EP2480709A1 - Anlage und verfahren zur herstellung von faservlies auf der basis von glasfasern und damit hergestelltes faservlies - Google Patents

Anlage und verfahren zur herstellung von faservlies auf der basis von glasfasern und damit hergestelltes faservlies

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EP2480709A1
EP2480709A1 EP10781593A EP10781593A EP2480709A1 EP 2480709 A1 EP2480709 A1 EP 2480709A1 EP 10781593 A EP10781593 A EP 10781593A EP 10781593 A EP10781593 A EP 10781593A EP 2480709 A1 EP2480709 A1 EP 2480709A1
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EP
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fibers
unit
batt
fiber
nonwoven fabric
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Lutz MÜLLER
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Matecs Spz Oo
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
    • E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
    • E04B1/76—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only
    • E04B1/7654—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only comprising an insulating layer, disposed between two longitudinal supporting elements, e.g. to insulate ceilings
    • E04B1/7658—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only comprising an insulating layer, disposed between two longitudinal supporting elements, e.g. to insulate ceilings comprising fiber insulation, e.g. as panels or loose filled fibres
    • E04B1/7662—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to heat only comprising an insulating layer, disposed between two longitudinal supporting elements, e.g. to insulate ceilings comprising fiber insulation, e.g. as panels or loose filled fibres comprising fiber blankets or batts

Definitions

  • the invention relates to a system and a method for the production of nonwoven fabric, based on glass fibers and thus produced nonwoven fabric, in particular as a semi-finished or final product, in particular for use for insulation and / or insulating purposes.
  • the document DE 699 22 192 T2 relates to the production of artificial glassy fibers (MMVF) webs with which the construction of the web is to be optimized.
  • the apparatus comprises two centrifugal spinners having at least one shredding rotor mounted for rotation about a substantially horizontal axis, means for entraining the fibers of each spinner in a stream of air around at least one shredding rotor of each spinner, the stream of air having a flow field and thereby provides a single cloud of air entrained fibers.
  • the fibers are collected as a web and then cross-laid on the web to form the web.
  • Glass fiber mats are also known (eg from DE 37 21 715 A1), which are provided on one side with an aluminum lamination. Corresponding aluminum laminations are However, consuming and expensive and can be detrimental to necessary electrical contacts. Furthermore, due to the lamination, which is usually present on only one side, the mounting position must be given special attention.
  • non-wovens are produced which comprise a mixture of natural fibers, e.g. Cellulose fibers of cotton or loosened, already mechanically and / or chemically treated wood cellulose (fluff pulp), synthetic matrix fibers such. Polyester, polypropylene or viscose as well as synthetic binding fibers, e.g. So-called bicomponent fibers and, for example, as absorbent so-called superabsorbent polymers in particle (SAP) or fiber form (SAF) comply and, for example, as a semi-finished for the production of diapers and sanitary napkins, absorbent pads for
  • An important step in the production of such a web is to deposit the fiber mixture as evenly as possible on an air-permeable transport or conveyor belt. This depositing takes place with the aid of a forming head in which the fibers are mixed, with intermeshing needle rollers with longitudinal axes aligned parallel to one another being arranged in a fiber processing space and which can rotate about their respective longitudinal axis.
  • the supplied by an air flow fibers enter between the intermeshing needle rollers through into the interior and also leave the interior between the intermeshing needle rollers.
  • the needle rollers should contribute to the homogenization of the fiber distribution.
  • the fibers are deposited on a conveyor belt as a fiber bed, which have a substantially same orientation. Subsequently, the fiber bed can be pressed.
  • EP 0 384 551 B2 describes a carding machine for producing randomly oriented or longitudinally oriented fiber fleece, with at least one draw-in roll or the like, optionally a preliminary roll running in the same direction and at least three downstream of the roughing rolls, in the same direction with each other and preferably in opposite directions to the preliminary roll Working drums same diameter described.
  • Two working drums are in mutual engagement and their relative speed and / or mutual distance for controlling the proportion of the fiber material which can be stored back on the respective working drum on the one hand and the fiber material which can be transferred to the downstream working drum on the other hand can be adjusted.
  • the working drums are covered with cover boxes and are all arranged successively around the circumference of at least one central roller running in the same direction, which has a larger diameter compared to the working drums.
  • the relative speeds and / or the distance of the working drums on the one hand and the central roller (s) on the other hand are designed adjustable.
  • This device has a complicated structural design.
  • a disadvantage of the aforementioned solutions is that over the width unevenly supplied fiber volume can lead to an irregular fiber fleece.
  • the object of the invention is to develop a plant and a process for the production of fiber fleece based on glass fibers and a nonwoven fabric produced therewith, whereby a manufacturing method is provided with a simple structural design, which has a uniform distribution of the fibers over the entire width ensures the nonwoven fabric, wherein a single-layered homogeneous nonwoven fabric is created, which has excellent insulation and / or insulating properties.
  • the inventive plant for the production of nonwoven mats based on glass fibers in particular for use for insulation and / or insulating purposes according to the invention consists of
  • a fiber opening device for the dissolution and oriented or non-oriented orientation of the glass fibers and formation of a fiber web
  • a first unit for reorienting the oriented or unoriented fibers of the batt into fibers occupying a random orientation, increasing the volume of the batt / decreasing the density of the batt; a climbing belt (transport means) which conveys the batt from the fiber opening device to the first unit,
  • the fiber opening device is preferably a carding unit for the resolution and oriented orientation of the fibers, wherein the carding unit outputs a batt with longitudinally oriented fibers,
  • the carding unit can be replaced by a novel aggregate of the fiber opening.
  • This aggregate of fiber opening allows the output of a non-oriented fiber batt.
  • this unit can also be executed in multiple stages, so that, for example
  • the carding unit may be a conventional carding unit and is arranged in front of the first unit.
  • the second unit, in which the nonwoven fabric is formed, is the first unit, in which the reorientation of the fibers of the batt occurs in a random orientation, downstream.
  • the first unit is arranged above the second unit.
  • the carding unit has at least one feed roller for picking up the fibers and at least two spaced-apart work rolls and a discharge roll, wherein the pickup roll, the work rolls and the discharge roll are arranged around a central roll. With the work rolls, the fibers are separated and aligned in a defined direction.
  • the diameter of the central roll is preferably greater than the diameter of the feed roller, the work rolls and the discharge roller.
  • the diameter of the delivery roller is selected to be larger than the diameter of the feed roller and the work rolls.
  • the delivery roller is also called transfer roller. It has a pure transport function, ie the fibers should be transported and not compacted or processed in any other way.
  • each work roll is advantageously preceded by a roll of smaller diameter.
  • These rollers are also called turners, which have the task of removing the fiber excess on the work rolls and to press this back on the central roll.
  • the smaller diameter is chosen so that not all fibers from the work rolls, but only the excess is withdrawn.
  • the carding unit leaves a batt with oriented fibers at high speed.
