EP0648286A1 - Verfahren zum herstellen von mineralfaserprodukten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens. - Google Patents

Verfahren zum herstellen von mineralfaserprodukten und vorrichtung zur durchführung des verfahrens.

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EP0648286A1
EP0648286A1 EP93915823A EP93915823A EP0648286A1 EP 0648286 A1 EP0648286 A1 EP 0648286A1 EP 93915823 A EP93915823 A EP 93915823A EP 93915823 A EP93915823 A EP 93915823A EP 0648286 A1 EP0648286 A1 EP 0648286A1
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EP
European Patent Office
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mineral fiber
needles
fiber web
needle
surface area
Prior art date
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EP0648286B1 (de
EP0648286B2 (de
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Karl Rudolph
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Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
Original Assignee
Deutsche Rockwool Mineralwoll GmbH and Co OHG
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    • D04H18/00—Needling machines
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    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
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    • D04H1/46—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres
    • D04H1/48—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation
    • D04H1/488—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties the fleeces or layers being consolidated by mechanical means, e.g. by rolling by needling or like operations to cause entanglement of fibres in combination with at least one other method of consolidation in combination with bonding agents

Definitions

  • the invention relates to a method for producing mineral fiber products with compacted surface areas from mineral fiber webs, the fibers within the mineral fiber web being essentially parallel or perpendicular or oblique to the large surfaces of the
  • a method of the aforementioned type and a device for carrying out the method have become known above all through Canadian Patent 1,057,183.
  • a partial web is cut off here by a horizontal cut running parallel to the large surfaces of the mineral fiber web.
  • This partial web is then lifted from the remaining mineral fiber web and pressed together between pressure rollers and thus compressed.
  • This compressed partial web is then returned to the remaining mineral fiber web.
  • This is followed by a common pass through a hardening furnace in which the binder which has hitherto not been cured in the mineral fiber web and also in the partial web is cured.
  • the invention is based on the object of providing a method for producing mineral fiber products with compressed surface areas or layers create through which high tear strength and an intensive fiber composite can be achieved.
  • the object is achieved according to the invention in that at least one surface area is subjected to needle impact to a predetermined depth of penetration, so that the fibers become matted and at the same time the surface area is compressed.
  • the end product is usually plates which are cut to a predetermined length after the treated mineral fiber web has passed through the hardening furnace.
  • the stroke frequency of the needles in relation to the normal conveying speed of the mineral fiber web is an important factor for both the degree of compaction and the matting.
  • a change in the strength properties of the end product can thus be achieved by changing the stroke frequency of the needle strokes and is adjustable. With a high stroke frequency, there is the advantage that the mineral fiber layer not hit by the needles is not deformed or even compressed due to the inertia.
  • An advantageous further development of the method is further achieved in that an endless mineral fiber web is moved continuously, is subjected to a first mechanical precompression, is then further compacted and matted in the given surface area by means of needle strokes and, under a second compression, is subjected to heat treatment to harden the Binder is supplied.
  • the needle joints for compacting and felting are distributed uniformly over the entire surface area.
  • the production of board material can be increased while the conveying speed remains the same in that the mineral fiber web is cut open in a cutting plane parallel to the large surfaces after the binder has hardened, so that two mineral fiber boards with a compacted layer are formed.
  • mineral fiber products that are used on curved surfaces, e.g. B. need to be attached to pipes.
  • a matting between the compressed surface layer and the non-compressed mineral fiber layer can be further promoted and the tear resistance increased by treating with different needle types or needle shapes.
  • the surface area is compacted and felted by means of short needles, and that part of the fibers are pushed out of the outer, compressed surface area into the inner, uncompressed area of the mineral fiber web by means of longer needles.
  • a plate-shaped end product which has a surface layer which is as hard and pressure-resistant as possible, this can be achieved in a simple manner.
  • additional additives are introduced through hollow needles for additional reinforcement of the surface area. After hardening, these additives can act to a certain extent like small stamps. However, they can also be injected in such a way that they penetrate into the area between the adjacent fibers and thus bring about an even greater degree of cohesion within the compacted surface layer.
  • the additives can also be introduced into the uncompressed mineral fiber layer, so that in addition to the felting in the
  • a thin fleece made of a fiber material preferably of glass fibers, is placed on the surface of the mineral fiber web and the needle-pushing process is then carried out is so that part of the nonwoven fibers is embedded in the mineral fiber web.
  • the thin fleece or the fabric can also consist of a different fiber material than mineral fibers, such. B. made of plastic fibers, textile fibers or metal fibers.
  • FIG. 1 shows a basic illustration of the conveying path of a mineral fiber web with conveying devices and a compacting and felting machine
  • FIG. 2 shows an embodiment of a needle
  • Figure 3 shows another embodiment of a needle
  • Figure 4 is a side view of a section of a mineral fiber web compressed and matted on both sides in an enlarged view
  • FIG. 5 shows a schematic diagram according to FIG. 1, but with compression and felting machines on both sides.
  • a mineral fiber web 1 is continuously fed in the direction of arrow 22 between endless conveyor belts 2 and 3 with a certain thickness.
  • the mineral fiber web comes from a known, unsigned collecting chamber, in which the mineral fibers produced are deposited into a layer on an air-permeable conveyor belt after the addition of a binder.
