DE69913669T2

DE69913669T2 - Verfahren und vorrichtung für die herstellung eines mineralfaserprodukts, seine verwendung und ein derart hergestelltes produkt

Info

Publication number: DE69913669T2
Application number: DE69913669T
Authority: DE
Inventors: Ian Cridland; Luis Norgaard; Jorgen Kirkebaek
Original assignee: Rockwool International AS
Current assignee: Rockwool AS
Priority date: 1998-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2019-03-20
Also published as: EP1064438A1; WO1999047766A1; EP1064438B1; DE69913669D1; AU2826899A; ATE256797T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Mineralfaserproduktes mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Primärnetzes aus Mineralfasermaterial mit einer ersten Dicke, Komprimieren des Primärnetzes auf eine zweite Dicke, Zulassen, daß das Primärnetz zumindest teilweise auf eine dritte Dicke re-expandiert, das Primärnetz dazu bringen, daß es mit sich selbst unter Bildung eines Sekundärnetzes, von welchem das Produkt schließlich geschnitten, wird überlappt.
Platten aus Mineralfasermaterial können mit unterschiedlichen Eigenschaften abhängig vom gewünschten Anwendungsgebiet hergestellt werden. Die Eigenschaften werden typischerweise durch Steuerung von Parametern, wie etwa Faserzusammensetzung, Faserdimension, Produktdichte und/oder des Gehalts verschiedener Additive in dem Produkt, z. B. der Art und/oder der Menge an Bindemittel, gesteuert.
Die vorstehend erwähnten Parameter können in gewissem Ausmaß mittels der Auswahl gewisser Verfahren zum Ausbilden, Sammeln und/oder Behandeln der Fasern gesteuert werden.
EP-A1-404 982 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Mineralfasernetzes. Eine Anzahl an Faserausbildungsvorrichtungen in einer Faserausbildungszone verteilen Mineralfasern, welche auf den perforierten gebogenen äußeren Oberflächen zweier Seite an Seite mit einer Ausgangsöffnung für die Fasern dazwischen angeordneten Gegendrehtrommeln abgelagert. Durch die Oberflächen der Trommeln wird Luft durch Saugen entfernt. Aufgrund der Drehbewegung der sich drehenden Trommeln wird das ausgebildete Mineralsfasernetz so befördert, daß es die Faserausbildungszone durch die Ausgangsöffnung verläßt, wobei in der Öffnung eine anpaßbare Walze zum Anpassen der Dicke des ausgebildeten Netzes und zum Zusammenfügen der jeweils auf den zwei Trommeln ausgebildeten Netze zu einem Netz angeordnet ist.
US-A-4 950 355 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen eines Mineralfaserisoliernetzes mit einer dichten und steifen Schicht an einer Oberfläche und/oder einer Anzahl solcher Schichten. Das unausgehärtete, nicht gewebte Mineralfasernetz wird mit einem Bindemittel behandelt und mit Walzen verdichtet und in zumindest zwei Sekundärnetze getrennt, von denen zumindest eines über die ursprüngliche Kompression des Primärnetzes hinaus komprimiert wird. Die zwei Sekundärmineralfasernetze werden wieder zusammengefügt und ausgehärtet, um ein Mineralfaserprodukt mit zwei Schichten unterschiedlicher Dichten zu bilden.
WO 97/36034 offenbart auf ähnliche Weise eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Herstellung von Mineralfaserprodukten, wobei ein Sekundärmineralfasernetz mit einer Anzahl von Primärnetzschichten sowohl in der Höhenrichtung als auch in der Längenrichtung in einer Komprimierzone komprimiert wird, um entweder ein homogeneres Netz und/oder eine Verwellung zu induzieren, wobei das Netz nachfolgend wahlweise in der Höhenrichtung getrennt wird, und eines der abgetrennten Tertiärnetze wird sogar weiter komprimiert, wonach die Netze wieder zusammengefügt werden und zusammen ausgehärtet werden, um ein zweischichtiges Dualdichteprodukt zu bilden. Es wird weiterhin gelehrt, daß die Komprimierung in der Höhenrichtung vorzugsweise beibehalten werden sollte bis das Produkt ausgehärtet ist. Das Höhenkompressionsverhältnis wird als zwischen 1,8 : 1 und 1,1 : 1 liegend angegeben.
DK-B-155 163 offenbart ein ähnliches Verfahren, bei dem ein oder mehrere Teile eines Mineralfasernetzes mit einem Bindemittel komprimiert wird, bevor das Bindemittel ausgehärtet wird, um ein Produkt mit zwei oder mehr Schichten mit gegenseitig unterschiedlichen Dichten bereitzustellen.
Jedoch können nicht alle Eigenschaften eines Mineralfaserproduktes ausreichend und/oder optimal mittels der Verfahren des Standes der Technik gesteuert werden und daher besteht weiterhin ein Bedarf für ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit z. B. verbesserter Isolationsfähigkeit, Schäumeigenschaft, Elastizitätsmodul, Komprimierbarkeit, Kohäsion, Dichte, Dichtenverhältnis zwischen Schichten, Homogenität, Verdichtungs- und Rückstellfähigkeit, mit dem die Produkte leicht und kostengünstig herzustellen und/oder handhabbar sind.
Dementsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung ein solches einfaches und wirksames Verfahren bereitzustellen, mittels welchem eine oder mehrere der vorstehend erwähnten Eigenschaften von Mineralfaserprodukten gesteuert und verbessert werden kann.
Dies wird mittels dem Verfahren nach der Erfindung erzielt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß die Komprimierung des Primärnetzes mittels einem oder mehreren Walzen, welche mit einer Achslast von 50–4000 kg pro Meter Rollenbreite betrieben wird, ausgeführt wird und daß das re-expandierte Netz dazu gebracht wird, so mit sich selbst zu überlappen, daß es ein Sekundärnetz bildet, bei welchem sich die überlappenden Schichten hauptsächlich parallel zur Netzoberfläche erstrecken.
Es wurde herausgefunden, daß besonders vorteilhafte Produkte durch Komprimierung des Primärnetzes unter Verwendung einer oder mehrerer Walzen mit einer bevorzugten Achslast von etwa 50–4000 kg/m Walzenbreite, in größerem Maße bevorzugt etwa 300–3000 kg/m, und sogar in noch größerem Maße bevorzugt 400–2000 kg/m erlangt werden können.
Die Verwendung einer Achslast von mehr als etwa 5000 kg/m Walzenbreite kann dazu führen, daß die Fasern brechen oder sogar pulverisieren, und eine Achslast von weniger als etwa 25 kg/m Walzenbreite hat keinen signifikanten Einfluß auf die Endprodukte.
Es wird davon ausgegangen, daß die allgemein verbesserten Eigenschaften der mittels des Verfahrens nach der Erfindung erlangten Produkte zumindest teilweise auf den Umstand, daß das Verfahren die allgemeine Ausrichtung der Fasern innerhalb des Produktes zu beeinflussen scheint, zurückgeht.
Bei einem typischen Mineralfaserprodukt wird geschätzt, daß bis zu ungefähr 70% der Fasern in Ebenen, welche mehr parallel als senkrecht zur ursprünglich durch den Formdraht, auf welchem die Fasern während der Ausbildung des Primärmineralfasernetzes abgesetzt wurden, definierten Ebene angeordnet sind, d. h. die Fasern sind mehr parallel als senkrecht bezüglich der oberen und unteren Hauptoberflächen des Primärnetzes und üblicherweise auch der oberen und unteren Oberflächen des korrespondierenden Sekundärnetzes, abhängig davon, wie das Sekundärnetz ausgebildet ist. Auf eine Ebene, welche mehr parallel in bezug auf die vorherrschende Faserausrichtung ist, d. h. die vorstehend genannten Ebenen, wird im folgenden allgemein als vorherrschende Faserausrichtungsebene bezug genommen. Entsprechend sind zumindest 30% der Fasern in Ebenen, welche mehr senkrecht als parallel zu der ursprünglich definierten Ebene sind, angeordnet. Insbesondere Fasern relativ kurzer Länge, wie etwa die typischen Steinfasern (rock fibers) haben die Tendenz, mehr zufällig ausgerichtet zu sein als längere Fasern, wie etwa die typischen Glasfasern.
