche des Produkts haftet, ist es gemäß der Erfindung möglich, auf eine oder beide der gegenüberliegenden Oberflächen des Textils und des Produkts ein Antihaftmittel, wie Mineralöl oder Silicon, vor deren Zusammenstellung aufzusprühen. Es ist auch möglich, ein Textil aufzubringen, das an sich eine niedrige Oberflächenspannung hat, d.h. eines, das antihaftend ist. In diesem Fall kann das Textil nach dem Härtungsofen abwickelt und gegebenenfalls chargenweise wiederverwendet werden, oder es kann die Form einer Endlosbandschleife um die Härtungsofenlamellen aufweisen.
Es ist auch möglich, mehr als ein Textil mit den gewünschten Eigenschaften anzuwenden. Durch Verwendung von mehr als einem Textil kann jedes Textil dünner und damit weniger steif sein und durch geeignete Auswahl der Textilmaterialien ist es möglich zu gewährleisten, dass nur das Textil direkt in der Nachbarschaft der starren Oberflächenschicht des Produkts daran haftet. Auf diese Weise können außerordentlich dünne Textilschichten auf der starren Oberflächenschicht bereitgestellt werden, womit in Abhängigkeit vom ausgewählten Textil praktisch jede gewünschte Oberflächeneigenschaft möglich ist, wobei gleichzeitig der vorteilhafte Effekt erhalten wird, dass keine Markierungen durch den Härtungsofen vorliegen, selbst wenn das zweite gegebenenfalls wiederverwendbare Textil auch relativ dünn ist.
Der zweite Nachteil des herkömmlichen Härtungsofens betrifft die Verwendung von heißer Luft, die durch das Produkt zur Härtung von wärmehärtbarem Bindemittel darin geblasen wird. Da das Oberflächenschicht-Rohmaterial nach der Erfindung relativ fein gekörnt ist, könnte es durch die Luftströme durch das Produkt verschoben oder sogar entfernt werden. Gemäß der Erfindung kann dieses Problem aber auch beseitigt werden, indem ein Textil auf dem Oberflächenschicht-Rohmaterial aufgebracht wird, wobei die Porengröße so ausgewählt wird, dass das Material im wesentlichen gehalten wird.
Es ist ein beträchtlicher Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung, dass es möglich ist, in kontinuierlicher mitlaufender Weise zu produzieren. Es ist außerdem ein Vorteil, dass die typischerweise eingesetzte Ausrüstung in der Technik der Mineralfaser-Isoliermaterialproduktion mit nur sehr wenigen Modifizierungen verwendet werden kann, d.h. die Hinzufügung von Einrichtungen zum Mischen und Verteilen des Oberflächenschicht-Rohmaterials auf eine mehr oder weniger herkömmliche Mineralfaserbahn, vorzugsweise kurz vor deren Härtung im Härtungsofen.
Das Ausdruck Faser wie hier verwendet bezeichnet jede längliche Struktur oder alle längliche Teilchen mit mindestens der dreifachen Länge seines mittleren Durchmessers.
Alle in der vorliegenden Anmeldung genannten Mineralfaser-Isolierschichten sind bevorzugt ungewebte Mineralfaserbahnen.
Der Ausdruck Mineralfaser wie hier verwendet umfasst alle Arten von künstlichen Mineralfasern, wie Stein-, Glas- oder Schlackenfasern, insbesondere Fasern, die in Materialien für die vorstehend genannten Zwecke verwendet werden und als Füllstoff in Zement, Kunststoffen oder anderen Stoffen oder die als Kulturmedium für Pflanzen verwendet werden. Insbesondere Steinfasern haben sich als geeignet für die Zwecke der vorliegenden Erfindung erwiesen.