  • the mineral fiber web is then initially held in a relatively loose state between the two conveyor belts 2, 3, which are guided around deflection rollers 4 and 5. There is then a certain somewhat exaggerated pre-compression of the mineral fiber web between pressure rollers 6, 7 to 8, 9 or between appropriately arranged and guided conveyor belts.
  • the mineral fiber web can be mechanically precompressed very homogeneously in this first conveying section until a pre-compressed mineral fiber web 10 of a predetermined thickness is produced.
  • the mineral fiber web 10 pre-compressed in this way then arrives in a compression and felting device which is shown in simplified form in FIG. It has a plurality of needles 13 which are connected in groups or together with a lifting device which carries out a high-frequency lifting movement in the direction of arrow 15.
  • a lifting device is arranged on at least one surface side, either on the upper or lower side, of the mineral fiber web 10, 17 and is provided with a lifting drive (not shown).
  • the needles 13 are fastened to a plate-like carrier 11.
  • This plate-like carrier is connected to the lifting device and the drive, in such a way that the needles penetrate into the surface area of the mineral fiber web 10, 17 up to a predetermined penetration depth and compress it in the preselected surface area and simultaneously matt it.
  • the stroke of the lifting device is advantageously adjustable and adjustable to a certain height, and the stroke frequency can be regulated via the drive. It is also advantageous if the impact forces of the needles 13 can be regulated. By limiting the impact forces, the compression needles can be prevented from deforming within the mineral fiber web when unwanted wool inclusions occur, so that the risk of the needles breaking off is reduced. In practice, these previously mentioned settings and controls can be accomplished in a simple manner by the fact that the lifting device can be actuated pneumatically or hydraulically.
  • the needles 13, in particular the compression needles used for compression, have a chisel-like widened head 27 or 30 which, according to FIGS. 2 and 3, are molded onto the end of the needle shaft 26 or 29.
  • the needle head 27 has a cutting edge 28 at the lower end which, when opened, meet the fibers force them into a loop shape and thus result in a matting with the neighboring fibers.
  • a needle tip 31 which projects downward is provided on the chisel head 30. Instead, several needle tips can be arranged.
  • the needle tips expediently have small lateral hooks 32 and 33, which lead to further deformation and matting of mineral fibers, particularly in the boundary region between the compressed surface region on the one hand and the non-compressed region of the mineral fiber web.
  • Another constructive embodiment serves the same goal of felting and connection between the two aforementioned layers, according to which at least two different needle groups, namely a group of short front needles and a group of longer post needles, are provided.
  • the needles or plungers have a larger diameter and, as shown in FIGS. 2 and 3, other shapes than are known from the textile industry, for example in the case of multi-needle sewing machines.
  • the arrangement of the compression needles should suffice for a random stitch arrangement, so that the outer surface areas or layers are pre-compressed as uniformly and evenly as possible in a punctiform manner and according to the stroke frequency to be set. It is important to concentrate the impact stress caused by the needles on a small area in relation to the surface of the entire mineral fiber web, so that the impact forces compress the outer zones explained and due to the force distribution at point loads, the layers below are only slightly stressed Experienced.
  • compression needles e.g. B. with a short front needle, the fibers are forced out of the outer compressed layers into the underlying undensified fiber layers, so that additional connections are created which further favorably influence the bending and tearing behavior of the finished product.
  • the compression Needles themselves are advantageously made of light and abrasion-resistant material.
  • the aim here is to reduce the mass of the needles and the components to be moved as much as possible, so that correspondingly higher stroke frequencies are possible. This is particularly important at high line speeds in the production of the mineral fiber webs.
  • the compaction and felting can be carried out either on the top or bottom of the mineral fiber web or, as shown in FIG. 5 and in particular FIG. 4 on an enlarged scale, on both sides.
  • the mineral fiber web 17 compressed on both sides then has two compacted and matted surface areas 34 and 35 and an intermediate, undensified and non-matted middle layer 17 and 37, however, a good connection between the layers is ensured.
  • a slicing device (not shown) can be used to cut a mineral fiber web 17 or 21 matted and compacted on both sides in accordance with the separating cut 36 (FIG. 4) in two Partial webs may be provided.
  • the compressed mineral fiber web 17 emerging from the needling or felting machine is fed via conveyor rollers 18, 19 or corresponding endless conveyor belts to a hardening furnace 20, in which the mineral fiber web 21, for example, between another endless belt, not shown can receive slight post-compaction, especially to smooth the surfaces.
  • the binder which has not been cured until then is finally cured in the curing oven 20.
  • the mineral fiber web emerges from the hardening furnace in the direction of arrow 23 and can be separated into suitable plate pieces and processed into the end product. or the separation cut 36 described according to FIG. 4 can cause the separation into plate parts.
  • Figures 1 and 5 show yet another embodiment of the device according to the invention, namely that one side ( Figure 1) or both sides ( Figure 5) between the plate-like needle carriers 11 and 12 on the one hand and the mineral fiber web 10, 17 on the other hand each have a further plate 24 and 25 is provided, in which the needles 13, 14 are guided.
  • These plates 24 and 25 can also be connected to the lifting device. They can bring about a certain additional surface compaction, but above all these plates can be used to push fibers that may have been torn out of the surface back into the surface.