Es wurde herausgefunden, daß mittels des Verfahrens nach der Erfindung eine sogar noch dominantere Faserausrichtung in den sich ergebenden Mineralfaserprodukten im allgemeinen und in Steinfaserprodukten oder im wesentlichen aus kurzen Fasern in speziellen zusammengesetzten Produkten induziert wird.
Es hat sich nun als möglich erwiesen, es zu erreichen, daß mehr als 80% Fasern in Ebenen mehr parallel als senkrecht zur ursprünglich mittels dem Formdraht definierten Ebene ausgerichtet sind. Sogar eine Ausrichtung von mehr als 85% oder sogar um 90 bis 95% in Ebenen mehr parallel als senkrecht zu der ursprünglich mittels dem Formdraht definierten Ebene ist mittels dem Verfahren nach der Erfindung erreichbar. Dies war bisher für kurze Mineralfasern oder Steinfasern mittels keinem geeigneten Verfahren erreichbar.
Es wird davon ausgegangen, daß die dominantere Faserausrichtung eine breite Vielfalt von Eigenschaften des Produkts beeinflusst. Es wurde z. B. herausgefunden, daß die Isolierungsfähigkeit in einer Richtung senkrecht zu der dominanten Faserausrichtung höher ist als in der Richtung parallel zu der Faserausrichtung.
Unter Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung hat es sich damit als möglich erwiesen, die Isoliereigenschaft in der Richtung senkrecht zu der dominanten Faserausrichtung signifikant für ein typisches Steinfaserprodukt zu verbessern.
Ein anderer Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß dynamische elastische Eigenschaften der erzielbaren Produkte in großem Maße in der Richtung im wesentlichen senkrecht zu der vorherrschenden Faserausrichtung verbessert sind.
Für viele Zwecke, wie etwa Vibrationsdämpfung und Geräuschabdichtung ist es allgemein wünschenswert, Produkte mit einer so gering wie möglichen dynamischen Elastizität zu verwenden, da diese Produkte relativ den höchsten Dämpfungseffekt bieten.
Es ist allgemein bekannt, daß die Verringerung der Dichte eines Mineralfaserproduktes auch den Elastizitätsmodul des Produktes verringern wird. Im allgemeinen wird davon ausgegangen, daß die dynamische Elastizität eines Mineralfaserproduktes eine Funktion der Dichte in der Potenz von etwa 2 ist, d. h. S' ≅ k*ρ², wobei S' die dynamische Steifigkeit des Produktes in MN/m³ ist, p die Dichte in kg/m³ ist und k eine geeignete Konstante ist. Unglücklicherweise wird jedoch das Verringern der Dichte auch die weiteren Eigenschaften des Produktes in bezug auf die Dimensionsstabilität, Festigkeit und statische Elastizität beeinflussen.
Überraschend hat es sich nun als möglich erwiesen, die dynamische Steifigkeit von Mineralfaserprodukten, insbesondere Steinfaserprodukten in Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der vorherrschenden Faserausrichtung um mindestens 15 bis 20% und sogar bis zu etwa 25 bis 30% durch Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung zu verringern. Dies hat sich sogar ohne signifikanten Verlust an Produktfestigkeit als möglich erwiesen.
Ein weiterer großer Vorteil der mittels dem Verfahren nach der Erfindung erlangten Mineralfaserprodukten besteht darin, daß die Auswirkungen von natürlicher Alterung verringert werden.
Normalerweise wird ein Mineralfaserprodukt sich über Zeit setzen und besonders, wenn es der Belastung von angelegten statischen und dynamischen Kräften ausgesetzt ist, z. B. wenn es als Grundlage für Böden in Gebäuden, schweres Schwingungsgerät oder Eisenbahnschwellen verwendet wird. Es wurde überraschenderweise herausgefunden, daß das Ausmaß der Verdichtung über Zeit geringer für nach der Erfindung hergestellte Mineralfaserprodukte im Verhältnis zu Mineralfaserprodukten des Standes der Technik ist.
Dementsprechend sind die Mineralfaserprodukte der Erfindung in ihrer Dimension über die Zeit stabiler und es ist damit einfacher, Konstruktionen, bei welchen solche Mineralfaserprodukte typischerweise verwendet werden, zu dimensionieren, was allgemein zu größerer Sicherheit und Verringerung der Instandhaltungskosten führt.
Es hat sich als möglich erwiesen, das Ausmaß des Setzens über die Zeit von mittels dem Verfahren nach der Erfindung erlangten Produkten in der Richtung im wesentlichen senkrecht zu der Ebene der vorherrschenden Faserausrichtung auf etwa die Hälfte des Ausmaßes von ähnlichen Produkten des Standes der Technik zu verringern.
Ein weiteres durch das Verfahren nach der Erfindung gelöstes Problem besteht in ungewollten Dichtevariationen, welche üblicherweise bei durch die Verfahren nach dem Stand der Technik erlangten Produkten vorliegen.
Bei dem Absetzen von Mineralfasern auf einem Formdraht während der Herstellung solcher Fasern ist es im wesentlichen unmöglich, zufällige Dichtevariationen über das Netz zu vermeiden. Diese Variationen werden entsprechend bei den Endprodukten aufgefunden, wobei diese in den meisten Fällen höchst unerwünscht sind.
Es ist daher ein großer Vorteil, daß das Verfahren nach der Erfindung einen ausgleichenden Effekt auf die Mikrodichte des Primärnetzes zu haben scheint und entsprechend auf das Mineralfaserendprodukt.
Diese Mikrodichtenausgleichung kann direkt in Form einer gleichmäßigeren Verteilung der Fasern gesehen werden, wenn eine dünne Produktscheibe vor eine Lichtquelle im Vergleich mit einer ähnlichen Scheibe eines Produktes des Standes der Technik gehalten wird.
Das erwähnte Verfahren kann verwendet werden, um die systematische ungleiche Verteilung von Fasern in der Drehkammer, welche unglücklicherweise typisch ist für die meisten Faserausbildungsvorrichtungen, kompensiert werden.
Darüber hinaus weisen die meisten aus Mineralfasersekundärnetzen erlangten Produkte eine etwas variierende Dichte in der der Höhenrichtung des Sekundärnetzes entsprechenden Richtung in Form von dem Aufweisen einer höheren Dichte nahe der Oberflächen und einer geringeren Dichte an dem Zentrum auf. Diese Makrodichtenvariation ist in den meisten Fällen unerwünscht.
Mittels dem Verfahren nach der Erfindung ist es möglich, diese Variationen zu kompensieren, d. h. die Makrodichte des Netzes zu steuern.
Dies kann durch individuelles Steuern des an einer Anzahl von Zonen des Primärnetzes angelegten Drucks, d. h. durch Komprimieren von Zonen mit relativ geringer Dichte mehr als von Zonen mit relativ hoher Dichte.