  • this carding unit can be replaced by a fiber opening and distribution unit.
  • This fiber opening and distribution unit consists essentially of fiber opening aggregate and fiber distribution system.
  • the fiber-opening unit is characterized by at least one feed roller and a central roller which is equipped with needles or hook-like elements.
  • Around the central roller at least one smaller roller is arranged, which in turn is equipped with needles or hook-like elements.
  • at least one rigid needle bar is arranged in front of the smaller roller, which is combed through by the central roller.
  • the fibers can be removed by air or mechanically via a delivery roller.
  • the fiber-opening unit can be followed by a single-stage or multi-stage fiber distribution system.
  • This fiber distribution system is characterized by the combination of a fiber storage with a subsequent uniform distribution of the fibers across the working width.
  • the uniform distribution of the fibers over the working width is mainly due to the interaction of a needle or hook-like stocked band with appropriately arranged tee and back wiping rollers, the fibers are also fed via a conveyor belt needle-like or hook-like equipped band.
  • the uniform monolayer batt is transported at a high speed via a feed belt.
  • the first unit there is a reorientation of the uniformly aligned fibers of the batt into a random orientation.
  • the volume of the batt is increased by a multiple, so that many air pockets are present in the batt.
  • the first unit for reorienting the fibers of the batt in a random position at least two rollers provided with needles and / or hooks.
  • the rollers provided with needles and / or hooks and a stream of air to reorient the fibers into a random orientation in the first unit.
  • the batt is transferred after the reorientation of the fibers into a random orientation from the first unit to the second unit, in which the formation of the homogeneous single-ply non-woven fabric is carried out with random fibers.
  • the second unit preferably builds the nonwoven fabric on a storage belt by means of negative pressure.
  • the thickness of the homogeneous nonwoven fabric can be adjusted by changing the advance speed of the storage belt.
  • the nonwoven fabric is dispensed from the second unit and can then be fed to a solidification device.
  • a non-woven fabric mainly of glass fibers can be produced, which is then fed to a thermal consolidation.
  • other fibers or similar substances can be introduced, which then lead to a mixed fiber fleece.
  • the introduction of these materials can be done with known powder, granular or fiber scatterers on or in the device according to the invention.
  • the nonwoven fabric can be provided with a surface seal on one or both sides. This is done in a coating device by means of water glass, plastic, adhesive or resin.
  • a homogenous single-layer fiber fleece with predominantly glass fibers in random orientation is produced, the fiber fleece consisting of fibers which are reoriented from an oriented or an unoriented layer into a random orientation with an increase in volume / density reduction.
  • the homogeneous fiber fleece contains many air pockets.
  • nonwoven fabric which has a very low basis weight or a low density / bulk density.
  • minimum densities of up to 15 kg / m 3 are possible if thermal bonding of the nonwoven fabric takes place and gross densities of up to 50 kg / m 3 for needled nonwoven fabric, which was previously unachievable with conventional systems.
  • the previously possible density / bulk density in generic methods with thermal consolidation is a minimum of about 30 kg / m 3 and a minimum of about 80 kg / m 3 for needled products.
  • the homogeneous single-ply fiber fleece consists in particular of endlessly drawn fibers (preferably glass fibers) with a uniform filament diameter, wherein different fibers can be combined and also natural fibers can be used in combination with synthetic fibers for the production of the nonwoven fabric.
  • the homogeneous monolayer nonwoven fabric may optionally be infiltrated with a binder and formed into a 3-dimensional fiber mat by subsequent reshaping.
  • the nonwoven fabric is advantageously provided on one or both sides with a surface seal.
  • the surface seal is e.g. sprayed on and is curable and consists e.g. made of water glass, plastic, resin or glue.
  • the surface seal eliminates the need for an otherwise required aluminum lining (which must be recycled separately). In contrast, the surface seal is much easier and less expensive to produce.
  • a fiber opening device a resolution and separation of the glass fibers into a batt with an oriented or non-oriented orientation of the glass fibers takes place.
  • the batt is fed via a riser (transport means) of a first unit, in which a reorientation of the fibers of the batt into fibers, which take a random position, whereby the volume of the batt increases / the density of the batt is reduced.
  • the laying of a homogeneous single-layer fiber fleece with fibers in random orientation takes place from the fiber pile of the first unit.
  • the basis weight of the nonwoven fabric produced is a multiple of the basis weight of the batt.
  • the basis weight of the nonwoven fabric is adjustable by the speed of the storage belt. If the speed of the delivery belt is reduced compared to the speed of the belt, a higher nonwoven with a higher basis weight is produced.
  • By reducing the advance speed of the storage belt it is thus possible to achieve up to a 50-fold increase in the pile weight of the produced nonwoven fabric in comparison to the pile weight of the nonwoven fabric, which is supplied to the first unit, thereby producing a single-layered homogeneous fiber non-woven fabric. It is also possible to infiltrate into the batt binder, granules or other additional fibers individually or in combinations.
  • the non-woven fabric according to the invention which is based on glass fibers as a semi-finished or final product, especially for insulation and / or insulating uses, is a homogeneous single-layer fiber fleece of glass fibers, wherein the glass fibers from an oriented or non-oriented layer (in the batt) in a random orientation is reoriented by increasing the volume / reducing the density (of the nonwoven fabric).
  • the nonwoven fabric has a minimum density of up to 15 kg / m 3 , when thermal bonding of the nonwoven fabric takes place. If the fiber fleece was needled, the minimum density is up to 50kg / m 3 . Furthermore, the nonwoven fabric has a uniform filament diameter of the glass fibers (preferably at the same length). consists of endlessly drawn glass fiber, which was preferably separated into fibers of the same length, which then form as staple fibers the starting base for the production of the nonwoven fabric.
  • nonwoven fabric on one or both sides with a surface seal which is in particular curable and preferably consists of waterglass, plastic, resin or adhesive.
  • binder, granules or other additional fibers can be infiltrated individually or in their combinations into the nonwoven fabric.
  • the binder makes it possible to produce shaped bodies from the nonwoven fabric by three-dimensional shaping (also in the layer / sandwich construction with other materials).
  • the nonwoven fabric can, after appropriate cutting, be used as an insulating and / or insulating mat and / or as a reinforcing or reinforcing part and, as already described above, be shaped three-dimensionally.
  • a nonwoven fabric is created, which has a very large volume.
  • Made from insulating mats or insulation mats have excellent insulation or insulation properties due to the many air pockets.
  • the thickness of the insulating mats can be significantly reduced.
  • a conventional insulating mat with aluminum lamination with a thickness of 20 mm and a density of 32 kg / m 3 can be replaced.
  • the insulating mats are used for example in domestic or kitchen appliances or in vehicles for insulation and / or insulation purposes.
  • moldings therefrom which serve, for example, as support and / or stiffening or reinforcing elements and are used in particular in the vehicle sector.