  • the lifting devices arranged on both sides according to FIG. 5 are advantageously operated in the direction of arrows 15 and 16 with the same lifting frequency and in push-pull mode, ie. H. if the upper lifting device moves downwards, the lower lifting device is moved upwards at the same time and vice versa during the back stroke. Since the device according to FIG. 5 is essentially symmetrical or a mirror image of the horizontal central plane, the same reference numerals have been used for the same or equivalent parts.
  • a further embodiment of the invention is achieved in that the needles are designed as hollow needles and are connected to a feed device for additives, preferably liquid additives.
  • the needles for adaptation to the conveying speed of the mineral fiber web are each intermittently movable, preferably pivotable, on the lifting device during the puncture in the conveying direction. In this way, the needles are protected, friction and thus an avoiding warming and practically completely eliminating the risk of a break-off.
  • Position of origin can be achieved by simple mechanical gear arrangements, e.g. B. by means of eccentrics.

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Description

Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit verdichteten Oberflächen¬ bereichen aus Mineralfaserbahnen, wobei die Fasern inner¬ halb der Mineralfaserbahn im wesentlichen parallel oder senkrecht oder schräg zu den großen Oberflächen der
Mineralfaserbahn verlaufen und wobei die Mineralfaserbahn ein unausgehärtetes Bindemittel enthält.
Ein Verfahren der vorgenannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist vor allem durch die canadische Patentschrift 1 057 183 bekanntgeworden. Zur Herstellung eines verdichteten Oberflächenbereiches bzw. einer Oberflächenschicht wird hierbei durch einen waage¬ rechten, parallel zu den großen Oberflächen der Mineral- faserbahn verlaufenden Schnitt eine Teilbahn abgeschnitten. Diese Teilbahn wird dann von der übrigen verbleibenden Mineralfaserbahn abgehoben und zwischen Druckwalzen zusam¬ mengepreßt und somit verdichtet. Diese verdichtete Teilbahn wird dann wieder zu der übrigen Mineralfaserbahn zurück- geführt. Anschließend erfolgt ein gemeinsamer Durchlauf durch einen Härteofen, in welchem das bis dahin unausgehär- tete in der Mineralfaserbahn und auch in der Teilbahn ent¬ haltene Bindemittel ausgehärtet wird. In der Praxis hat sich jedoch erwiesen, daß die Fasern in der abgehobenen Teilbahn durch die hohen statisch wirkenden Komprimierungs¬ kräfte zerdrückt und die Teilbahn noch dazu auseinander¬ gepreßt wird, vergleichbar mit einem Brotteig, der aus¬ gewalzt wird. Dadurch entstehen innerhalb der Teilbahn verhältnismäßig inhomogene verdichtete Zonen. Die in der canadisσhen Patentschrift vermittelte Lehre wurde auch schon weiter entwickelt, und zwar wurde eine verhältnis¬ mäßig dünne Teilbahn aufgeschnitten, zusammengepreßt und dann anschließend mittels einer Pendelvorrichtung in Falten wieder auf die verbleibende Mineralfaserbahn aufgebracht. In allen Fällen hat sich aber gezeigt, daß kein zuverläs¬ siger bleibender Faserverbund zwischen den beiden unter- schiedlich behandelten Schichten erzielt werden konnte. Die letztlich als Endprodukt hergestellten Mineralfaserplatten mit unterschiedlichen Rohdichten in den beiden vorgenannten Schichten hatten stets eine in der Praxis völlig unzurei¬ chende Abreißfestigkeit. Beispielsweise beim Verlegen der- artiger Platten oder auch längerer Bahnen auf einem Flach¬ dach eines Gebäudes oder beim Anbringen an Gebäudewänden haben sich die verdichteten Oberflächenschichten von der darunterliegenden unverdichteten Mineralfaserbahn gelöst und teilweise sogar Wellenform angenommen, weil das ver- dichtete Material das Bestreben hatte, sich wieder, wenn auch nur geringfügig, auszudehnen. Hieran würde sich im Prinzip auch nichts ändern, wenn man auf den Gedanken käme, zwischen den beiden Teilbahnen unterschiedlicher Rohdichten eine Kleberschicht einzubringen, abgesehen davon, daß dadurch erhebliche Mehrkosten anfallen würden und eine Aushärtung in einem Härteofen zu erheblichen Schwierig¬ keiten führt.
Der einfachste und naheliegendste Weg, um einen verdichte- ten Oberflächenbereich bzw. eine Oberflächenschicht zu schaffen, wäre der, die Mineralfaserbahn nicht in Teil¬ bahnen aufzuschneiden, sondern direkt einen Druck auf die Oberfläche auszuüben. Bei einer Mineralfaserbahn, in der das Bindemittel noch unausgehärtet ist, läßt sich jedoch kein Oberflächenbereich bzw. eine Oberflächenschicht ver¬ dichten, weil sich das Material einer Druckbeanspruchung durch erhebliche Verformungen entzieht und allenfalls die Fasern in direkter Nähe der Oberfläche zerdrückt werden.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit verdichteten Oberflächenbereichen bzw. -schichten zu schaffen, durch welches hohe Abreißfestigkeiten und ein intensiver Faserverbund erreicht werden können.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch er- reicht, daß mindestens ein Oberflächenbereich Nadelstößen bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe ausgesetzt wird, so daß die Fasern verfilzen und gleichzeitig der Oberflächen¬ bereich verdichtet wird.