Ein weiterer überraschender Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß das Ausmaß der Schäumfähigkeit des Produktes bei dem Aussetzen gegenüber Feuchtigkeit verringert wird. Für ein Steinfaserprodukt von 150 kg/m³ wurde das Ausmaß der Schäumfähigkeit auf ungefähr 80% relativ zu einer ansonsten identischen Testprobe des Standes der Technik bei Messung in der Richtung senkrecht zur dominanten Faserausrichtung verringert. Entsprechend wurde bei einem Steinfaserprodukt von 105 kg/m³ das Ausmaß der Schäumfähigkeit um etwa 70% relativ zu einer ansonsten identischen Testprobe in der Richtung senkrecht zu der dominanten Faserausrichtung verringert. Dies ist ein höchst wünschenswertes Merkmal, was mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellte Mineralfaserprodukte besonders vorteilhaft gegenüber Produkten des Standes der Technik zur Verwendung in einer feuchten oder sogar wäßrigen Umgebung macht.
Darüber hinaus wurde überraschenderweise herausgefunden, daß die Verpackungseigenschaften von mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellten Mineralfaserprodukten gegenüber Produkten des Standes der Technik in bezug auf Wiederherstellung und/oder Verpackungsvolumen in großem Maße verbessert sind.
Beim Verpacken von komprimierbaren Mineralfaserprodukten zur Versendung und Verteilung ist es üblich, die Produkte zu komprimieren und sie in einer Plastikfolie zu verpacken und zu versiegeln, während sie im komprimierten Zustand sind, um den während dem Transport eingenommenen Raum zu verringern. Am Zielort wird die Plastikfolie entfernt und Idealerweise gewinnen die Mineralfaserprodukte ihre ursprüngliche Größe und Form zurück. Jedoch ist es nicht unüblich, daß die Produkte dadurch, daß sie in einem komprimierten Zustand gepackt wurden, permanent deformiert oder beschädigt sind und es ist ziemlich üblich, in bezug auf die Volumenverringerung Kompromisse einzugehen, um solche Schäden an den Produkten zu verhindern. Dies vergrößert auf der anderen Seite die Transportkosten und in vielen Fällen auch den Handhabungskomfort.
Es ist daher ein großer Vorteil, daß die mittels des vorliegenden Verfahrens hergestellten Produkte eine wesentlich bessere Wiederherstellung (recovery) als die Produkte des Standes der Technik zeigen und damit die Fähigkeit aufweisen, sogar stärker komprimiert zu sein, was zu einem geringeren Transportvolumen verringerte Transport- und Lagerkosten und erleichterte Handhabung führt.
Ein weiterer Vorteil wird durch das Verfahren nach der Erfindung erzielt. Wenn das Primärnetz wie angezeigt komprimiert wird, wurde herausgefunden, daß das Auslegen des Sekundärnetzes in Bezug darauf, daß das Primärnetz stärkere Kohäsion aufweist, erleichtert wird. Es ist daher möglich, die Produktionsgeschwindigkeit ohne das Risiko des Zerbrechens oder Beschädigens des Primärnetzes während des Verfahrens zu erhöhen.
Wie in der Einleitung erwähnt, ist es üblich, Mineralfaserprodukte mit einer Anzahl von Schichten, deren jede eine gewisse Dichte aufweist und insbesondere Produkte mit zwei Schichten, bei denen eine Schicht eine weiche Schicht mit geringer Dichte ist und die andere eine harte Schicht mit hoher Dichte ist, herzustellen. Eine typische Art und Weise, ein solches Produkt zu erhalten, besteht dann, ein Mineralfasersekundärnetz horizontal in zwei Bänder aufzuteilen, um eines der Bänder zu komprimieren und die Bänder wieder zu verbinden und die Bänder zusammen auszuhärten, um ein Produkt mit zwei gegenseitig fixierten Schichten zu erlangen.
Bei diesem Verfahren, welches allgemein als das Dualdichtenverfahren bekannt ist, ist es ein übliches Problem, daß das Aufteilen des Sekundärnetzes es erforderlich macht, daß das Sekundärnetz als auch die aufgeteilten Netze eine gewisse Minimaldicke und -dichte aufweisen.
Es wurde überraschenderweise herausgefunden, daß dann, wenn das Sekundärmineralfasernetz mittels eines Primärnetzes ausgebildet ist, welches ursprünglich mittels des Verfahrens nach der Erfindung behandelt worden ist, es möglich ist, auf dünneren und weniger dichten Netzen zu arbeiten, als es bei den Dualdichtenverfahren des Standes der Technik möglich ist.
Eine andere Art und Weise der Raffinierung (refine) von Mineralsfaserprodukten ist allgemein als Längen/Höhenkomprimierung (LHC) bekannt. Bei diesem Verfahren wird das Sekundärmineralfasernetz in der Längsrichtung komprimiert und zur gleichen Zeit auf einer konstanten Höhe gehalten oder sogar gleichzeitig in seiner Höhe verringert. Die Längen-/Höhenkomprimierung wird u. a. ausgeführt, um Produkte zu erlangen, die steifer sind.
Eine solche Längen-/Höhenkomprimierung (LHC) kann z. B. so ausgeführt werden, wie im CH-Patent Nr. 620.861 offenbart, wonach ein Mineralfasernetz sukzessive zwischen zumindest zwei Paaren kooperierender Förderbänder gefördert wird und wonach das erste Paar Förderbänder das Fasenetz mit einer größeren Geschwindigkeit als das zweite Paar fördert. Die Höhe des Mineralfasernetzes kann u. a. während einem solchen LHC durch Anordnen der Förderbänder auf eine solche Weise, daß der Abstand zwischen einem Paar korrespondierender Bänder in der Bewegungsrichtung nach und nach verringert wird, verringert werden.
Die LHC kann auch unter Verwendung von zwei oder mehr Walzenpaaren, zwischen welchen das Mineralfasernetz gefördert wird, und indem die Fördergeschwindigkeit der Walzenpaare in der Bewegungsrchtung verringert wird, siehe US 2 500 690 , ausgeführt werden. Die Höhe des Mineralfasernetzes kann u. a. während einer solchen Längenkomprimierung durch Verringerung des Abstandes zwischen den Paaren korrespondierender Walzen nach und nach in der Bewegungsrichtung verringert werden.
Ein weiteres bevorzugtes Verfahren zum Ausführen des LHC-Schrittes ist in der US 4 632 685 offenbart.
Durch Längen-/Höhenkomprimierung eines Mineralfasernetzes mit einer vorherrschenden Faserausrichtung, bei der die Fasern überwiegend in Ebenen oder Laminierungen parallel zu den Längs- und Breitenrichtungen der Oberfläche der Fördervorrichtung ausgerichtet sind (d. h. den oberen und unteren Oberflächen des Netzes), ist es möglich, die Faserlaminierungen innerhalb des Netzes in ein „wellenförmiges"-Muster (ähnlich wie gewelltes Papier) auf eine solche Weise aufzubrechen, daß die Fasern daraufhin in mehr senkrechten Ebenen in bezug auf die Oberflächen angeordnet sind, d. h. in Ebenen, welche in den Breiten-Höhenrichtungen ausgerichtet sind.
Damit kann die Faserausrichtung in bezug darauf, daß die Fasern vorwiegend in mehr parallelen als senkrechten Ebenen in bezug auf die Oberfläche des Fördermittels angeordnet sind, in großem Maße mittels des Verfahrens nach der Erfindung verbessert werden. Es ist weiterhin möglich, besonders vorteilhafte LHC-Produkte aus einem Mineralfasernetz, welches nach der Erfindung verarbeitet worden ist, in bezug darauf, daß die LHC ein sogar noch mehr ausgeprägtes wellenförmiges Faserausrichtungsmuster aufweist, U erlangen.
Nach der Erfindung ist es bevorzugt, das Sekundärnetz in der Längsrichtung mittels der vorstehend erwähnten Verfahren auf ein Ausmaß von etwa 1,1 : 1 bis 5 : 1, bevorzugter 2,5 : 1 bis 3,5 : 1 zu komprimieren.