  • the thinner insulation mats By using the thinner insulation mats, it is possible to increase the cooking space, for example in kitchen stoves.
  • the insulating mats from the novel fiber Fleece which have a thickness of 20mm as the previous insulating mats, the energy consumption can be significantly reduced.
  • the fibers used are in particular drawn glass fibers with a uniform filament diameter of 0.009 to 0.025 mm and a length of up to 200 mm. However, it is also possible to use or to incorporate other organic or inorganic fibers.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a plant for the production of nonwoven fabric using a carding unit 1 in a three-dimensional representation
  • FIG. 2 shows the side view according to FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of a plant for the production of nonwoven fabric using a carding unit 1 and with a subsequent coating device and a solidifying device in side view,
  • FIG. 4 shows the basic illustration of a plant for the production of nonwoven fabric using a fiber opening and distribution unit 10 in the front view.
  • the system consists of a fiber opening device in the form of a carding unit 1, which recycled and already partially opened fibers are supplied.
  • the starting base thereby form bundle-like continuous glass fibers in the form of staple fibers with a length of up to 200 mm with a diameter of 0.009 to 0.025 mm, which were produced from drawn continuous fibers.
  • the carding unit 1 In the carding unit 1, the singulation into individual fibers and their oriented orientation takes place.
  • the carding unit 1 has for this purpose a receiving roller 1 .1 for receiving the fibers, two spaced apart work rolls 1.2, each of which a roller 1.3 (Wender) is assigned, and a discharge roller 1 .4.
  • the rollers 1.1 to 1.4 are arranged around a central roller 1.5.
  • the single-ply fiber web F (see FIG. 3) produced there from the glass fibers passes onto a feed belt / riser 2 and is transported at high speed through the latter to the first unit 3, in which the fibers oriented substantially in one direction of the batt F be reoriented into a random orientation.
  • the volume of the batt F is substantially increased and can be mixed with other materials.
  • the fibrous web F can be infiltrated with a binder, granules G (eg of thermoplastic material) or other fibers from a scattering unit 2.1, which is arranged, for example, above the riser 2 (see Figure 3) or the scattering unit 2.1 is placed on or in the unit 3 (not shown).
  • a scattering unit 2.1 which is arranged, for example, above the riser 2 (see Figure 3) or the scattering unit 2.1 is placed on or in the unit 3 (not shown).
  • a plurality of scattering units for example a scattering unit for introducing binder, a further for introducing other fibers, etc.
  • the second unit 4 into which the fibrous web F (see FIG. 3) now passes and in which a homogeneous single-layer fibrous web FL is laid / formed from the fibers located in random orientation.
  • the first and the second unit 3, 4 are indicated only schematically.
  • the thickness and weight of the nonwoven fabric FL can be varied by different speed settings. It should be emphasized that up to 50-fold increase of the pile weight per unit area can be achieved without the usual crossing or crossing.
  • the non-woven fabric FL is formed on a storage belt 7, which is transported by a conveyor belt 8 and e.g. is wound on a roll (not shown).
  • the homogenous single-layer fiber fleece FL thus produced can subsequently be coated by means of a coating device 5 for surface sealing with water glass, plastic, adhesive or resin.
  • the non-woven fabric FL is solidified by means of solidification 6, e.g. by needling or thermally.
  • the sealing of the nonwoven fabric FL can also be done only after solidification.
  • nonwoven FL mats are made or cut, which can be used in a variety of ways for thermal insulation and / or sound insulation.
  • the non-woven fabric FL or the mats produced therefrom have a soft, silk-like surface that no longer resembles glass fibers. Furthermore, in particular by the sealing and the needling no more glass fibers are released undesirable.
  • the fiber opening and distribution unit 10 consists essentially of one or more fiber opening aggregates 11 (here two) and one or more fiber singulation plants 12 (here three) and replaces the entire conventional fiber opening path via pre-opening and carding (carding unit 1 and devices arranged in front of it for partial singling and opening the fibers). At the same time a uniform distribution over the entire working width is realized by the immediately successively arranged Faseraposzelungsanlagen 12. It is thus possible to produce an even higher volume of the batt F.
  • Each fiber-opening unit 1 1 here has two feed rollers 1 1 .1 and a central roller 1 1 .2, which is equipped with needles or hook-like elements (not labeled).
  • a central roller 1 1 .2 Around two smaller rollers 1 1.3 are arranged, which in turn are equipped with needles or hook-like elements (not labeled).
  • a rigid needle bar 1 1.4 is arranged between the feed rollers 1 1. 1 and the following smaller roller 1 1.3, which is combed by the central roller 1 1.2.
  • the fibers may be drawn off by air or mechanically via a delivery roller (not shown).
  • the two fiber-opening units 1 1 here the three fiber distribution systems 12 are connected downstream, which are arranged directly behind one another.
  • the fiber distribution systems are each a fiber storage 12.1 provided with a subsequent uniform distribution of fibers over the working width by cooperation of a needle or hook-like stocked tape 12.2 with appropriately arranged tee and remindstreifwalzen 12.3, the fibers also on a conveyor belt 12.4 the needle or hook similar equipped band 12.2 are supplied.
  • the single-layer fiber web F which is formed from the separated glass fibers, also passes via a riser 2 into the first unit 3, in which the fibers of the fiber web F are reoriented into a random orientation.
  • the second unit 4 into which the fiber web F (see FIG. 3) now passes and in which the formation / laying of the homogeneous single-layer fiber web FL takes place with fibers located in random orientation.
  • the second unit 4 can also build up the nonwoven fabric by means of negative pressure.
  • the fact that already consists of fiberglass fibers F has a high volume, the volume of the laid with the second unit 4 batt FL is increased from the fibers in dislocated even more, whereby the insulating properties even more than when using a Improve clutter unit.
  • binder / granules e.g., thermoplastic / phenolic material
  • other fibers e.g., polyester / phenolic material
  • thermoplastic / phenolic binder is preferably also carried out over the riser 2 and / or in the first unit 3 by means of a scattering unit, not shown.
  • the admixture of other fibers can be done at the beginning of the processing line and / or in the first unit.
  • a fiber opening device in the form of a fiber opening and distribution unit (according to FIG. 4) and a fiber opening device in the form of a carding unit 1 (FIGS. 1 to 3) in front of the unit 3 can be combined with one another.
  • at least one fiber opening and distribution unit and then at least one carding unit can be provided first.
  • the mats produced from the nonwoven fabric are largely elastic and thus return to their original thickness after being compressed.
  • a fiber mat By selectively introducing binder, granules or other fibers, a fiber mat can be produced after appropriate thermal or chemical solidification, which can take a 3-dimensional shape by subsequent forming.
  • the essential field of application are preferably kitchen appliances for private and / or commercial needs, in which a good thermal insulation is required, e.g. Cookers, microwaves, hot air ovens, washing machines, dryers, etc.
  • the glass fiber mats in vehicles or in the construction industry.