Auf diese Weise ergibt sich der wesentliche Vorteil, daß auf einfache Weise und gezielt ein Oberflächenbereich bzw. eine Oberflächenschicht bis zu einer bestimmten Tiefe ver¬ dichtet werden kann, ohne den übrigen Teil der Mineral¬ faserbahn zu beeinflussen, gleichzeitig aber sowohl eine hohe Abreißfestigkeit als auch eine große Biegefestigkeit des Endproduktes erhalten wird. Das Endprodukt sind meist Platten, die nach Durchlauf der behandelten Mineralfaser¬ bahn durch den Härteofen in vorgegebener Länge abgeschnit¬ ten werden.
Die Hubfrequenz der Nadeln in Bezug auf die übliche Fördergeschwindigkeit der Mineralfaserbahn stellt einen wichtigen Faktor sowohl für den Grad der Verdichtung als auch für die Verfilzung dar. Eine Veränderung der Festig- keitseigenschaften des Endproduktes kann also dadurch erreicht werden, daß die Hubfrequenz der Nadelstöße veränderbar und einstellbar ist. Bei hoher Hubfrequenz ergibt sich der Vorteil, daß die von den Nadeln nicht getroffene Mineralfaserschicht auf Grund der Massen- trägheit nicht verformt oder gar verdichtet wird.
Es versteht sich, daß auch die Dichtigkeit der Nadeln, d. h. der Abstand der nebeneinander und / oder hintereinan¬ der stehenden Nadeln, einen wichtigen Einfluß auf das End- produkt hat, jedoch ist die zu wählende Zahl der Nadeln und deren Abstand voneinander für eine größere Produktgruppe durch Versuche einmalig festzulegen. Eine Änderung der Festigkeitseigenschaften eines Endproduktes kann aber in einfacher Weise dadurch erzielt werden, daß der Hub und die Eindringtiefe der Nadeln veränderbar und einstellbar sind.
Eine vorteilhafte Weiterentwicklung des Verfahrens wird ferner dadurch erreicht, daß eine endlose Mineralfaserbahn kontinuierlich bewegt wird, einer ersten mechanischen Vor¬ verdichtung unterworfen wird, sodann durch Nadelstöße im gegebenen Oberflächenbereich weiter verdichtet und verfilzt wird und unter einer zweiten Verdichtung einer Wärmebehand¬ lung zur Aushärtung des Bindemittels zugeführt wird.
Wenn ein plattenförmiges Endprodukt erhalten werden soll, ist es zweckmäßig, daß die Nadelεtöße zum Verdichten und Verfilzen im gesamten Oberflächenbereich gleichmäßig ver¬ teilt werden.
Es gibt in der Praxis zahlreiche Anwendungsfälle für ein plattenförmiges Mineralfaserprodukt, bei dem beide Seiten bzw. die beiden großen Oberflächen verdichtete und gegebe¬ nenfalls auch harte Schichten aufweisen sollen, z. B. für freistehende Gebäudezwischenwände oder für die Außenwand- Wärme- und Schalldämmung, wenn im letzteren Falle die eine Plattenseite an der Gebäudewand zu befestigen ist und auf der Außenseite ein Putz aufgetragen werden soll. Zur Erzie¬ lung derartiger Produkte ist es von Vorteil, daß die Nadelstoßbehandlung auf beiden parallel zueinander ver¬ laufenden Oberflächenbereichen der Mineralfaserbahn vorgenommen wird.
Die Produktion für Plattenmaterial läßt sich bei gleich¬ bleibender Fördergeschwindigkeit dadurch steigern, daß die Mineralfaserbahn nach dem Aushärten des Bindemittels in einer Schnittebene parallel zu den großen Oberflächen auf- geschnitten wird, so daß zwei Mineralfaserplatten mit ein¬ seitig verdichteter Schicht entstehen. Es besteht ein großer Bedarf an Mineralfaserprodukten, die an gebogenen Flächen, z. B. um Rohre angebracht werden müssen. Es empfiehlt sich dann, das Verfahren in der Weise auszugestalten, daß die Nadelstöße reihenweise in Längs¬ und / oder Querrichtung der Mineralfaserbahn vorgenommen werden, so daß die Fertigproduktplatten biegsam oder poly¬ gonalartig knickbar sind. Auf diese Weise erhält man ein Produkt, welches neben der Biegsamkeit bzw. Knickbarkeit auch noch zonenweise eine große Druckfestigkeit aufweist.
Eine Verfilzung zwischen der verdichteten Oberflächen¬ schicht und der nicht verdichteten Minerlfaserschicht kann noch dadurch begünstigt und die Abreißfestigkeit erhöht werden, daß die Behandlung mit unterschiedlichen Nadel- arten bzw. Nadelformen erfolgt. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, daß mittels kurzen Vornadeln eine Verdich¬ tung und Verfilzung des Oberflächenbereiches vorgenommen wird, und daß mittels längerer Nachnadeln ein Teil der Fasern aus dem äußeren verdichteten Oberflächenbereich in den inneren unverdichteten Bereich der Mineralfaserbahn gestoßen wird.
Ohne zeitraubende Umkonstruktionen an der Herstellungs¬ maschine durchführen zu müssen, kann man zahlreiche Varian- ten im Endprodukt dadurch erzielen, daß die Dicke der verdichteten Schicht im Oberflächenbereich durch Wahl der Eindringtiefe der Nadeln, durch die Hubfrequenz und durch die Nadelform bestimmt wird, derart, daß einerseits geringe Eindringtiefen, hohe Hubfrequenzen und Nadeln mit großem wirksamen Querschnitt dünne hochverdichtete Schich¬ ten ergeben und andererseits große Eindringtiefen, niedrige Hubfrequenz und Nadeln mit kleinem Querschnitt dicke, weniger verdichtete Schichten ergeben.