Der Ausdruck Steinfaser wie hier verwendet bezeichnet Fasern mit einer Zusammensetzung, die im allgemeinen umfasst etwa 34 bis 62% und bevorzugt etwa 41 bis 53 Gew.-% SiO₂, im allgemeinen etwa 0,5 bis 25 Gew.-% und bevorzugt etwa 5 bis 21 Gew.-% Al₂O₃, gegebenenfalls etwa 0,5 bis 15 Gew.-% und bevorzugt etwa 2 bis 9 Gew.-% Eisenoxide insgesamt, im allgemeinen etwa 8 bis 35 Gew.-% und bevorzugt etwa 10 bis 25 Gew.-% CaO, im allgemeinen etwa 2,5 bis 17 Gew.-% und bevorzugt etwa 3 bis 16 Gew.-% MgO, gegebenenfalls etwa 0,05 bis 1 Gew-% und bevorzugt etwa 0,06 bis 0,6 Gew.-% MnO, im allgemeinen etwa 0,4 bis 2,5 Gew.-%, und bevorzugt etwa 0,5 bis 2 Gew.-% K₂O und ferner umfassend Na₂O in einer Menge von weniger als etwa 5 Gew.-%, bevorzugt weniger als etwa 4 Gew.-% und bevorzugter zwischen etwa 1 und 3,5 Gew.-%, TiO₂ in einer Menge von mehr als etwa 0,2 bis 2 Gew.-%. Die Steinfasern umfassen bevorzugt kein BaO oder Li₂O in signifikanter Menge und der Gehalt an B₂O₃ ist vorzugsweise weniger als 2%. Steinfasern haben typischerweise eine Glasübergangstemperatur (Tg) über 700°C, bevorzugt über 730°C und bevorzugter zwischen etwa 760 und 870°C. Die Dichte der Steinfasern ist typischerweise über etwa 2,6 g/cm³ und bevorzugt zwischen etwa 2,7 und 3 g/cm³. Der Brechungsindex der Steinfasern ist typischerweise über etwa 1,55 und bevorzugt zwischen etwa 1,6 und 1,8.
Der Ausdruck Bindemittel oder Binder, wie hier verwendet, umfasst jedes Material, das als Bindemittel in Mineralfasermaterialien für die obigen Produkte geeignet ist. Organische Bindemittel gemäß der Erfindung umfassen insbesondere Phenol-Formaldehyd-, Phenol-Harnstoff-, Acryl-Copolymer-, Resorcin-, Furan- und/oder Melamin-Harz, ein Furanharz wie in WO 99/38372 beschrieben und sie sind vorzugsweise durch Wärmehärtung oder ein anderes Mittel zur Härtung von Bindemitteln, das in der Technik bekannt ist, irreversibel härtbar.
Alle Prozentsätze meinen Gewichtsprozent des Gesamtgewichts der fraglichen Zusammensetzung, sofern nichts anderes angegeben ist oder offensichtlich ist. Die Faserlängenfraktionen sind aber im allgemeinen als Anzahl der Fasern, die in eine bestimmte Kategorie fallen, im Vergleich zur Gesamtzahl der gezählten Fasern angegeben.
Die hier angegebenen Faserdimensionen werden mit einem Rasterelektronenmikroskop (SEM) und einfacher Bildanalyse durch das folgende Verfahren gemessen:
Eine ausreichende und repräsentative Faserprobe wird in entmineralisiertem Wasser dispergiert. Die Aliquote wird über ein Nukleopore^®-Filter (0,8 μm) filtriert. Das Filter ist mit Gold beschichtet (gesputtert). Das Filter ist auf einen Aluminiumbolzenstumpf von 25 mm montiert. Die Vergrößerung, mit der der Durchmesser gemessen wird, hängt von der Länge der Fasern ab, typischerweise 1.200- bis 2.000-fach. Fasern mit mindestens einem Ende im Sichtfeld werden gemessen. Fasern mit nur einem Ende im Sichtfeld werden mit einem Faktor von 1 gewichtet und Fasern mit zwei Enden im Sichtfeld werden mit einem Faktor von 2 gewichtet. Die Faserlänge wird bei der optimalen Vergrößerung gemessen. Die Genauigkeit der Messung hängt von der Anzahl der gemessenen Fasern ab, die nach Zweckmäßigkeit ausgewählt wird. Die Daten werden verarbeitet und die Ergebnisse werden als statistische Normalverteilung der Fraktionen durch die Anzahl der gemessenen Fasern angegeben.
Die Wassermenge, die hier angegeben wird, bezieht sich auf im wesentlichen freies Wasser und/oder weniger getrenntes beigemischtes Wasser. Gebundenes Wasser in optionalen Stoffen, wie MgOH₂ oder dgl., ist nicht enthalten.
Die physikalischen Eigenschaften der hier angegebenen Produkte werden gemäß dem Standard EN 12430 gemessen.
Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe der Figuren weiter erläutert.
1 erläutert eine Produktionsanlage für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
2 erläutert eine andere Produktionsanlage für eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.
3 erläutert ein Produkt nach der Erfindung.