  • simple single-layer glass fiber mats which may be coated on one or both sides (for example with waterglass) and which are used, for example, in cookers or in other aforementioned fields of application.
  • the glass fiber mats made from the nonwoven fabric can form the starting base as a semi-finished product for the production of moldings with a lamination or other layer structure.
  • the glass fiber mats are infiltrated with a binder and in particular compressed together with the other materials to form a molding.
  • the non-woven fabric can be delivered to a consumer as uninterrupted goods, eg on rolls, which then cuts and processes them. It is also possible to process the nonwoven fabric at its manufacturer to semi-finished or final products.
  • Fiber opening device (carding unit 1 and / or fiber opening and distribution unit 10) in which there is a separation and distribution of the glass fibers to a batt F of loose glass fibers
  • a fiber fleece FL is produced which has only one layer and is homogeneous and thereby has a greater thickness , as the batt F, which forms the starting base.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Faservlies (FL), auf der Basis von Glasfasern und das damit hergestellte Faservlies (FL), insbesondere als HaIbfabrikat oder Finalprodukt, welches bevorzugt für Dämm- und/oder Isolierzwecke eingesetzt wird. Die Anlage zur Herstellung von Faservlies auf der Basis von Glasfasern, bestehet aus einer Faseröffnungseinrichtung zur Auflösung und zur orientierten oder nicht orientierten Ausrichtung der Glasfasern und Bildung eines Faserflors (F), einer ersten Einheit (3) zur Umorientierung der orientierten oder nicht orientierten Fasern des Faserflors (F) in Fasern, die eine Wirrlage einnehmen, wobei das Volumen des Faserflors (F) erhöht/die Dichte des Faserflors verringert wird, einem Steigband (2) welches den Faserflor (F) aus der Faseröffnungseinrichtung zur ersten Einheit (3) fördert, und einer zweiten Einheit (4) auf welcher auf einem Ablageband (7) ein homogenes einlagiges Faservlies (FL) mit Fasern in Wirrlage aus dem Faserflor (F) der ersten Einheit (3) gebildet wird, dessen Flächengewicht ein Vielfaches des Flächengewichtes des Faserflors (F) beträgt.

Description

Beschreibung
Anlage und Verfahren zur Herstellung von Faserylies auf der Basis von Glasfasern und damit hergestelltes Faserylies
Die Erfindung betrifft eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Faservlies, auf der Basis von Glasfasern und damit hergestelltes Faservlies, insbesondere als Halbfabrikat oder Finalprodukt, insbesondere zum Einsatz für Dämm- und/oder Isolierzwecke.
Es sind zahlreiche Lösungen zur Herstellung eines Glasfaservlieses bekannt. Es ist ebenfalls bekannt, für Dämm- oder Isoliermaterial Glasfasermatten oder Vliese zu verwenden.
Eine derartige Lösung wird beispielsweise in CH 358736 A1 beschrieben. Zur Herstellung des Glasfaservlieses wird aus einem Schmelzofen ein Strahl geschmolzenes Glas abgelassen und mittels einer mit 3000 Umdrehungen pro Minute rotierenden Trommel zu Fasern von 5 ft Dicke und etlichen Zentimetern Länge zerschleudert. Die so gebildeten heißen Glasfasern werden mit einer 4% igen wässerigen Lösung eines Melaminharzes besprüht, Die mit Mel- aminharz benetzten Glasfasern formen auf einem Laufband ein Vlies, welches mit einer solchen Geschwindigkeit einen Ofen passiert, dass ein Luftstrom von 150 °C für 105 Sekunden lang darauf einwirkt.
Eine ähnliche Lösung zum Herstellen von Glasfasermatten einheitlicher Beschaffenheit wird in DE 105 77 42 B dargestellt. Auch hier werden die aus einer Düse austretenden Glasfäden unmittelbar auf einem sich bewegenden Förderband abgelegt, auf welchem sich die Fasern in Form einer Matte sammeln. Auf die Fasern wird ein Bindemittel aufgespritzt und die die Matte durch einen Ofen geführt, in dem das Bindemittel trocknet. Anschließend kann die Matte auf eine gewünschte Dicke verdichtet werden. Dieses Herstellungsverfahren ist relativ aufwendig und es wird kein sehr gleichmäßiges Vlies erzeugt.
Die Druckschrift DE 699 22 192 T2 betrifft die Herstellung von künstlichen glasartigen Fa- ser(MMVF)-Vliesen mit welcher der Aufbau des Vlieses optimiert werden soll. Die Vorrichtung umfasst zwei Zentrifugalschleudervorrichtungen, die mindestens einen Zerfaserungsrotor aufweisen, der zur Rotation um eine im wesentlichen horizontale Achse montiert ist, eine Einrichtung zum Mitführen der Fasern von jeder Schleudervorrichtung in einem Luftstrom um mindestens einen Zerfaserungsrotor von jeder Schleudervorrichtung, wobei der Luftstrom ein Strömungsfeld aufweist und dadurch eine einzelne Wolke von im Luftstrom mitgeführten Fasern liefert. In einer durchlässigen Fördereinrichtung erfolgt das Sammeln der Fasern als Bahn und anschließend das kreuzweise Aufeinanderlegen der Bahn, um das Vlies zu bilden. Es sind ebenfalls Glasfasermatten bekannt (z.B. aus. DE 37 21 715 A1 ), die auf einer Seite mit einer Aluminiumkaschierung versehen sind. Entsprechende Aluminiumkaschierungen sind jedoch aufwendig und kostenintensiv und können nachteilig bei erforderlichen elektrischen Kontaktierungen sein. Weiterhin muss durch die meist auf nur einer Seite vorhandene Kaschierung die Montagelage besonders beachtet werden.
Nach DE 10 2004 021 453 A1 werden Faservliese hergestellt, die ein Gemisch von natürli- chen Fasern, z.B. Zellulosefasern aus Baumwolle oder aufgelockerter, bereits mechanisch und/oder chemisch behandelter Holzzellulose (fluff pulp), synthetischen Matrix-Fasern wie z.B. Polyester, Polypropylen oder Viskose sowie synthetischen Bindefasern wie z.B. sogenannten Bikomponenten-Fasern sowie beispielsweise als Absorptionsmittel sogenannte superabsorbierende Polymere in Partikel- (SAP) oder Faserform (SAF) einhalten und beispiels- weise als Halbzeug für die Herstellung von Windeln und Damenbinden, Saugeinlagen für
Nahrungsmittelindustrie oder für Dämmmaterial verwendet werden. Ein wichtiger Verfahrensschritt beim Herstellen eines derartigen Vlieses besteht darin, das Fasergemisch möglichst gleichmäßig auf einem luftdurchlässigen Transport- oder Förderband abzulegen. Dieses Ablegen geschieht mit Hilfe eines Formkopfes, in dem die Fasern gemischt werden, wobei in ei- nem Faseraufbereitungsraum ineinandergreifende Nadelwalzen mit parallel zueinander ausgerichteten Längsachsen angeordnet sind, die um ihre jeweilige Längsachse rotieren können. Die mittels eines Luftstroms zugeführten Fasern treten zwischen den ineinandergreifenden Nadelwalzen hindurch in den Innenraum ein und verlassen den Innenraum ebenfalls zwischen den ineinandergreifenden Nadelwalzen. Die Nadelwalzen sollen dabei zur Vergleichmäßigung der Faserverteilung beitragen. Die Fasern werden auf einem Transportband als Faserbett abgelegt, wobei diese eine im Wesentlichen gleiche Ausrichtung haben. Anschließend kann das Faserbett verpresst werden.