Wenn ein plattenförmiges Endprodukt gewünscht wird, welches eine möglichst harte und druckfeste Oberflächenschicht be¬ sitzt, so kann man dies in einfacher Weise dadurch errei- chen, daß zusätzliche Additive durch Hohlnadeln zur zu¬ sätzlichen Verstärkung des Oberflächenbereiches eingebracht werden. Diese Additive können nach dem Aushärten gewisser¬ maßen wie kleine Stempel wirken. Sie können aber auch in der Weise eingedüst werden, daß sie in den Bereich zwischen den benachbarten Fasern eindringen und somit einen noch größeren Zusammenhalt innerhalb der verdichteten Ober¬ flächenschicht erbringen. Die Additive können aber auch bis in die nicht verdichtete Mineralfaserschicht hinein einge- bracht werden, so daß zusätzlich zu der Verfilzung im
Bereich zwischen der verdichteten und der nicht verdichte¬ ten Schicht zahlreiche zusätzliche Verankerungen erzielt werden. Es bleibt auch bei diesen Produkten, wie auch bei allen anderen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren her- stellbaren Produkten der Vorteil erhalten, daß eine gute Dampfdiffusionsfähigkeit gegeben ist.
Für ein Plattenmaterial, das mit einem Putz, einem Anstrich oder einer sonstigen Beschichtung versehen werden soll, ist es vorteilhaft, daß ein dünnes Vlies aus einem Faser¬ material, vorzugsweise aus Glasfasern, auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und danach der Nadelsto߬ vorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil der Vliesfasern in die Mineralfaserbahn eingebettet wird.
Eine Alternative hierzu ergibt sich dadurch, daß ein Gewebe auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und danach der Nadelstoßvorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil des Gewebes in die Mineralfaserbahn eingebettet wird. Das dünne Vlies bzw. das Gewebe kann auch aus einem anderen Fasermaterial als Mineralfasern bestehen, so z. B. aus Kunststoffasern, Textilfasern oder Metallfasern.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung im Schema dargestellt, und zwar zeigen: Figur 1 eine Prinzipdarstellung des Förderweges einer Mineralfaserbahn mit Fördervorrichtungen und einer Verdich- tungs- und Verfilzungsmaschine,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel einer Nadel,
Figur 3 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Nadel und
Figur 4 eine Seitenansicht auf einen Ausschnitt einer beidseitig verdichteten und verfilzten Mineralfaserbahn in vergrößerter Darstellung und
Figur 5 eine Prinzipdarstellung gemäß Figur 1, jedoch mit beiderseitigen Verdichtungs- und Verfilzungsmaschinen.
Bei dem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor¬ richtung nach Figur 1 wird eine Mineralfaserbahn 1 in Richtung des Pfeiles 22 zwischen endlosen Förderbändern 2 und 3 mit einer gewissen Dicke kontinuierlich zugeführt. Die Mineralfaserbahn kommt aus einer an sich bekannten, nicht gezeichneten Sammelkammer, in der sich die erzeugten Mineralfasern nach Zugabe eines Bindemittels auf einem luftdurchlässigen Förderband zu einer Schicht ablagern. Die Mineralfaserbahn wird dann zunächst in einem verhältnis- mäßig lockeren Zustand zwischen den beiden Förderbändern 2, 3, die um Umlenkrollen 4 und 5 geführt sind, gehalten. Es erfolgt anschließend eine gewisse etwas übertrieben gezeichnete Vorverdichtung der Mineralfaserbahn zwischen Andrückrollen 6, 7 bis 8, 9 oder zwischen entsprechend angeordneten und geführten Förderbändern. Da das Binde¬ mittel innerhalb der Mineralfaserbahn noch nicht ausge¬ härtet ist und die Mineralfasern auf Grund des.vorher¬ gehenden Herstellungsvorganges im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen der Bahn verlaufen, läßt sich die Mineralfaserbahn in diesem ersten Förderabschnitt sehr homogen mechanisch vorverdichten, bis eine vorverdichtete Mineralfaserbahn 10 einer vorgegebenen Dicke entsteht. Die so vorverdichtete Mineralfaserbahn 10 gelangt an¬ schließend in eine Verdichtungs- und Verfilzungsvorrich- tung, die in Figur 1 vereinfacht dargestellt ist. Sie besitzt eine Vielzahl von Nadeln 13, die gruppenweise oder gemeinsam mit einer Hubvorrichtung verbunden ist, die in Richtung des Pfeiles 15 eine hochfrequente Hubbewegung ausführt. Eine solche Hubvorrichtung ist mindestens auf einer Oberflächenseite, entweder auf der Ober- oder Unter- seite, der Mineralfaserbahn 10, 17 angeordnet und mit einem nicht gezeichneten Hubantrieb versehen. Bei diesem Aus¬ führungsbeispiel sind die Nadeln 13 an einem plattenar¬ tigen Träger 11 befestigt. Dieser plattenartige Träger ist mit der Hubvorrichtung und dem Antrieb verbunden, und zwar so, daß die Nadeln bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe taktweise in den Oberflächenbereich der Mineralfaserbahn 10, 17 eindringen und diese in dem vorgewählten Oberflä¬ chenbereich verdichten und gleichzeitig verfilzen.