Jedoch beinhalten weitere speziellere bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung das Vorsehen von Formen, Komprimieren und/oder Behandeln des Netzes wie insbesondere in WO 95/20707 und den dänischen Patentanmeldungen Nummern 1500/96 und 266/97 offenbart.
Eine weitere bevorzugte Weise zum Verwenden der verbesserten Eigenschaften der mittels des Verfahrens nach der Erfindung erlangbaren Produkte besteht dann, das Sekundärnetz in eine Anzahl von Lamellen, welche eine der oberen und der unteren Oberfläche des Sekundärnetzes entsprechende obere und untere Oberfläche aufweisen, zu schneiden, um einen Stoß einer Anzahl solcher Lamellen zu bilden, bei welchem Stoß die obere Oberfläche der ersten Lamelle der unteren Oberfläche der nächsten Lamelle gegenüberliegt usw., und um die Lamellen zusammenzuhalten, wie im Fachgebiet der Lamellenmatten bekannt. Auf diese Weise ist es möglich, Matten mit jeglicher erwünschter Länge durch Hinzufügen der geeigneten Anzahl von Lamellen zum Stoß auszubilden. Die Lamellen nach der Erfindung können direkt von dem unbehandelten Sekundärnetz geschnitten werden oder von einem Sekundärnetz, welches in Längsrichtung komprimiert wurde.
Solche aus einem Mineralfasernetz gebildeten Matten, welche mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt wurden, haben sich als hervorragend zum Isolieren von Rohren und insbesondere Rohren mit großen nichtstandardgemäßen Durchmessern oder Formen herausgestellt.
Es ist allgemein ein Problem, Rohre mit großen oder ungewöhnlichen Durchmessern oder Formen zu isolieren, da vorgefertigte Rohrabschnitte nicht verfügbar sind. Dementsprechend ist es üblich, die Rohre in einer Anzahl von Matten aus Isoliermaterial einzuwickeln und die Matten unter Verwendung eines Drahtes zu fixieren.
Wegen der verbesserten Elastizitäts- und Delaminationseigenschaften der aus einem Mineralfasernetz gebildeten Matten, welche mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt wurden, sind diese Matten höchst vorteilhaft im Vergleich mit ähnlichen Produkten des Standes der Technik in bezug auf Handhabungskomfort beim Anpassen der Matten an die Rohre sowie in bezug darauf, daß die Matten bessere Kohäsion aufweisen und daher weniger anfällig sind.
Darüber hinaus ist es ein übliches Problem beim Anpassen der Isoliermatten an Rohre, daß der zum Fixieren der Matten verwendete Draht in das Material einschneidet und in manchen Fällen sogar durch das Material hindurchschneidet.
Die aus einem Mineralfasernetz, welches mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellt wurde, gebildeten Matten haben sich als eine hervorragende Widerstandsfähigkeit gegenüber den Drahtschnitten aufweisend erwiesen.
Da die vorherrschende Faserausrichtung im wesentlichen parallel in bezug auf die oberen und unteren Oberflächen des ursprünglichen Sekundärnetzes war, ist die vorherrschende Faserorientierung der Lamellenmatte im wesentlichen in sich in Breite und Dickenrichtungen der Matte erstreckenden Ebenen ausgeprägt, dementsprechend sind die Matten steifer in diesen Richtungen und damit besser in der Lage, den Drahtschnitten zu widerstehen.
Es ist ein weiterer allgemeiner Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung, daß nur eine geringe Veränderung beim bestehenden Mineralfaserherstellungsgerät z. B. in bezug auf die Anordnung einer oder mehrerer Kompressionswalzen, die gegen das Primärnetz auf den Formdraht drücken, vonnöten ist, um die Produktion von Mineralfaserbrettern mit den gewünschten Eigenschaften zu ermöglichen.
Für manche Anwendungen kann es vorteilhaft sein, das Primärnetz mehr in einigen in Längsrichtung sich erstreckenden Zonen als in anderen sich in Längsrichtung erstreckenden Zonen zu komprimieren, z. B. um eine Schichtenstruktur zu schaffen oder wenn das Produkt in zwei oder mehr Produkte mit unterschiedlichen Eigenschaften getrennt werden soll. Jedoch ist es nach der Erfindung bevorzugt, das Primärnetz über die gesamte Breite des Netzes in einem im wesentlichen gleichmäßigen Verhältnis zu komprimieren. Es ist besonders bevorzugt, daß das Produkt im wesentlichen die gleichen Eigenschaften über das in einer bestimmten Richtung gesehene gesamte Produkt, z. B. in bezug darauf, daß die dynamische Steifigkeit oder die Dichte im wesentlichen in der gesamten Dicke des Produktes und an jedem Punkt senkrecht zur Hauptoberfläche im wesentlichen gleich ist, aufweist.
Das Komprimierungsverfahren nach der Erfindung kann jede beliebige Anzahl von Malen wiederholt werden. Durch das Ausführen von mehr als einem Kompressionsschritt ist es möglich, ein im Vergleich dazu, wenn nur ein Kompressionsschritt ausgeführt wird, ein geringeres Kompressionsverhältnis zu verwenden, wodurch sich die während der Kompression auf das Netz ausgeübte Belastung verringert und dadurch die Anzahl von gebrochenen und/oder beschädigten Fasern verringer.
Wenn mehr als ein Kompressionsschritt ausgeführt wird, kann das Kompressionsverhältnis jedes Schrittes entweder gleich sein oder variieren, z. B. in bezug auf ein nach und nach erfolgendes schrittweises Verringern oder Erhöhen des Kompressionsverhältnisses.
Es wird darüber hinaus davon ausgegangen, daß die Art und die Menge des verwendeten Bindemittels einen Einfluß auf die Eigenschaften des Mineralfaserproduktes hat.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird ein Maß an Bindemittel mit 0,5–15 Gew.-%, vorzugsweise 0,5–10 Gew.-% und mehr bevorzugt 0,5–5 Gew.-%, wie im Endprodukt gemessen, zum Primärnetz hinzugefügt.
Das Bindemittel wird vorzugsweise als eine wäßrige Suspension aus z. B. Phenolformaldehydurea, Acrylcopolymer, Resorsinol, Furan oder Melaminharz hinzugefügt. Es ist bevorzugt, das Bindemittel vor der Komprimierung des Primärnetzes hinzuzufügen.
Darüber hinaus wurde herausgefunden, daß Bindemittel der vorstehenden Art sehr gut zum Zweck des Erlangens von Mineralfaserbrettern mit den gewünschten Eigenschaften geeignet sind.
Die Komprimierung des Mineralfasernetzes kann durch jegliches Mittel, welches in der Lage ist, das vorgeschriebene Kompressionsmaß zu erzeugen, z. B. mit Walzen, Förderbändern, Kolben oder ähnlichem ausgeführt werden. Jedoch haben sich Walzen als am leichtesten steuerbar erwiesen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird die Komprimierung somit mittels gegen das Primärnetz drückenden Walzen ausgeführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung hat es sich als vorteilhaft erwiesen, Walzen oder Räder zu verwenden, die etwas elastisch sind. Bevorzugte Walzen weisen eine flexible Aufhängung und/oder eine Gummibeschichtung auf, z. B. wie eine Art von Reifen.
Unter Verwendung von Walzen mit einer solchen elastischen Oberfläche oder Aufhängung ist es möglich, den durch die Komprimierung am Primärnetz erzeugten Schaden in Form von weniger beschädigten oder gebrochenen Fasern zu verringern.