In EP 0 384 551 B2 wird ein Krempel zur Herstellung von wirr- oder längsorientiertem Faservlies beschrieben, mit mindestens einer Einzugswalze oder dgl., ggf. einer hierzu gleichsinnig laufenden Vorwalze und mindestens drei der Vorwalzen nachgeordneten, gleichsinnig miteinander und vorzugsweise gegensinnig zu der Vorwalze laufenden Arbeitstrommeln gleichen Durchmessers beschrieben. Jeweils zwei Arbeitstrommeln stehen in gegenseitigem Eingriff und deren Relativgeschwindigkeit und/oder gegenseitiger Abstand zur Steuerung des Anteils des auf der jeweiligen Arbeitstrommel rückspeicherbaren Fasermaterials einerseits sowie des auf der jeweils nachgeschalteten Arbeitstrommel übertragbaren Fasermaterials andererseits ist einstellbar. Die Arbeitstrommeln sind mit Abdeckkästen verkleidet und sind sämtlich aufeinander folgend um dem Umfang mindestens einer gleichsinnig hiermit laufenden Zentralwalze angeordnet, die im Vergleich zu den Arbeitstrommeln einen größerem Durchmesser aufweist. Die Relativgeschwindigkeiten und/oder der Abstand der Arbeitstrommeln einerseits und der Zentralwalze(n) andererseits sind einstellbar gestaltet. Diese Einrichtung weist einen komplizierten konstruktiven Aufbau auf. Nachteilig bei den vorgenannten Lösungen ist, dass über die Breite ungleichmäßig zugeführtes Faservolumen zu einem unregelmäßigen Faservlies führen kann.
Aus den Druckschriften DE 24 36 539 B2, DE 10 2008 024 943 A1 , DE 103 29 648 A1 ist bekannt, dass der Aufbau eines Faservlieses für textile Anwendungen vorzugsweise durch Schichtung / Täfelung geschieht, unter Zuhilfenahme eines Quer- / Kreuzlegers, der einer Krempel nachgeschaltet ist. Dieser Aufbau ist sehr aufwendig, da der Quer- / Kreuzleger eine Hochleistungsbaugruppe darstellt, die mit sehr hohen Geschwindigkeiten beaufschlagt wird und einen großen Platzbedarf benötigt.
Es ist weiterhin aus der Druckschrift DE 69803697 bekannt, dass in einem entsprechenden verfestigten oder unverfestigten Faservlies Bindemittel in Form von Pulver oder ähnliche Materialien über ein Hochfrequenzfeld infiltriert werden, um eine gleichmäßige Bindemittelverteilung zu erzielen. Durch eine nachgeschaltete thermische Verfestigung kann damit eine kompakte Fasermatte hergestellt werden. Dieses Verfahren ist eine sehr aufwendige und kostenintensive Lösung für das gleichmäßige Einbringen von Bindemittel und hat gleichzeitig den Nachteil der sehr hohen Anfälligkeit unter Produktionsbedingungen mit einer relativ hohen Luftfeuchtigkeit.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anlage und ein Verfahren zur Herstellung von Faservlies auf der Basis von Glasfasern und ein damit hergestelltes Faservlies zu entwickeln, womit bei einem einfachen konstruktiven Aufbau ein Herstellungsverfahren geschaffen wird, welches eine gleichmäßige Verteilung der Fasern über die gesamte Breite des Faservlieses gewährleistet, wobei ein einlagiges homogenes Faservlies geschaffen wird, welches hervorragende Dämm- und/oder Isoliereigenschaften aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des 1 ., 1 1 ., und 14. Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Faservliesmatten auf der Basis von Glasfasern insbesondere zum Einsatz für Dämm- und/oder Isolierzwecke besteht dabei erfindungsgemäß aus
- einer Faseröffnungseinrichtung zur Auflösung und zur orientierten oder nicht orientierten Ausrichtung der Glasfasern und Bildung eines Faserflors,
- einer ersten Einheit zur Umorientierung der orientierten oder nicht orientierten Fasern des Faserflors in Fasern, die eine Wirrlage einnehmen, wobei das Volumen des Faserflors erhöht/die Dichte des Faserflors verringert wird, - einem Steigband (Transportmittel) welches den Faserflor aus der Faseröffnungseinrichtung zur ersten Einheit fördert,
- einer zweiten Einheit, auf welcher auf einem Ablageband ein homogenes einlagiges Faservliese mit Fasern in Wirrlage aus dem Faserflor der ersten Einheit gebildet wird, dessen Flächengewicht ein Vielfaches des Flächengewichtes des Faserflors beträgt.
Die Faseröffnungseinrichtung ist dabei bevorzugt eine Krempeleinheit zur Auflösung und zur orientierten Ausrichtung der Fasern, wobei aus der Krempeleinheit ein Faserflor mit längsorientierten Fasern ausgegeben wird,
Wahlweise kann die Krempeleinheit durch ein neuartiges Aggregat der Faseröffnung ersetzt werden. Dieses Aggregat der Faseröffnung ermöglicht die Ausgabe eines Faserflors mit nicht orientierten Fasern. Je nach Öffnungsgrad der Fasern kann diese Einheit auch mehrstufig ausgeführt werden, so dass zum Beispiel
- eine erste Einheit zur Umorientierung der ausgerichteten Fasern des Faserflors in Fasern, die eine Wirrlage einnehmen, wobei das Volumen des Faserflors erhöht/die Dichte des Fa- serflors verringert wird, sowie
- eine zweite Einheit zur Bildung eines homogenen einlagigen Faservlieses mit Fasern in Wirrlage aus dem Faserflor der ersten Einheit
miteinander kombiniert werden.
Die Krempeleinheit kann eine herkömmliche Krempeleinheit sein und ist vor der ersten Ein- heit angeordnet. Die zweite Einheit, in welcher das Faservlies gebildet wird, ist der ersten Einheit, in welcher die Umorientierung der Fasern des Faserflors in eine Wirrlage erfolgt, nachgeschaltet. Bevorzugt ist die erste Einheit über der zweiten Einheit angeordnet.