Der Hub der Hubvorrichtung ist vorteilhafterweise verstell¬ bar und auf eine bestimmt Höhe einstellbar und dabei ist die Hubfrequenz über den Antrieb regelbar. Ferner ist es von Vorteil, wenn die Stoßkräfte der Nadeln 13 regelbar sind. Durch die Begrenzung der Stoßkräfte können die Ver- dichtungsnadeln daran gehindert werden, sich bei Auftreten von ungewollten Wolleinschlüssen innerhalb der Mineral¬ faserbahn zu deformieren, so daß dadurch die Abbruchgefahr bei den Nadeln vermindert wird. In der Praxis lassen sich diese vorerlauterten Einstellungen und Regelungen in ein- facher Weise dadurch bewerkstelligen, daß die Hubvorrich¬ tung pneumatisch oder hydraulisch betätigbar ist.
Die Nadeln 13, insbesondere die der Verdichtung dienenden Verdichtungsnadeln, weisen einen meißelartig verbreiterten Kopf 27 oder 30 auf, die gemäß Figur 2 und 3 am Ende des Nadelschaftes 26 bzw. 29 angeformt sind. Der Nadelkopf 27 besitzt am unteren Ende eine Schneide 28, die beim Auf- treffen auf die Fasern diese in eine Schleifenform zwingen und damit eine Verfilzung mit den benachbarten Fasern er¬ geben. Bei dem Ausführungsbeispiel der Nadel gemäß Figur 3 ist an dem Meißelkopf 30 eine nach unten hin herausragende Nadelspitze 31 vorgesehen. Stattdessen können auch mehrere Nadelspitzen angeordnet werden. Zweckmäßigerweise besitzen die Nadelspitzen kleine seitliche Haken 32 und 33, die zu einer weiteren Verformung und Verfilzung von Mineralfasern führen, und zwar vor allem in dem Grenzbereich zwischen dem verdichteten Oberflächenbereich einerseits und dem nicht verdichteten Bereich der Mineralfaserbahn. Dem gleichen Ziel der Verfilzung und Verbindung zwischen den beiden vor¬ genannten Schichten dient eine andere konstruktive Ausfüh¬ rung, wonach mindestens zwei unterschiedliche Nadelgruppen, nämlich eine Gruppe von kurzen Vornadeln und eine Gruppe von längeren Nachnadeln, vorgesehen sind. Um den Effekt einer guten Verfilzung zu erreichen, besitzen die Nadeln bzw. Stößel einen größeren Durchmesser und, wie die Figuren 2 und 3 zeigen, andere Formen, als sie beispielsweise bei Vielnadelnähmaschinen aus der Textilindustrie bekannt sind. Die Anordnung der Verdichtungsnadeln sollte einer Wirr¬ stichanordnung genügen, damit die äußeren Oberflächen- bereiche bzw. -schichten möglichst punktförmig und entspre¬ chend der einzustellenden Hubfrequenz gleichmäßig und gleichverteilt vorverdichtet werden. Es ist wichtig, die Stoßbeanspruchung durch die Nadeln auf eine im Verhältnis zu der Oberfläche der gesamten Mineralfaserbahn kleine Fläche zu konzentrieren, damit die Stoßkräfte die erläu¬ terten äußeren Zonen verdichten und sich infolge der Kraft- Verteilung bei Punktlasten die darunter folgenden Schichten nur geringe Beanspruchungen erfahren. Durch eine entspre¬ chende Wahl der Verdichtungsnadeln, z. B. mit einer kurzen Vornadel, werden die Fasern aus den äußeren verdichteten Schichten in die darunter liegenden unverdichteten Faser- schichten gezwungen, so daß zusätzliche Verbindungen ent¬ stehen, die das Biege- und Abreißverhalten des Fertig¬ produktes weiterhin günstig beeinflussen. Die Verdichtungs- nadeln selbst bestehen vorteilhafterweiεe aus leichtem und abriebfesten Material. Dabei ist das Ziel, die zu bewegen¬ de Masse der Nadeln und der mitzubewegenden Bauteile mög¬ lichst zu verringern, so daß entsprechend höhere Hubfre- quenzen möglich sind. Dies ist besonders wichtig bei hohen Liniengeschwindigkeiten bei der Fertigung der Mineralfaser¬ bahnen.
Die Verdichtung und Verfilzung kann wahlweise auf der Ober- seite oder Unterseite der Mineralfaserbahn oder, wie die Figur 5 und insbesondere die Figur 4 in vergrößertem Ma߬ stab veranschaulichen, auf beiden Seiten vorgenommen werden. Die beidseitig verdichtete Mineralfaserbahn 17 be¬ sitzt dann zwei verdichtete und verfilzte Oberflächenberei- ehe 34 und 35 und eine dazwischen liegende unverdichtete und nicht verfilzte Mittelschicht 17 bzw. 37, wobei jedoch eine gute Verbindung zwischen den Schichten gewährleistet ist. Wenn entsprechend der praktischen Anwendung der End¬ produkt-Platten nur eine einseitige verdichtete und ver- filzte Schicht erwünscht ist, kann eine nicht gezeichnete Aufschneidevorrichtung zum Aufschneiden einer beiseitig verfilzten und verdichteten Mineralfaserbahn 17 bzw. 21 entsprechend dem Trennschnitt 36 (Figur 4) in zwei Teil¬ bahnen vorgesehen sein.