In 1 wird die Mineralfaserbahn 1 horizontal geteilt und der abgeteilte Teil 2 wird unter Verwendung einer Reihe von Walzen 3 komprimiert, erneut auf die ursprüngliche Bahn 1 aufgebracht und mit Walzen 4 konditioniert. Ein Oberflächenschicht-Rohmaterial 5 wie vorstehend definiert wird zum Kastenbeschicker 6 befördert, der Verteilräder 7 umfasst, die das Material 5 auf einem sich bewegenden Förderband 8 verteilen. Von dem Band 8 wird das Material 5 mit Hilfe einer Verteilungsbürste 9 auf der oberen Oberfläche der komprimierten Schicht 2 verteilt. Das geschichtete Produkt wird dann mit einem dünnen Polyestervlies 10 von einem Zugabeband 10 beschichtet und zusammen mit einem Glasvlies 12 um Walzen 11a-d unter die Walze 11a geleitet. Eine Menge an wässriger Suspension von Bindemittel wird mit Hilfe von Düsen 13 zugeführt. Das Bindemittel wird in einem Härtungsofen, der durch die Förderbänder 14a und 14b symbolisiert ist, gehärtet, wo heiße Luft durch das Produkt vom unteren Teil zum oberen Teil durch eine nicht gezeigte Einrichtung geleitet wird. Nach Härtung wird die Endlosbahn 1, umfassend eine komprimierte Schicht 2, eine starre Oberflächenschicht des gehärteten Oberflächenschicht-Rohmaterials 5 und eine dünne Polyestervlies-Oberflächenschicht 10, geschnitten, um das Endprodukt gemäß der Erfindung bereitzustellen.
In 2 wird die Mineralfaserbahn 1 mit einer komprimierten Mineralfaserschicht 2 versehen und unter einen Beschicker 6 geleitet, der das trockene Oberflächenschicht-Rohmaterial direkt auf die obere Oberfläche der komprimierten Isolierschicht 2 leitet. Die mit dem Oberflächenschicht-Rohmaterial beschichtete Isolierbahn wird zusammen mit Glasvlies 12, das mit Hilfe einer Düse 13 mit einem Antihaftmittel besprüht worden ist, unter die Walze 11a geleitet und zu einem nicht gezeigten Härtungsofen befördert, in dem das Bindemittel in den Isolierschichten und auch das im wesentlichen trockene Oberflächenschicht- Rohmaterial gehärtet wird. Das Glasvlies wird ohne weiteres von der starren Oberflächenschicht entfernt, nachdem das Bindemittel gehärtet ist, und die gehärtete Sandwichstruktur wird geschnitten, um das Produkt gemäß der Erfindung mit einer weichen Isolierschicht 1, einer festen Isolierschicht 2 und einer starren Oberflächenschicht 5 zu bilden.
3a erläutert eine Seitenansicht einer Ausführungsform des Produkts nach der Erfindung, worin eine Isolierschicht niedriger Dichte 1 mit einer Isolierschicht hoher Dichte überlegt ist, die mit einer starren Oberflächenschicht 5 überlegt ist. Die starre Oberflächenschicht 5 ist mit einem Glasvlies 10 versehen.
3b erläutert eine Explosionsseitenansicht der Ausführungsform des Produkts gemäß der Erfindung entsprechend 3a.
Die Erfindung wird im folgenden mit Hilfe von Beispielen weiter erläutert.
BEISPIEL 1
Eine Reihe von Mineralfaserplatten nach dem Stand der Technik wurden mit einer Stabmühle auf eine Rohdichte von 700 bis 800 kg/m³ gemahlen. Das gemahlene Material hatte eine Teilchengrößenverteilung, bei der mindestens etwa 50%, bezogen auf die Anzahl des Materials, unter die Fraktion mit einer Länge von etwa 10 μm oder weniger und einem Durchmesser von etwa 3 μm oder weniger fiel, etwa 70%, bezogen auf die Zahl, in eine Fraktion mit einer Länge von etwa 20 μm oder weniger und einem Durchmesser von etwa 5 μm oder weniger fiel, und etwa 90%, bezogen auf die Zahl, in eine Fraktion mit einer Länge von etwa 70 μm oder weniger und einem Durchmesser von etwa 8 μm oder weniger fiel.
Zu dem gemahlenen Material wurde eine Menge von etwa 15 Gew.-% trockenes pulverförmiges Bindemittel auf Phenol-Formaldehyd-Basis beigemischt, um ein Oberflächenschicht-Rohmaterial zu bilden.