Jedoch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Walzen mit einer glatten, nicht klebenden Druckausübungsoberfläche aus z. B. Metall oder Polytetrafluoroethylen zu verwenden. Dadurch wird erzielt, daß das Primärnetz nicht an den Walzen klebt, was sonst ein schwerwiegendes Problem während dem Komprimierungsschritt werden könnte.
Allgemein können die Walzen jegliche Größe aufweisen, solange sie in der Lage sind, das Netz auf die besagte Weise zu komprimieren. Jedoch ist es besonders bevorzugt, Walzen mit einem Durchmesser von 5–70 cm, bevorzugter von 15–50 cm und in sogar noch größerem Maße bevorzugt von 20–40 cm zu verwenden. Wenn die Walzen zu klein sind, könnte sich das Primärnetz vor den Walzen aufbauen und schließlich das Verfahren beenden. Zu große Walzen sind im allgemeinen schwerer zu handhaben.
Jede Anzahl von Walzen kann zum Komprimieren des Primärnetzes verwendet werden, jedoch hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Walzen mit einer Breite von etwa 30–600 mm, in größerem Maße bevorzugt etwa 50–300 mm und in sogar noch größerem Maße bevorzugt 80–150 mm zu verwenden.
Die Walzen können Seite an Seite oder auf eine versetzte Weise entlang sowohl der Längs- als auch der Transversalrichtung des Netzes angeordnet werden. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Walzen in zwei Reihen anzuordnen, wobei eine nach der anderen in einer Längsrichtung des Primärnetzes angeordnet ist und in diesen Reihen die Walzen Seite an Seite in der transversalen Richtung des Netzes mit einem Spalt zwischen den Walzen und auf eine solche Weise, daß die Spalte zwischen den Walzen der ersten Reihe von den Walzen der zweiten Reihe abgedeckt sind, angeordnet sind.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein mittels des Verfahrens nach der Erfindung erlangbares Mineralfaserbrett. Das typische Mineralfaserbrett der Erfindung weist eine durchschnittliche Dichte in dem Bereich von 20–400 kg/m³ auf.
Die Dichte von Produkten, welche für die Verringerung des Geräusches von Schritten gedacht sind, beträgt typischerweise und wünschenswerterweise etwa 70–180 kg/m³ und vorzugsweise etwa 80–140 kg/m³ und unter Eisenbahnschwellen zu plazierende Produkte weisen typischerweise eine Dichte von etwa 140–250 kg/m³ und vorzugsweise etwa 150–200 kg/m³ auf.
Die Mineralfaserbretter nach der Erfindung weisen, wie vorstehend erwähnt, besonders vorteilhafte Eigenschaften, z. B. in bezug auf bessere Isolierfähigkeit, geringere Schäumeigenschaft, höhere Steifigkeit und/oder geringeres dynamisches Elastizitätsmodul auf.
Es war bisher beinahe unmöglich Mineralfaserprodukte mit diesen gewünschten Eigenschaften zu erlangen, insbesondere wenn die Faserlänge kurz ist, z. B. weniger als 7 mm und weiterhin insbesondere wenn die Fasern durchschnittlich etwa 2–5 mm Länge aufweisen.
Die Mineralfaserprodukte nach der Erfindung sind üblicherweise und vorzugsweise rechtwinklig in Form einer Schachtel mit zwei Hauptflächen, zwei Seitenflächen und zwei Endflächen ausgebildet. Die Hauptflächen sind üblicherweise und vorzugsweise in einander parallelen Ebenen angeordnet. Darüber hinaus sind die Hauptflächen üblicherweise und vorzugsweise die größten Flächen, die Seitenflächen die zweitgrößten und die Endflächen die kleinsten der Flächen. Jedoch können die Produkte allgemein jegliche Form aufweisen.
Es ist ein weiterer großer Vorteil, daß das Mineralfaserbrett nach der Erfindung im wesentlichen aus Steinfasern bestehen kann, welche allgemein kürzer und dünner sind als z. B. Glasfasern.
Steinfasern sind üblicherweise etwa 3 mm lang und durchschnittlich etwa 3 μm im Durchmesser. Glasfasern sind üblicherweise mehr als 7 mm lang mit einem Durchmesser von mindestens 3–4 μm.
Die Größen der Mirieralfasern hängen jedoch von dem zum Erlangen der Fasern verwendeten Spinnverfahren (spinning process) ab. Das Spinnen von Fasern dadurch, daß man einen Strom von geschmolzenem Mineral auf die äußere Randoberfläche einer Reihe von sich drehenden Rädern, wie im Stand der Technik bekannt, auftreffen läßt, hat die Tendenz, kürzere Fasern zu erzeugen, als z. B. mittels des Verfahrens erzeugt werden, bei dem eine Anzahl von sich drehenden Tassen mit Öffnungen entlang der Einfassung (rim) geschmolzenes Mineralmaterial innerhalb der Tasse aufweist und wobei das Material durch die Öffnungen geschleudert wird und dadurch in Fasern übergeführt wird. Das letztere Verfahren ist auch im Stand der Technik bekannt.
Dementsprechend ist es ein großer Vorteil, daß es nun möglich ist, Mineralfaserprodukte mit den gewünschten Eigenschaften unabhängig von dem Verfahren zur Herstellung der Fasern zu erlangen.
Es ist allgemein wünschenswert, Steinfasern im Vergleich zu Glasfasern zu verwenden, da Steinfasern eine größere Temperaturstabilität aufweisen und da weniger Bindemittel benötigt wird, um die Fasern miteinander zu verhaften, und damit das Herstellungsverfahren leichter und kostengünstiger zu gestalten und darüber hinaus die Feuergefahr zu verringern, wenn die Platten z. B. in Gebäuden verwendet werden.
Mineralfaserprodukte nach der Erfindung sind besonders vorteilhaft zur Verwendung zur Geräuschisolierung und -steuerung, Feuerisolierung und -eindämmung als auch zur thermischen Isolierung. Die Produkte sind besonders geeignet zum Dämpfen von Vibrationen von z. B. schwingendem Gerät, Eisenbahnen oder ähnlichem. Darüber hinaus sind die Produkte gut zur Verwendung in feuchter oder wäßriger Umgebung geeignet und damit auch zur Verwendung als Pflanzenwuchsmittel.
Dementsprechend betrifft die Erfindung darüber hinaus die Verwendung solcher Mineralfaserbretter nach der Erfindung für die vorstehend erwähnten Zwecke.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach der Erfindung, wobei die Einrichtung eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines Primärnetzes aus Mineralfasermaterial mit einem Bindemittel und mit einer ersten Dicke, eine oder mehrere Walzen zum zeitweisen Komprimieren des Primärnetzes auf eine zweite Dicke mit einer Achslast von 50–4000 kg pro Meter Walzenbreite, eine Vorrichtung, um das Primärnetz dazu zu bringen unter Bildung eines Sekundärnetzes mit sich selbst zu überlappen und eine Vorrichtung zum Aushärten des Bindemittels in dem Sekundärnetz und eine Vorrichtung zum wahlweisen Zerschneiden des Netzes, um das Mineralfaserbrett zu erlangen, aufweist.
Vorzugsweise weist die Einrichtung eine Vorrichtung zum Entfernen von Luft durch den perforierten Formdraht hindurch auf.
Nach der Erfindung kann das Primärnetz mittels jeder Vorrichtung, welche in der Lage ist, ein Sekundärnetz mit einer Anzahl von Primärnetzschichten, z. B. mittels eines Pendelverteilers, wie im Stand der Technik aus Dokumenten wie etwa der WO 88/03509 oder der WO 97/01006 bekannt ist, herzustellen, dazu gebracht werden, mit sich selbst zu überlappen.