Wie die Figuren 1 und 5 ferner veranschaulichen, wird die aus der Vernadelungs- bzw. Verfilzungsmaschine austretende verdichtete Mineralfaserbahn 17 über Förderrollen 18, 19 oder entsprechende endlose Förderbänder einem Härteofen 20 zugeführt, in dem die Mineralfaserbahn 21 beispielsweise zwischen nicht gezeichneten endlosen Bändern noch eine weitere geringfügige Nachverdichtung erhalten kann, um vor allem die Oberflächen zu glätten. Im Härteofen 20 wird dann das bis dahin unausgehärtete Bindemittel endgültig ausge- härtet. Die Mineralfaserbahn tritt in Richtung des Pfeiles 23 aus dem Härteofen aus und kann in geeignete Platten¬ stücke aufgetrennt und zum Endprodukt verarbeitet werden, oder es kann der beschriebene Trennschnitt 36 gemäß Figur 4 das Auftrennen in Plattenteile bewirken.
Die Figuren 1 und 5 zeigen noch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, nämlich daß einseitig (Figur 1) oder beidseitig (Figur 5) zwischen den platten¬ artigen Nadelträgern 11 und 12 einerseits und der Mineral¬ faserbahn 10, 17 andererseits jeweils eine weitere Platte 24 und 25 vorgesehen ist, in welcher die Nadeln 13, 14 geführt sind. Diese Platten 24 und 25 können ebenfalls mit der Hubvorrichtung verbunden sein. Sie können eine gewisse zusätzliche Oberflächenverdichtung bewirken, vor allem aber können diese Platten dazu dienen, evtl. aus der Oberfläche herausgerissene Fasern wieder in die Oberfläche hinein zu drücken.
Die gemäß Figur 5 beiderseitig angeordneten Hubvorrichtun¬ gen werden vorteilhafterweise in Richtung der Pfeile 15 und 16 mit gleicher Hubfrequenz und im Gegentakt betrieben, d. h. wenn sich die obere Hubvorrichtung nach unten bewegt, wird die unter Hubvorrichtung gleichzeitig nach oben bewegt und umgekehrt beim Rücktakt. Da die Vorrichtung gemäß Figur 5 zur waagerechten Mittelebene im wesentlichen symmetrisch bzw. spiegelbildlich ausgestaltet ist, sind für gleiche oder gleichwirkende Teile die gleichen Bezugszeichen ver¬ wendet worden.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung wird dadurch er¬ zielt, daß die Nadeln als Hohlnadeln ausgebildet und an eine Zuführungsvorrichtung für Additive, vorzugsweise flüssige Additive, angeschlossen sind. Insbesondere bei größeren Fördergeschwindigkeiten der Mineralfaserbahn, ist es von Vorteil, daß die Nadeln zur Anpassung an die Förder¬ geschwindigkeit der Mineralfaserbahn während des Einstiches jeweils taktweise in Förderrichtung bewegbar, vorzugsweise schwenkbar, an der Hubvorrichtung gelagert sind. Auf diese Weise werden die Nadeln geschont, Reibungen und damit ein- hergehende Erwärmungen vermieden und eine Abbruchgefahr praktisch vollkommen ausgeschlossen. Diese Bewegungen der Nadeln während des Einstiches in die Mineralfaserbahn in deren Förderrichtung und die Zurückbewegungen der Nadeln nach dem Austritt aus der Mineralfaserbahn in die
UrsprungsStellung können durch einfache mechanische Getriebeanordnungen, so z. B. mittels Exzentern, erzeugt werden.