Die Krempeleinheit weist mindestens eine Einzugswalze zum Aufnehmen der Fasern und mindestens zwei voneinander beabstandete Arbeitswalzen sowie eine Abgabewalze auf, wo- bei die Einzugswalze, die Arbeitswalzen und die Abgabewalze um eine Zentralwalze herum angeordnet sind. Mit den Arbeitswalzen werden die Fasern vereinzelt und in eine definierte Richtung ausgerichtet. Der Durchmesser der Zentralwalze ist bevorzugt größer als der Durchmesser der Einzugswalze, der Arbeitswalzen sowie der Abgabewalze. Weiterhin wird der Durchmesser der Abgabewalze größer als der Durchmesser der Einzugswalze und der Arbeitswalzen gewählt. Die Abgabewalze wird auch Übertrag ungswalze genannt. Sie hat eine reine Transportfunktion, d.h. die Fasern sollen transportiert und nicht verdichtet oder in anderer Weise bearbeitet werden. Da nach dem Einzug die Bearbeitung, d.h. das Fasern auflösen, vereinzeln und orientieren beginnt, muss die Fasermasse auf eine größere Fläche verteilt werden. Deshalb wird mit steigenden Geschwindigkeiten gearbeitet. Um ein gleichmäßiges Vereinzeln und Ausrichten der Fasern zu gewährleisten, ist vorteilhafter Weise jeder Arbeitswalze eine Walze mit kleinerem Durchmesser vorgeschaltet. Diese Walzen werden auch Wender genannt, die die Aufgabe haben, den Faserüberschuss auf den Arbeitswalzen wieder abzunehmen und diesen zurück auf die Zentralwalze zu drücken. Der kleinere Durchmesser wird deswegen gewählt, damit nicht alle Fasern von den Arbeitswalzen, sondern nur der Überschuss zurückgenommen wird. Die Krempeleinheit verlässt ein Faserflor mit orientierten Fasern unter hoher Geschwindigkeit.
Wahlweise kann diese Krempeleinheit durch ein Faseroffnungs- und Verteilungseinheit ersetzt werden. Diese Faseroffnungs- und Verteilungseinheit besteht im Wesentlichen aus Faseröff- nungsaggregat und Faserverteilungsanlage. Das Faseröffnungsaggregat ist gekennzeichnet durch mindestens eine Einzugeswalze und eine Zentralwalze die mit Nadeln oder hakenähnlichen Elementen bestückt ist. Um die Zentralwalze herum ist mindestens eine kleinere Walze angeordnet, die wiederum mit Nadeln oder hakenähnlichen Elementen bestückt ist. Vorteilhafterweise ist vor der kleineren Walze mindestens eine starre Nadelleiste angeordnet, die von der Zentralwalze durchkämmt wird. Die Fasern können per Luft oder mechanisch über eine Abgabewalze abgezogen werden. Je nach gewünschtem Öffnungsgrad der Fasern können mehrere Aggregate hintereinander betrieben werden. Vorteilhafterweise kann dem Faseröffnungsaggregat eine ein- oder mehrstufige Faserverteilungsanlage nachgeschaltet werden. Diese Faserverteilungsanlage ist gekennzeichnet durch die Verknüpfung eines Faserspei- chers mit einer nachfolgenden gleichmäßigen Verteilung der Fasern über die Arbeitsbreite. Die gleichmäßige Verteilung der Fasern über die Arbeitsbreite erfolgt hauptsächlich durch das Zusammenspiel von einem nadel- oder hakenähnlich bestückten Band mit entsprechend angeordneten Abschlag- und Rückstreifwalzen, wobei die Fasern ebenfalls über ein Transportband dem nadel- oder hakenähnlich bestückten Band zugeführt werden.
Von der Krempeleinheit oder der beschriebenen Faseroffnungs- und Verteilungseinheit zur ersten Einheit wird der gleichmäßige einschichtige Faserflor mit einer hohen Geschwindigkeit über ein Zuführband transportiert. In der ersten Einheit erfolgt eine Umorientierung der gleichmäßig ausgerichteten Fasern des Faserflors in eine Wirrlage. Dabei wird das Volumen des Faserflors um ein Vielfaches erhöht, so dass viele Lufteinschlüsse im Faserflor vorhanden sind.
Dazu weist die erste Einheit zur Umorientierung der Fasern des Faserflors in eine Wirrlage wenigstens zwei mit Nadeln und/oder Haken versehene Walzen auf.
Es ist auch möglich, die mit Nadeln und/oder Haken versehenen Walzen und einen Luftstrom zur Umorientierung der Fasern in eine Wirrlage in der ersten Einheit zu kombinieren. Der Faserflor wird nach der Umorientierung der Fasern in eine Wirrlage aus der ersten Einheit in die zweite Einheit überführt, in welcher die Bildung des homogenen einlagigen Faservlieses mit in Wirrlage befindlichen Fasern erfolgt. Dazu baut die zweite Einheit das Faservlies auf einem Ablageband bevorzugt mittels Unterdruck auf. Die Dicke des homogenen Faservlieses kann durch Änderung der Vorlaufgeschwindigkeit des Ablagebandes eingestellt werden.
Durch Verringerung der Vorlaufgeschwindigkeit des Ablagebandes kann eine bis zu 50 fache Erhöhung des Florgewichtes des hergestellten Faservlieses im Vergleich zum Florgewicht des Faserflors, welches der ersten Einheit zugeführt wird, erzielt werden.
Aus der zweiten Einheit wird das Faservlies ausgegeben und kann anschließend einer Ein- richtung zur Verfestigung zugeführt werden.
Mit einer zusätzlichen Anordnung eines Aggregates zur Bindemitteleinbringung auf Basis von Pulver, Granulaten und ähnlichen in oder auf der erfindungsgemäßen Einrichtung, wahlweise erste Einheit oder zweite Einheit kann ein Faservlies aus überwiegend Glasfasern hergestellt werden, das anschließend einer thermischen Verfestigung zugeführt wird. Wahlweise können auch andere Fasern oder ähnliche Stoffe eingebracht werden, die dann zu einem Mischfaservlies führen. Die Einbringung dieser Materialien kann mit bekannten Pulver-, Granulat- oder Faserstreuern auf oder in der erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgen.
Mit oder ohne Verfestigung kann das Faservlies auf einer oder beiden Seiten mit einer Oberflächenversiegelung versehen werden. Dies erfolgt in einer Beschichtungseinrichtung mittels Wasserglas, Kunststoff, Kleber oder Harz.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung wird ein homogenes einlagiges Faservlies mit überwiegend Glasfasern in Wirrlage erzeugt, wobei das Faservlies aus Fasern besteht, die aus einer orientierten oder einer nicht orientierten Lage in eine Wirrlage unter Erhöhung des Volumens/ Verringerung der Dichte umorientiert sind. Das homogene Faservlies enthält dabei vie- le Lufteinschlüsse.