Alternativ kann dieser Schritt mittels des Zerschneidens des Primärnetzes in Abschnitte und Ausbilden eines Sekundärnetzes durch Anordnung einer Anzahl solcher Primärnetzabschnitte auf eine sandwichartige Weise, z. B. wie in der EP-B1-0 297 111 offenbart, ausgeführt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Einrichtung ist die Vorrichtung zum Verringern der Dicke des Netzes eine Anzahl von über dem Formdraht angeordneten Walzen. Die Walzen können auf jede Art und Weise angeordnet sein. Nach einer Ausführungsform ist es bevorzugt, sie auf einer einzigen Achse anzuordnen. Auf diese Weise ist es leicht, die Achslast und damit die gegen das Primärnetz drückende Kompressionskraft zu steuern.
Es hat sich jedoch als besonders zweckmäßig erwiesen, eine getrennte Aufhängung für jede der Walzen zu haben. Auf diese Weise kann die Kompressionskraft für jede Walze getrennt gesteuert werden. Es ist sogar mehr bevorzugt, die Steuervorrichtung zum Steuern der Kompressionskraft der Walze(n) dynamisch zu steuern.
Die einzeln aufgehängten Walzen können Seite an Seite angeordnet sein oder auf eine versetzte Weise entlang sowohl der Längs- als auch der Transversalrichtung des Netzes. Es hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, die Walzen in zwei Reihen einer nach der anderen in der Längsrichtung des Primärnetzes anzuordnen, wobei in diesen Reihen die Walzen Seite an Seite in der Transversalrichtung des Netzes mit einem Spalt zwischen den Walzen und auf eine solche Weise, daß die Spalte zwischen den Walzen der ersten Reihe durch die Walzen der zweiten Reihe abgedeckt werden, angeordnet sind.
Es ist möglich, das Verfahren nach der Erfindung bei Primärnetzen mit eine Flächengewicht von etwa 200 bis 1000 g/m² zu verwenden. Jedoch weist das typische Primärnetz für die Produkte nach der Erfindung eine erste durchschnittliche Dicke von etwa 3–7 cm und vorzugsweise etwa 4–6 cm auf und weist eine Dichte von etwa 8–17 kg/m³ und vorzugsweise etwa 10–15 kg/m³ (etwa 400–600 g/m² Flächengewicht, vorzugsweise etwa 450–550 g/m²) auf.
Der Ausdruck Mineralfaser, wie er hier verwendet wird, umfasst alle Arten von von Menschen hergestellten Mineralfasern, wie etwa Stein-, Glas- oder Schlackenfaser, insbesondere Fasern, die in Materialien für die vorstehenden Zwecke und als Füllstoff in Zement, Kunststoffen oder anderen Substanzen verwendet werden, oder welche als Kulturmedium für Pflanzen verwendet werden.
Der Ausdruck Steinfaser bezeichnet in seiner hier verwendeten Bedeutung Fasern mit einer Zusammensetzung, welche allgemein etwa 34–62% und vorzugsweise etwa 41–53 Gew.-% SiO₂, allgemein etwa 0,5 bis 25 Gew.-% und vorzugsweise etwa 5–21 Gew.-% Al₂O₃, wahlweise etwa 0,5–15 Gew.-% und vorzugsweise etwa 2–9 Gew.-% an gesamten Eisenoxiden, allgemein etwa 8–35 Gew.-% und vorzugsweise etwa 10–25 Gew.-% CaO, allgemein etwa 2,5–17 Gew.-% und vorzugsweise etwa 3–16 Gew.-% MgO, wahlweise etwa 0,05–1 Gew.-% und vorzugsweise 0,06–0,6 Gew.-% MnO, allgemein etwa 0,4–2,5 Gew.-% und vorzugsweise etwa 0,5–2 Gew.-% K₂O aufweist und weiterhin Na₂O in einer Menge von weniger als etwa 5 Gew.-%, vorzugsweise weniger als etwa 4 Gew.-% und in größerem Maße bevorzugt zwischen etwa 1 und 3,5 Gew.-%, sowie TiO₂ in einer Menge von mehr als etwa 0,2–2 Gew.-% aufweist. Vorzugsweise weisen Steinfasern BaO oder Li₂O nicht in einer signifikanten Menge auf und der Gehalt von B₂O₃ ist vorzugsweise weniger als 2%. Steinfasern weisen typischerweise eine Glasübergangstemperatur (Tg) von über 700°C, vorzugsweise von über 730°C und in größerem Maße bevorzugt von zwischen etwa 760 und 870°C auf. Die Dichte von Steinfasern ist typischerweise über etwa 2,6 g/cm³ und vorzugsweise zwischen 2,7 und 3 g/m³. Der Brechungsindex von Steinfasern ist üblicherweise über 1,55 und vorzugsweise zwischen etwa 1,6 und 1,8.
Alle in der vorliegenden Anmeldung erwähnten Mineralfasernetze sind nicht gewebte Mineralfasernetze.
Der Ausdruck Bindemittel umfaßt in seiner hier verwendeten Bedeutung jedes Material, welches als Bindemittel in Mineralfasermaterialien für die vorgenannten Produkte geeignet ist, z. B. Phenolformaldehydurea, Acrylcopolymer, Resorsinol, Furan oder Melaminharz. Solche Bindemittel werden vorzugsweise dem Mineralfasermaterial in der Form von wäßrigen Suspensionen zugeführt.
Der Ausdruck Primärmineralfasernetz bezeichnet in seiner hier verwendeten Bedeutung ein neu gebildetes Mineralfasernetz mit einer typischen Höhe (Dicke) von 3–7 cm, welches dafür gedacht ist, zusammen mit einer Anzahl von entsprechenden Primärnetzschichten, welche vorzugsweise aus dem gleichen Primärnetz bestehen, sandwichartig angeordnet zu werden, um ein Sekundärnetz zu erlangen. Eine besonders bevorzugte Weise zum Erlangen solcher Primär- und Sekundärmineralfasernetze ist in WO 97101006 offenbart. Die weiteren in WO 97101006 offenbarten Verfahrensschritte können auch in Kombination mit der Erfindung ausgeführt werden, wodurch der Vorteil der Erfindung im Vergleich mit der Offenbarung der WO 97101006, dass u. a. die signifikant höhere Homogenität und gesteuerte Faserausrichtung gemäß der Erfindung erlangt werden kann, ausgenutzt wird.
Der Ausdruck Walzen umfaßt in seiner hier verwendeten Bedeutung sowohl Walzen, Räder und sich im wesentlichen wie Walzen verhaltende Bänder. Die Walzen können durchgängig, mit Löchern versehen oder hohl sein und Reifen, und/oder irgendwelche geraden, gebogenen mit Mustern versehenen Druckvermittlungsoberflächen aufweisen.
Im folgenden wird die Erfindung mehr im Detail mittels einer Veranschaulichung beschrieben:
1 zeigt eine Querschnittsansicht eines Steinfaserprodukts des Standes der Technik.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Steinfaserprodukts nach der Erfindung.
3 veranschaulicht eine bevorzugte Art und Weise zum Erlangen des nach der Erfindung zu komprimierenden Primärnetzes.
4 veranschaulicht eine bevorzugte Art und Weise dafür, das Primärnetz dazu zu bringen, mit sich selbst zu überlappen, d. h. die Bildung des Sekundärnetzes.
1 und 2 sind Fotografien von Querschnitten eines typischen Produkts des Standes der Technik bzw. eines Produkts nach der Erfindung. Außer der Tatsache, daß das Produkt nach der Erfindung durch das Verfahren nach der Erfindung behandelt worden ist, sind die zwei Produkte im wesentlichen identisch.
Durch Vergleichen von 1 und 2 ist es offensichtlich, daß die Faserausrichtung im Produkt nach der Erfindung wesentlich homogener ist.