Materialmäßig wurde oben stets allgemein von Mineralfasern bzw. Mineralfasermaterial gesprochen. Es sei hier aber noch besonders hervorgehoben, daß sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung besonders geeignet für die Herstellung von Steinwollprodukten sind. Ferner können nicht nur Material- bahnen mit einem Faserverlauf parallel zu den großen Ober¬ flächen bearbeitet werden, sondern auch Lamellenbahnen oder -platten, bei denen die Fasern senkrecht oder unter einem anderen Winkel zu den großen Oberflächen verlaufen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Verfahren zum Herstellen von Mineralfaserprodukten mit verdichteten Oberflächenbereichen aus Mineralfaser¬ bahnen, wobei die Fasern innerhalb der Mineralfaser¬ bahn im wesentlichen parallel oder senkrecht oder schräg zu den großen Oberflächen der Mineralfaserbahn verlaufen und wobei die Mineralfaserbahn ein unausge¬ härtetes Bindemittel enthält, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Oberflächenbereich Nadelstößen bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe ausgesetzt wird, so daß die Fasern verfilzen und gleichzeitig der Oberflächenbereich verdichtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubfrequenz der Nadelstöße veränderbar und ein¬ stellbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Hub und die Eindringtiefe der Nadeln veränderbar und einstellbar sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine endlose Mineralfaser¬ bahn kontinuierlich bewegt wird, einer ersten mechani¬ schen Vorverdichtung unterworfen wird, sodann durch Nadelstöße im gegebenen Oberflächenbereich weiter ver- dichtet und verfilzt wird und unter einer zweiten Ver¬ dichtung einer Wärmebehandlung zur Aushärtung des Bindemittels zugeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelstöße zum Ver¬ dichten und Verfilzen im gesamten Oberflächenbereich gleichmäßig verteilt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelstoßbehandlung auf beiden parallel zueinander verlaufenden Ober- flächenbereichen der Mineralfaserbahn vorgenommen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mineralfaserbahn nach dem Aushärten des Binde- mittels in einer Schnittebene parallel zu den großen Oberflächen aufgeschnitten wird, so daß zwei Mineral¬ faserplatten mit einseitig verdichteter Schicht ent¬ stehen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelstöße reihenweise in Längs- und / oder Querrichtung der Mineralfaserbahn vorgenommen werden, so daß die Fertigproduktplatten biegsam oder polygonalartig knickbar sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit unter¬ schiedlichen Nadelarten bzw. Nadelformen erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mittels kurzen Vornadeln eine Verdichtung und Verfil¬ zung des Oberflächenbereiches vorgenommen wird, und daß mittels längerer Nachnadeln ein Teil der Fasern aus dem äußeren verdichteten Oberflächenbereich in den inneren unverdichteten Bereich der Mineralfaserbähn gestoßen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der verdichteten Schicht im Oberflächenbereich durch Wahl der Eindring¬ tiefe der Nadeln, durch die Hubfrequenz und durch die Nadelform bestimmt wird, derart, daß einerseits geringe Eindringtiefen, hohe Hubfrequenzen und Nadeln mit großem wirksamen Querschnitt dünne hochverdichtete Schichten ergeben und andererseits große Eindring- tiefen, niedrige Hubfrequenz und Nadeln mit kleinem Querschnitt dicke, weniger verdichtete Schichten ergeben.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Additive durch Hohlnadeln zur zusätzlichen Verstärkung des Oberflä¬ chenbereiches eingebracht werden.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dünnes Vlies aus einem Fasermaterial, vorzugsweise aus Glasfasern, auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt nnd danach der Nadelstoßvorgang vorgenommen wird, so ciaß ein Teil der Vliesfasern in die Mineralfaserbahn eingebettet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gewebe auf die Oberfläche der Mineralfaserbahn aufgelegt und danach der Nadelstoß- Vorgang vorgenommen wird, so daß ein Teil des Gewebes in die Mineralfaserbahn eingebettet wird.
15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Nadeln (13, 14) gruppenweise oder gemeinsam mit einer Hubvorrichtung (15, 16) ver¬ bunden ist, die mindestens auf einer Oberflächenseite der Mineralfaserbahn (10, 17) angeordnet und mit einem Antrieb versehen ist, so daß die Nadeln bis zu einer vorgegebenen Eindringtiefe taktweise in die Mineral¬ faserbahn (10, 17) eindringen und diese im Oberflä¬ chenbereich verfilzen und gleichzeitig verdichten. 16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Hubvorrichtung (15,
16) verstellbar und einstellbar und die Hubfrequenz über den Antrieb regelbar ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Stoßkräfte der Nadeln (13, 14) regelbar sind.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (13, 14), insbesondere die der Verdichtung dienenden Verdich¬ tungsnadeln, einen meißelartig verbreiterten Kopf (27, 30) aufweisen.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meißelkopf (27, 30) mindestens eine heraus¬ ragende Nadelspitze (31) vorgesehen ist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (13, 14; 26, 29) als Hohlnadeln ausgebildet und an eine Zufüh¬ rungsvorrichtung für Additive, vorzugsweise flüssige Additive, angeschlossen sind.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln an einem plattenartigen Träger (11, 12) befestigt sind, der mit der Hubvorrichtung und dem Antrieb verbunden ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem plattenartigen Träger (11, 12) und der Mineralfaserbahn (10, 17) eine weitere Platte (24, 25) vorgesehen ist, in welcher die Nadeln (13, 14) geführt sind und welche ebenfalls mit der Hubvor¬ richtung verbunden ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei unter¬ schiedliche Nadelgruppen, eine Gruppe von kurzen Vor- nadeln und eine Gruppe von längeren Nachnadeln, vor¬ gesehen sind.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 23, gekennzeichnet durch Förderrollen (6, 7, 8, 9) oder -bänder (2, 3) auf beiden Seiten der kontinuierlich bewegten endlosen Mineralfaserbahn (1, 10, 17) zu deren Vorverdichtung, ein- oder beidseitige Hubvor¬ richtungen mit einer Vielzahl von Nadeln (13, 14) zur schichtweisen Verfilzung und Verdichtung der jewei- ligen Oberflächenbereiche (34, 35) der Mineralfaser¬ bahn (17), und durch weitere Förderrollen (18, 19) oder -bänder zur Zuführung zu einem Härteofen (20) .
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 24, gekennzeichnet durch eine Aufschneidevorrichtung zum Aufschneiden einer beidseitig verfilzten und verdich¬ teten Mineralfaserbahn (21) in zwei Teilbahnen.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadeln (13, 14) zur Anpassung an die Fördergeschwindigkeit der Mineral¬ faserbahn (10, 17) während des Einstiches jeweils taktweise in Förderrichtung (22, 23) bewegbar, vor¬ zugsweise schwenkbar, an der Hubvorrichtung gelagert sind.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubvorrichtung pneu¬ matisch oder hydraulisch betätigbar ist.
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