Das vorstehend definierte Material wurde auf der Hauptoberfläche der Schicht hoher Dichte einer herkömmlichen Mineralfaserplatte dualer Dichte im Herstellungsverfahren davon und vor der Härtung des Bindemittels in der Platte verteilt, wobei die Platte dualer Dichte eine erste Mineralfaser-Isolierschicht von 85 mm mit einer Dichte von 110 kg/m³ und eine zweite Mineralfaser-Isolierschicht von 85 mm mit einer Dichte von 180 kg/m³ umfasst. Unmittelbar vor dem Auftrag des Oberflächenschicht-Rohmaterials (Schüttgutmaterials) wurde die obere Oberfläche der Mineralfaser-Isolierschicht mit einer Walze konditioniert, um die Oberfläche gleichmäßig zu machen. Das Oberflächenschicht-Rohmaterial wurde gleichmäßig in einer Menge von 2 kg/m², was einer Dicke von etwa 2 bis 2,5 mm entspricht, verteilt.
Ein Glasvlies mit einem Oberflächengewicht von etwa 60 g/m² mit einer Menge von 80 g/m² wässrigem suspendiertem Bindemittel auf Phenolbasis (in einer Konzentration von 18,5 Gew.-%), das darauf aufgebracht war, wurde auf das Oberflächenschicht-Rohmaterial aufgebracht, wonach das Sandwichprodukt in einem üblichen Härtungsofen gehärtet wurde, um ein Mineralfaser-Isolierprodukt gemäß der Erfindung mit einer ersten und zweiten Isolierschicht, einer starren Oberflächenschicht umfassend eine Glasvliesbedeckung zu bilden.
Nach der Härtung betrug die Dichte der starren Oberflächenschicht etwa 900 kg/m³ und aufgrund der Aufbringung des Glasvlieses bildeten sich praktisch keine Markierungen von den Förderlamellen in dem Härtungsofen auf der Oberfläche des Produkts. Im Vergleich zu einer ansonsten identischen Platte dualer Dichte ohne mit Vlies bedeckter starrer Oberflächenschicht hatte das Produkt gemäß der Erfindung einen E-Modul, der etwa dreimal höher war.
Das Produkt gemäß der Erfindung hat sich als sehr geeignet zur Dachdeckung erwiesen und zeigte ausgezeichnete Eigenschaften für die Aufbringung von Dachpappen oder -folien darauf durch Schweißen oder Kleben. Ein ähnliches Produkt umfassend eine erste Isolierschicht von 130 kg/m³ und eine zweite Schicht von 210 kg/m³ wurde hergestellt und zeigte im wesentlichen die gleichen vorteilhaften Eigenschaften.
BEISPIEL 2
Eine Reihe von Mineralfaserplatten nach dem Stand der Technik wurden wie in Beispiel 1 offenbart auf eine Rohdichte (Schüttdichte) von etwa 700 bis 800 kg/m³ gemahlen.
Zu dem gemahlenen Material wurden eine Menge von etwa 10 Gew.-% trockenem pulverförmigem Bindemittel auf Phenolbasis und auch 10 Gew.-% einer 20 Gew.-% wässrigen Suspension von einem identischen Bindemittel auf Phenolbasis (entspricht weiteren 2 Gew.-% trockenem Phenolbindemittel) zugegeben, um ein Oberflächenschicht-Rohmaterial umfassend 12 Gew.-% Bindemittel zu bilden.
Das Oberflächenschicht-Rohmaterial wurde auf eine ungehärtete Mineralfaserbahn dualer Dichte wie in Beispiel 1 offenbart aufgebracht und zwei Vliese wurden auf das Oberflächenschicht-Rohmaterial aufgebracht. Zunächst wurde ein Polyestervlies von etwa 13 g/m² mit einem Bindemittel auf PVAc-Basis, das auf der dem Oberflächenschicht-Rohmaterial gegenüberliegenden Oberfläche aufgebracht wurde, aufgetragen. Zweitens wurde ein Glasvlies wie in Beispiel 1 offenbart ohne Verwendung von Bindemittel aufgebracht.
Anschließend wurde das Sandwichprodukt in einem herkömmlichen Härtungsofen gehärtet und das Glasvlies wurde von dem Produkt entfernt, um ein Mineralfaser-Isolierprodukt gemäß der Erfindung mit einer ersten und einer zweiten Isolierschicht, einer starren Oberflächenschicht umfassend eine Polyestervlies-Bedeckung zu erhalten. Das Glasvlies wurde abgespult und wieder verwendet.