In 3 sind die Schritte zum Herstellen des Primärmineralfasernetzes offenbart. Der erste Schritt beinhaltet das Ausbilden von Mineralfasern aus einer Schmelze zum Ausbilden von Mineralfasern, welche in einem Ofen 1 produziert wird und welche insgesamt vier sich schnell drehenden umlaufenden Rädern 3 (spinning-wheels), zu welchen die Schmelze zum Ausbilden der Mineralfasern als ein Schmelzestrom 4 zum Ausbilden der Mineralfasern zugeführt wird, von einem Auslaß 2 des Ofens zugeführt wird. Da der Schmelzestrom 4 zum Ausbilden der Mineralfasern den umlaufenden Rädern 3 in einer radialen Richtung relativ dazu zugeführt wird, wird ein Gasstrom gleichzeitig an die sich schnell drehenden umlaufenden Räder 3 in der axialen Richtung davon zugeführt, was zur Bildung von einzelnen Mineralfasern oder Bündeln oder Büscheln von Mineralfasern, welche von den sich schnell drehenden umlaufenden Rädern 3 ausgeworfen oder gesprüht werden, wie durch das Bezugszeichen 5 angedeutet, führt. Der Gasstrom kann aus einem sogenannten Temperaturbehandlungsgasstrom bestehen, normalerweise einem Kühlgasstrom. Die Mineralfasersprühung 5 wird auf einem kontinuierlich betriebenen ersten Förderband 6 gesammelt und bildet das Primärmineralfasernetz 7. Ein durch Hitze aushärtbares Bindemittel wird ebenso zum Primärmineralfasernetz 7 hinzugefügt, entweder direkt zum Primärmineralfasernetz 7 oder an der Stufe, an der die Mineralfasern von den umlaufenden Rädern 3 ausgestoßen werden, d. h. an der Stufe des Ausbildens der individuellen Mineralfasern. Das Bindemittel kann natürlich jedes bekannte Bindemittel durch Verwendung in Verbindung mit Mineralfasern, d. h. auch ein thermoplastisches Bindemittel, sein. Das erste Förderband 6 besteht aus, wie aus 3 evident, zwei Förderbandabschnitten. Einem ersten Förderbandabschnitt, welcher in bezug auf die horizontale Richtung und in bezug auf einen zweiten im wesentlichen horizontalen Förderbandabschnitt geneigt ist. Der erste Abschnitt bildet einen Kollektorabschnitt, während der zweite Abschnitt einen Transportabschnitt bildet. Dies kann natürlich auf jede vom Stand der Technik bekannte Weise geschehen. Das oder die zum Sammeln der Fasern verwendete(n) Förderband bzw. Förderbänder ist bzw. sind vorzugsweise foraminös (foraminous) und mit Mitteln (nicht gezeigt) zum Saugen von Luft durch die Bänder versehen, um die Schichtenbildung der Fasern zu erleichtern. Dies erhöht die Homogenität des gebildeten Faserprodukts sogar noch weiter, indem eine bessere Verteilung der Fasern sichergestellt wird, d. h. in bezug auf Punkte mit geringer Faserdichte, welche den höchsten Luftfluß durch das Band aufweisen, was dann zu einer Beschichtung mit mehr Fasern dort führt etc.
Es muß erkannt werden, daß das in dem in 3 veranschaulichten ersten Produktionsschritt hergestellte Primärmineralfasernetz 7, wenn es nicht gemäß der Erfindung gehandhabt wird, und in Abhängigkeit von dem verwendeten speziellen Faserausbildungsverfahren, wie vorstehend offenbart nur bis zu etwa 70% in Ebenen, welche mehr oder weniger überwiegend parallel zum Förderband 6 angeordnet sind, angeordnete Mineralfasern enthält und daß ein Hauptteil der Fasern innerhalb der Ebenen mehr oder weniger in der durch das erste Förderband 6 bestimmten Transportrichtung ausgerichtet ist, d.h. in der Längsrichtung des ersten Förderbandes 6 und folglich in der Gesamtlängsrichtung des Grund- oder Primärmineralfaserisoliernetzes 7, welches auf dem ersten Förderband 6 angesammelt ist, liegt. Diese Faserausrichtung kann im wesentlichen verbessert oder gemäß der Erfindung durch Anlegen der definierten Kompression an das Primärnetz vor dem Überlappungsverfahren und auf die vorstehend offenbarte Weise und wie in den Ansprüchen definiert verbessert oder erhöht werden. Die Komprimierung des Primärnetzes 7 mit einer ersten Höhe auf eine zweite Höhe wird mittels Walze 8 durchgeführt und das zeitweise komprimierte Primärnetz 9 auf eine dritte Höhe, wie offenbart, re-expandiert.
4 veranschaulicht, wie das in 3 gezeigte Primärmineralfasernetz vorzugsweise zum mit sich selbst Überlappen gebracht wird. Der in 4 gezeigte Schritt umfaßt im wesentlichen den in 3 gezeigten ersten Schritt, d. h. den Schritt des Produzierens des Grund- oder Primärmineralfasernetzes 7 aus dem Schmelzestrom 4 zum Ausbilden der Mineralfaser, welcher mittels des Auslasses 2 des Ofens erzeugt wird und mittels der schnell rotierenden umlaufenden Räder 3, von welchen die Mineralfasersprühung 5 ausgeworfen wird, woraufhin die Mineralfasersprühung 5 auf dem Sammelabschnitt des ersten Förderbandes 6 gesammelt wird, wodurch das Grund- und Primärmineralfasernetz, welche allgemein oder vorwiegend in der Längsrichtung des komprimierten Primärmineralfasernetzes 9 angeordnet sind, gesammelt wird. Der erste Abschnitt des ersten Förderbandes 6 bildet, wie vorstehend festgestellt, einen Sammelabschnitt, wobei ein zweiter Abschnitt des Förderbandes 6 einen Transportabschnitt bildet, mittels welchem das komprimierte Primärmineralfasernetz zu einem zweiten und einem dritten kontinuierlich betriebenen Förderband, welche mittels der Bezugszeichen 10 bzw. 11 bezeichnet sind und synchron zusammen mit dem ersten Förderband 6 betrieben werden und das komprimierte Primärmineralfasernetz 9 zwischen zwei benachbarten Oberflächen des zweiten und dritten Förderbandes 10 bzw. 11 sandwichartig umgeben, transferiert wird.
Das zweite und das dritte Förderband 10 bzw. 11 wirkt jeweils mit einem vierten Förderband 12, welches ein Sammelförderband bildet, auf welchem ein Sekundärmineralfasernetz 13 angesammelt wird, wenn das zweite und dritte Förderband 10 bzw. 11 quer über die obere Oberfläche des vierten Förderbandes 12 in der Transversalrichtung relativ zum vierten Förderband 12 geschwungen werden, zusammen. Das Sekundärmineralfasernetz 13 wird daraufhin durch Anordnen des Primärmineralfasernetzes 9 in überlappender Beziehung allgemein in der transversalen Richtung des vierten Förderbandes 12 hergestellt.
Durch wie in 3 offenbartes Herstellen des Sekundärmineralfasernetzes 13 aus dem komprimierten Primärmineralfasernetz 9 wird ein homogeneres Sekundärmineralfasernetz 13 in bezug auf die Faserausrichtung im Vergleich damit, wenn das Sekundärnetz aus unkomprimiertem Primärmineralfasernetz 7 hergestellt würde, produziert.
Es soll allgemein festgestellt werden, daß die verschiedenen der vorstehend offenbarten positiven Effekte der in hohem Maße in Ebene ausgerichteten Fasern, wie nach der Erfindung erlangt, auf jede einem Fachmann auf dem Fachgebiet von Mineralfaserprodukten mit einer vorherrschenden Faserausrichtung, z. B. zur Produktion von Lamellenmatten bekannte Weise wendet und ausgenutzt und/oder weiter manipuliert werden kann.