Es ist möglich, ein Faservlies herzustellen, welches ein sehr geringes Flächengewicht bzw. eine geringe Dichte/Rohdichte aufweist. Dabei sind minimale Rohdichten bis 15kg/m3 möglich, wenn eine thermische Verfestigung des Faservlieses erfolgt und Rohdichten bis 50kg/m3 bei vernadeltem Faservlies, was mit herkömmlichen Anlagen bisher nicht realisierbar war. Die bisher mögliche Dichte/Rohdichte bei gattungsgemäßen Verfahren mit thermischer Verfestigung beträgt minimal ca. 30 kg/m3 und bei vernadelten Produkten minimal ca. 80 kg/m3 .
Das homogene einlagige Faservlies besteht insbesondere aus endlos gezogenen Fasern (vorzugsweise Glasfasern) mit einem einheitlichen Filament - Durchmesser, wobei unter- schiedliche Fasern kombiniert werden können und auch Naturfasern in Kombination mit synthetischen Fasern zur Herstellung des Faservlieses Verwendung finden können.
Zusätzlich kann das homogene einlagige Faservlies wahlweise mit einem Bindemittel infiltriert werden und durch eine spätere Umformung zu einer 3 dimensionalen Fasermatte geformt werden.
Weiterhin ist das Faservlies vorteilhafter Weise ein- oder beidseitig mit einer Oberflächenversiegelung versehen. Die Oberflächenversiegelung wird z.B. aufgesprüht und ist aushärtbar und besteht z.B. aus Wasserglas, Kunststoff, Harz oder Kleber. Durch die Oberflächenversiegelung kann eine sonst erforderliche Aluminiumkaschierung (die separat recycelt werden muss) entfallen. Die Oberflächenversiegelung ist demgegenüber wesentlich einfacher und kostengünstiger herstellbar.
Verfahrensgemäß erfolgt die Herstellung des Faservlieses auf der Basis von Glasfasern, insbesondere für Dämm- und/oder Isolierzwecke, aus Glasfasern, die in Form von Stapelfasern vorliegen. In einer Faseröffnungseinrichtung erfolgt eine Auflösung und Vereinzelung der Glasfasern zu einem Faserflor mit einer orientierten oder nicht orientierten Ausrichtung der Glasfasern. Anschließend wird der Faserflor über ein Steigband (Transportmittel) einer ersten Einheit zugeführt, in welcher eine Umorientierung der Fasern des Faserflors in Fasern, die eine Wirrlage einnehmen erfolgt, wobei das Volumen des Faserflors erhöht/die Dichte des Faserflors verringert wird. Anschließend erfolgt in einer zweiten Einheit auf einem Ablageband das Legen eines homogenen einlagigen Faservlieses mit Fasern in Wirrlage aus dem Faserflor der ersten Einheit. Dabei beträgt das Flächengewicht des erzeugten Faservlieses ein Vielfaches des Flächengewichtes des Faserflors.
Vorteilhafter Weise ist das Flächengewichte des Faservlieses durch die Geschwindigkeit des Ablagebandes einstellbar. Wird die Geschwindigkeit des Ablagebandes im Vergleich zur Ge- schwindigkeit des Steigbandes verringert, wird ein höheres Faservlies mit einem höheren Flächengewicht erzeugt. Durch Verringerung der Vorlaufgeschwindigkeit des Ablagebandes ist es damit möglich, eine bis zu 50 fache Erhöhung des Florgewichtes des hergestellten Faservlieses im Vergleich zum Florgewicht des Faserflors, welches der ersten Einheit zugeführt wird, zu erzielen und dabei ein einlagiges homogenes Faservlies aus Glasfasern herzustellen. Es ist weiterhin möglich, in das Faserflor Bindemittel, Granulat oder andere zusätzliche Fasern einzeln oder in Kombinationen zu infiltrieren. Dies erfolgt mit einer Zuführanordnung, die über dem Steigband und/oder über oder in der ersten Einheit angeordnet ist und aus welcher die insbesondere rieselfähigen Substanzen auf das Faserflor gestreut werden. In der ersten Einheit werden die Substanzen dann in das Faserflor eingearbeitet/infiltriert, so dass das aus der zweiten Einheit gelangende Faservlies damit gleichmäßig durchsetzt ist. Das erfindungsgemäße Faservlies, welches auf der Basis von Glasfasern als Halbfabrikat oder Finalprodukt, insbesondere für Dämm- und/oder Isolierzwecke, Verwendung findet, ist ein homogenes einlagiges Faservlies aus Glasfasern, wobei die Glasfasern aus einer orientierten oder nicht orientierten Lage (im Faserflor) in eine Wirrlage bei Erhöhung des Volu- mens/ Verringerung der Dichte (des Faservlieses) umorientiert sind.
Das Faservlies weist eine minimale Rohdichte bis 15kg/m3 auf, wenn eine thermische Verfestigung des Faservlieses erfolgt. Wurde das Faservlies vernadelt, beträgt die minimale Rohdichte bis 50kg/m3. Weiterhin weist das Faservlies einen einheitlichen Filament - Durchmesser der Glasfasern (bevorzugt bei einer gleichen Länge). auf und besteht aus endlos gezogener Glasfaser, die in Fasern bevorzugt gleicher Länge getrennt wurde, die dann als Stapelfasern die Ausgangsbasis für die Herstellung des Faservlieses bilden.
Es ist möglich, das Faservlies ein- oder beidseitig mit einer Oberflächenversiegelung zu versehen, die insbesondere aushärtbar ist und bevorzugt aus Wasserglas, Kunststoff, Harz oder Kleber besteht. Weiterhin kann in das Faservlies Bindemittel, Granulat oder andere zusätzli- chen Fasern einzeln oder in deren Kombinationen infiltriert sein. Durch das Bindemittel besteht die Möglichkeit, aus dem Faservlies durch dreidimensionale Umformung Formkörper (auch im Schicht/Sandwichaufbau mit anderen Materialien) herzustellen.
Das Faservlies kann nach entsprechendem Zuschneiden als Dämm- und/oder Isoliermatte und/oder als Verstärkungs- oder Versteifungsteil Anwendung finden und wie bereits vorge- nannt beschrieben dreidimensional umgeformt sein.
Mit der Erfindung wird ein Faservlies geschaffen, welches ein sehr großes Volumen aufweist. Daraus hergestellte Dämmmatten oder Isolationsmatten, weisen durch die vielen Lufteinschlüsse hervorragende Dämm- bzw. Isolationseigenschaften auf. Die Dicke der Dämmmatten kann dadurch wesentlich reduziert werden. So kann z.B. mit einer Dämmmatte aus Glas- fasern, die eine Dicke von 16mm aufweist und ein Raumgewicht von 65kg/m3 besitzt, eine herkömmliche Dämmmatte (mit Aluminiumkaschierung) mit einer Dicke von 20mm und einem Raumgewicht von 32kg/m3 ersetzt werden.
Die Dämmmatten werden beispielsweise bei Haus- oder Küchengeräten oder auch in Fahrzeugen für Dämm- und/oder Isolierzwecke eingesetzt.