Nach der Härtung betrug die Dichte der starren Oberflächenschicht etwa 900 kg/m³ und aufgrund der temporären Aufbringung des Glasvlieses wurden praktisch keine Markierungen von der Fördereinrichtung im Härtungsofen auf der Oberfläche des Produkts gebildet.
Das Produkt von Beispiel 2 wurde mit dem Produkt von Beispiel 1 verglichen und zeigte im wesentlichen die gleichen ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften, obwohl es 20% weniger Phenolbindemittel umfasste.
Es wurde ein ähnliches Produkt umfassend eine erste Isolierschicht von 130 kg/m³ und eine zweite Schicht von 210 kg/m³ produziert und es zeigte die gleichen vorteilhaften Eigenschaften im Vergleich zu dem entsprechenden Produkt von Beispiel 1.
Überraschenderweise wurden ähnliche vorteilhafte mechanische Eigenschaften auch in einem Produkt gefunden, das gemäß Beispiel 2 hergestellt wurde, wobei nur 5 Gew.-% trockenes Phenol-Formaldehyd-Bindemittel zusammen mit weiteren 6 Gew.-% Phenol-Formaldehyd-Bindemittelsuspension in einer 50 Gew.-% wässrigen Konzentration, d.h. insgesamt 8 Gew.-% Bindemittel, verwendet wurden. Das letztere Produkt gemäß Beispiel 2 fällt in die Brandklassifizierung A2 gemäß CEN, was sehr vorteilhaft ist.
BEISPIEL 3
Sandteilchen mit einer maximalen Korngröße von 2 mm wurden zu 10 Gew.-% pulverförmigem Phenolbindemittel gemischt, um das Oberflächenschicht-Rohmaterial zu bilden. Ein Glasarmierungsnetz mit einem Maschengröße von etwa 5 mm wurde auf die erste Grundisolierschicht von 130 kg/m³ und eine zweite Oberschicht von 210 kg/m³ gelegt. Oben auf das Netzwerk wurde eine Menge von 6,5 kg/m² des Oberflächenschicht-Rohmaterials gleichmäßig verteilt. Die Oberfläche wurde mit einem Glasvlies mit einem Oberflächengewicht von 50 g/m² bedeckt und in einem Härtungsofen gehärtet. Nach der Härtung wurde das obere Glasvlies entfernt und das Produkt geschnitten, um die fertige Isolierplatte gemäß der Erfindung mit einer starren Oberflächenschicht zu liefern. Das durch Beispiel 3 bereitgestellte Produkt zeigte eine sehr hohe mechanische Festigkeit und ist u.a. als Fassadenisolierung z.B. für den anschließenden Anstrich oder Verputz sehr geeignet.
BEISPIEL 4

Das Produkt gemäß der Erfindung, das durch das Verfahren von Beispiel 1 erhalten wurde, wurde mit der Isolierschicht von Beispiel 1 ohne die starre Oberflächenschicht gemäß EN 12430 verglichen. Die Gesamtdicke des Produkts betrug 100 mm. Die Daten sind in Tabelle 1 angegeben:

Tabelle 1	Dichte der Schichten	F₅, Last bei 5 mm Ablenkung	δ_p, Punktbelastungsbeständigkeit	E_p, E-Modul
DD-Isolierung, Stand der Technik	210 kg/m³ 130 kg/m³	563 N	124 kPa	2.670 kPa
DD-Isolierung, Stand der Technik	210 kg/m³ 130 kg/m³
Erfindung	900 kg/m³ 210 kg/m³ 130 kg/m³
Erfindung	900 kg/m³ 210 kg/m³ 130 kg/m³	1.187 N	156 kPa	6.330 kPa

Wie aus der Tabelle ersichtlich, führt die starre Oberflächenschicht von 2 kg/m² (900 kg/m³), die gemäß der Erfindung bereitgestellt wird, zu außerordentlich verbesserten physikalischen Eigenschaften.

Claims

Mineralfaser-Isolierprodukt, umfassend eine Mineralfaser-Isoliergrundschicht (1) und eine starre Oberflächenschicht (2), wobei die Isoliergrundschicht Mineralfasern und ein Bindemittel umfasst und eine mittlere Dichte von 50 bis 300 kg/m³ aufweist und die starre Oberflächenschicht 40 bis 95%, bezogen auf das Gewicht der starren Oberflächenschicht, mineralisches Material umfasst, das mit 5 bis 35%, bezogen auf das Gewicht der starren Oberflächenschicht, organischem Bindemittel untereinander verbunden ist, und eine mittlere Dichte von mindestens 450 kg/m³ aufweist.