Im folgenden wird die Erfindung mehr im Detail mittels eines Beispiels beschrieben.
Beispiel 1
Mineralfasern werden durch Spinnen in einer Spinnkammer erlangt und werden dazu gebracht, sich auf dem Förderband unter Bildung eines Primärnetzes mit einer Breite von etwa 1,8 m, einem Flächengewicht von etwa 500 g/m² und einer ersten Höhe von etwa 50 mm abzusetzen. Ein Bindemittel mit Phenolformaldehydurea in wäßriger Suspension wird kontinuierlich auf die Fasern in der Luft in der Spinnkammer verteilt, bevor sich die Fasern auf dem Förderband absetzen, wobei das Bindemittel in einer einer Endkonzentration von Phenolformadehydurea im Primärnetz von etwa 3,8% des Gewichts des Endproduktes entsprechenden Menge hinzugefügt wird. Das Primärnetz wird mittels 19 gleichförmigen Walzen, welche gegen das Netz mit einem Druck von 500 kg pro Meter Rollenbreite drücken, gewalzt, wodurch sie dem Primärnetz eine zwischenzeitliche zweite Höhe von etwa 1 mm verleihen. Das Primärnetz wird mittels Pendelverteilung unter Bildung eines Sekundärnetzes mit einer Breite von etwa 2 m verdoppelt, wobei das Sekundärnetz aus Querschnittsansicht etwa 16 Schichten Primärnetz aufweist. Das erlangte Sekundärnetz wird auf eine Höhe von 53 mm komprimiert und das enthaltene Bindemittel in einem Aushärtungsofen ausgehärtet. Schließlich werden die Mineralfaserbretter mittels Abschneidens in gewünschten Größen von dem ausgehärteten Sekundärnetz bereitgestellt.
Das Endmineralfaserbrett weist eine Dichte von etwa 150 kg/m³, ein statisches Elastizitätsmodul von 316 kN/m² und ein dynamisches Elastizitätsmodul von 31,7 MN/m³ auf.
Beispiel 2
Dieses Beispiel beschreibt einen Vergleichstext dynamischer Steifigkeit zwischen einer Anzahl von mittels des Verfahrens nach der Erfindung hergestellten Steinfaserproben und sonstigen ähnlichen mittels eines repräsentativen Verfahrens des Standes der Technik hergestellten Steinfaserproben.
Die dynamische Steifigkeit in der Richtung senkrecht zur vorherrschenden Faserausrichtung, z. B. senkrecht zur oberen Oberfläche des Produkts wurde an Proben innerhalb des Dichtigkeitsbereichs von 100–175 kg/m³ bestimmt. Die Menge und die Art des Bindemittels als auch der Produktzusammensetzung im allgemeinen war die gleiche für beide Proben des Standes der Technik und die Proben nach der Erfindung.
Mittels Regressionsanalyse wurde die Abhängigkeit der dynamischen Steifigkeit von der Dichte als wie folgt herausgefunden:

Stand der Technik: S' = 0,008*ρ^2,23 MN/m³

Erfindung: S' = 0,006*ρ^2,23 MN/m³
Dementsprechend war die mittels des Verfahrens nach der Erfindung erlangte dynamische Steifigkeit des Produktes 25% geringer als die dynamische Steifigkeit des ansonsten ähnlichen Produktes des Standes der Technik mit der gleichen Dichte.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Mineralfaserprodukts mit den folgenden Schritten: Bereitstellen eines Primärnetzes (7) aus Mineralfasermaterial mit einer ersten Dicke, Komprimieren des Primärnetzes (7) auf eine zweite Dicke, Zulassen, dass das Primärnetz zumindest teilweise auf eine dritte Dicke re-expandiert, und Umwandeln des re-expandierten Primärnetzes (9) in ein Sekundärnetz (13) durch Falten, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung mittels einem oder mehreren Paaren von Walzen (8), welche einen Druck von zwischen 50 und 4000 kg pro Meter Walzenbreite auf das Primärnetz ausüben, ausgeführt wird und dass das re-expandierte Primärnetz (9) dazu gebracht wird, so mit sich selbst zu überlappen, dass es ein Sekundärnetz (13) bildet, bei welchem sich die überlappenden Schichten im wesentlichen parallel zur Netzoberfläche erstrecken.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung des Primärnetzes mittels einer oder mehreren Walzen, die mit einer Achslast von 300–3000 kg pro Meter Walzenbreite betrieben werden, ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das gesamte Primärnetz im wesentlichen um das gleiche Ausmaß komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausmaß der am Netz durchgeführten Komprimierung in der Breitenrichtung des Netzes variiert.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärnetz zumindest zwei Mal komprimiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung unter Verwendung einer oder mehrerer Walzen (8) mit einem Durchmesser von 5–70 cm durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung unter Verwendung einer oder mehrerer Walzen (8) mit einer Breite von 30–600 mm durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung unter Verwendung mehrerer Walzen mit einzelner Aufhängung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achslast jeder Walze einzeln gesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärnetz unter Verwendung eines Pendelverteilers (pendulum distributor) gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärnetz (13) durch Zerschneiden des Primärnetzes in einzelne Abschnitte und Stapeln der Abschnitte gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärnetz (13) horizontal in zumindest zwei Netze geteilt wird und zumindest eines dieser Netze komprimiert wird, bevor die Netze wieder zusammengefügt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärnetz in der Längsrichtung komprimiert wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärnetz in der Längsrichtung um ein Ausmaß von zwischen 1,1 : 1 und 5 : 1 komprimiert wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärnetz in Lamellen geschnitten wird.
Einrichtung zum Herstellen eines Mineralfaserbrettes, wobei die Einrichtung eine Vorrichtung (1–4) zum Bereitstellen eines Primärnetzes (7) aus Mineralfasermaterial mit einem Bindemittel und mit einer ersten Dicke, eine Vorrichtung (8) zum vorübergehenden Komprimieren des Primärnetzes auf eine zweite Dicke, eine Vorrichtung zum Zulassen, dass das Primärnetz (9) zumindest teilweise auf eine dritte Dicke re-expandiert, eine Vorrichtung (10, 11) zum Umwandeln des re-expandierten Primärnetzes (9) in ein Sekundärnetz (13) durch Falten, eine Vorrichtung zum Aushärten des Bindemittels in dem Sekundärnetz und eine Vorrichtung zum wahlweisen Zerschneiden des Netzes, um das Mineralfaserbrett zu erlangen, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Komprimierung mittels einem oder mehreren Paaren von Walzen (8), die einen Druck von zwischen 50 und 4000 kg pro Meter Walzenbreite auf das Primärnetz ausüben, ausgeführt wird, und dass das re-expandierte Primärnetz (9) dazu gebracht wird, so mit sich selbst zu überlappen, dass es ein Sekundärnetz (13) bildet, bei welchem sich die überlappenden Schichten im wesentlichen parallel zur Netzoberfläche erstrecken.
Einrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch das Aufweisen von zumindest 2 Walzen.
Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen die gesamte Breite des Primärnetzes abdecken.
Einrichtung nach Anspruch 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen in zumindest zwei in der Längsrichtung des Primärnetzes versetzten Reihen angeordnet sind.
Einrichtung nach Anspruch 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen einen durchschnittlichen Durchmesser von 5–70 cm aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen eine durchschnittliche Breite von 30–600 mm aufweisen.
Einrichtung nach Anspruch 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, mit der das Primärnetz dazu gebracht wird, mit sich selbst unter Bildung eines Sekundärnetzes zu überlappen, ein Pendelverteiler ist.