Produkt nach Anspruch 1, in dem die Menge des organischen Bindemittels in der starren Oberflächenschicht mindestens 8 Gew.-% der Schicht ist und die Gesamtmenge von mineralischem Material in der Schicht 50 bis 92 Gew.-% der Schicht beträgt.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem die Mineralfaser-Isoliergrundschicht Isolierschichten von unterschiedlichen Dichten umfasst und die zur starren Oberflächenschicht benachbarte Isolierschicht die höhere Dichte aufweist.
Produkt nach Anspruch 3, in welchem die Isoliergrundschicht eine erste Isolierschicht mit einer Dicke von 25 bis 300 mm bei einer Dichte von 50 bis 150 kg/m³ umfasst und die zweite Isolierschicht eine Dicke von 10 bis 40 mm und eine Dichte von 150 bis 300 kg/m³ aufweist.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem die starre Schicht eine Schicht ist, die erhältlich ist durch kontinuierliches und homogenes Aufgeben des mineralischen Materials und des Bindemittels auf die Grundschicht und Vernetzen oder Härten des Bindemittels.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem das mineralische Material Material umfasst, das ausgewählt ist aus granuliertem mineralischem Material mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von 50 μm bis 3 mm, bevorzugt 50 μm bis 2 mm, und Fasermaterial, das auf eine durchschnittliche Faserlänge von unter 200 μm gemahlen ist.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem das mineralische Material Fasermaterial umfasst, das auf eine durchschnittliche Faserlänge von unter 150 μm gemahlen ist.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem die starre Oberflächenschicht 40 bis 95%, bezogen auf das Gewicht der starren Schicht, gemahlenes Mineralfasermaterial mit einer durchschnittlichen Länge unter 150 μm enthält.
Produkt nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, in welchem die starre Schicht 40 bis 95%, bezogen auf das Gewicht der Schicht, Quarzsand enthält.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch und mit einem porösen gewebten oder ungewebten Textil, das an der äußeren Oberfläche der starren Schicht gebunden ist.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem die starre Schicht eine Dichte von mindestens 600 kg/m³ aufweist.
Produkt nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch, in welchem die starre Schicht eine Dichte von mindestens 700 kg/m³ aufweist.
Verwendung eines Produkts nach irgendeinem vorhergehenden Anspruch zur Bedachung oder zur Abdeckung einer Fassade.
Verfahren zur Herstellung eines Produkts nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend das Bereitstellen einer Isoliergrundschicht, umfassend Mineralfasern und ein Bindemittel und mit einer Dichte von 50 bis 300 kg/m³, das Bereitstellen von Rohmaterial zur Bildung der starren Oberflächenschicht, das 40 bis 95 Gew.-% mineralisches Material und 5 bis 35 Gew.-% organisches Bindemittel umfasst, das Verteilen des Rohmaterials auf der Mineralfaser-Isoliergrundschicht als Oberflächenschicht, die nach Härten des organischen Bindemittels eine Dichte von mindestens 450 kg/m³ aufweist, und das Härten des organischen Bindemittels in der Oberflächenschicht, um die starre Oberflächenschicht mit einer Dichte von mindestens 450 kg/m³ zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 14, in welchem das Rohmaterial auf die Mineralfaser-Isoliergrundschicht durch kontinuierliches und homogenes Aufgeben von Rohmaterial, das 40 bis 95% mineralisches Material und 5 bis 35% organisches Bindemittel umfasst, auf die Grundschicht verteilt wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, in welchem das Bindemittel in der Isoliergrundschicht im wesentlichen gleichzeitig mit dem Bindemittel in der starren Schicht gehärtet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 oder 15, in welchem das Rohmaterial zur Bildung der starren Schicht 40 bis 92% mineralisches Material und 1 bis 30 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, Wasser umfasst.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 14 bis 18, in welchem das organische Bindemittel in dem Rohmaterial teilweise als im wesentlichen trockenes Pulver und teilweise als wässrige Suspension bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 18, in welchem die wässrige Suspension auch in der Isoliergrundschicht verteilt ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 15 bis 19, in welchem das Rohmaterial eine Rohdichte von mindestens 300 kg/m³ aufweist.