Weiterhin ist es möglich daraus Formteile herzustellen, die beispielsweise als Stütz- und/oder Versteifungs- bzw. Verstärkungselemente dienen und insbesondere im Fahrzeugbereich Anwendung finden.
Durch die Verwendung der dünneren Dämmmatten ist es möglich, z.B. in Küchenherden den Garraum zu vergrößern. Bei einer Verwendung der Dämmmatten aus dem neuartigen Faser- vlies, die wie die bisherigen Dämmmatten eine Dicke von 20mm aufweisen, kann der Energieverbrauch wesentlich verringert werden. Als Fasern werden insbesondere gezogene Glasfasern mit einem einheitlichen Filamentedurchmesser von 0,009 bis 0,025 mm und einer Länge bis 200 mm eingesetzt. Es ist jedoch auch möglich, andere organische oder anorganische Fasern zu verwenden bzw. beizumengen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 die Prinzipdarstellung einer Anlage zur Herstellung von Faservlies unter Verwendung einer Krempeleinheit 1 in dreidimensionaler Darstellung,
Figur 2 die Seitenansicht gemäß Fig. 1.
Figur 3 die Prinzipdarstellung einer Anlage zur Herstellung von Faservlies unter Verwendung einer Krempeleinheit 1 und mit einer nachfolgenden Beschichtungseinrich- tung und einer Verfestigungseinrichtung in der Seitenansicht,
Figur 4 die Prinzipdarstellung einer Anlage zur Herstellung von Faservlies unter Verwen- dung einer Faseröffnungs- und Verteilungseinheit 10 in der Vorderansicht.
Gemäß Figur 1 bis 3 besteht die Anlage aus einer Faseröffnungseinrichtung in Form einer Krempeleinheit 1 , welcher aufbereitete und bereits teilweise geöffnete Fasern zugeführt werden. Die Ausgangsbasis bilden dabei bündelartige zusammenhängende Glasfasern in Form von Stapelfasern mit einer Länge bis 200mm bei einem Durchmesser von 0,009 bis 0,025 mm, die aus gezogenen Endlosfasern hergestellt wurden.
In der Krempeleinheit 1 erfolgt das Vereinzeln in einzelne Fasern und deren orientierte Ausrichtung. Die Krempeleinheit 1 weist dazu eine Aufnahmewalze 1 .1 zum Aufnehmen der Fasern, zwei voneinander beabstandete Arbeitswalzen 1.2, denen jeweils eine Walze 1.3 (Wender) zugeordnet ist, und eine Abgabewalze 1 .4 auf. Die Walzen 1.1 bis 1.4 sind um eine Zent- raiwalze 1.5 herum angeordnet.
Aus der Krempeleinheit 1 gelangt der dort aus den Glasfasern erzeugte einlagige Faserflor F (siehe Figur 3) auf ein Zuführband/Steigband 2 und wird mit einer hohen Geschwindigkeit durch dieses zu der ersten Einheit 3 transportiert, in welcher die im Wesentlichen in eine Richtung ausgerichteten Fasern des Faserflors F in eine Wirrlage umorientiert werden.
Dabei wird das Volumen des Faserflors F wesentlich erhöht und kann mit anderen Materialien gemischt werden.
Während des Transportes des Faserflors F kann das Faserflor F mit einem Bindemittel, Granulat G (z.B. aus thermoplatischem Werkstoff) oder anderen Fasern aus einem Streuaggregat 2.1 infiltriert werden, das beispielsweise über dem Steigband 2 (s. Figur 3) angeordnet ist oder das Streuaggregat 2.1 wird auf oder in der Einheit 3 angeordnet (nicht dargestellt). Dadurch ist es möglich, die Fasern thermisch zu binden, was für eine spätere dreidimensionale Umformung wichtig ist. Weiterhin können auch mehrere Streuaggregate Verwendung finden, z.B. ein Streuaggregat zum Einbringen von Bindemittel, ein weiters zum Einbringen anderer Fasern usw..
Unter der ersten Einheit 3 befindet sich die zweite Einheit 4, in die das Faserflor F (siehe Figur 3) nun gelangt und in welcher aus den sich in Wirrlage befindlichen Fasern ein homogenes einlagiges Faservlies FL gelegt/gebildet wird. Die erste und die zweite Einheit 3, 4 sind dabei nur schematisch angedeutet. Die Dicke und das Gewicht des Faservlieses FL kann durch unterschiedliche Geschwindigkeitseinstellungen variiert werden. Dabei ist hervorzuheben, dass ohne übliche Querlegung oder Kreuzlegung eine bis zu 50 fache Erhöhung des Florgewichtes pro Flächeneinheit erzielbar ist.
In der Einheit 4 wird auf einem Ablageband 7 das Faservlies FL gebildet, welches durch ein Transportband 8 weitertransportiert wird und z.B. auf eine Rolle gewickelt wird (nicht dargestellt).
Gemäß Figur 3 kann das so erzeugte homogene einlagige Faservlies FL anschließend mittels einer Beschichtungseinrichtung 5 zur Oberflächenversiegelung mit Wasserglas, Kunststoff, Kleber oder Harz beschichtet werden. Nach dem Beschichten wird das Faservlies FL mittels einer Einrichtung zur Verfestigung 6 verfestigt, z.B. durch Vernadeln oder thermisch.
Das Versiegeln des Faservlieses FL kann auch erst nach dem Verfestigen erfolgen.
Aus dem Faservlies FL werden Matten hergestellt bzw. zugeschnitten, die in vielfältigster Weise zur Wärmedämmung und/oder zur Schalldämmung einsetzbar sind.
Das Faservlies FL bzw. die daraus hergestellten Matten besitzen eine weiche seidenartige Oberfläche, die nicht mehr an Glasfasern erinnert. Weiterhin werden insbesondere durch das Versiegeln und das Vernadeln keine Glasfasern mehr unerwünscht freigesetzt.
Alternativ ist es möglich, gemäß Figur 4 die Faseröffnungseinrichtung durch eine Faseröff- nungs- und Verteilungseinheit 10 (die die Krempeleinheit 1 ersetzt) zu bilden, wodurch eine günstigere Vereinzelung und Öffnung der Fasern unter Beibehaltung einer hier nicht orientierten Lage erzielt wird. Die Faseröffnungs- und Verteilungseinheit 10 besteht im Wesentlichen aus einem oder mehreren Faseröffnungsaggregaten 1 1 (hier zwei) sowie einer oder mehreren Faservereinzelungsanlagen 12 (hier drei) und ersetzt die gesamte herkömmliche Faseröffnungsstrecke über Voröffnung und Krempelung (Krempeleinheit 1 und davor angeordnete Einrichtungen zum teilweise Vereinzeln und Öffnen der Fasern). Gleichzeitig wird durch die unmittelbar hintereinander angeordneten Faservereinzelungsanlagen 12 eine gleichmäßige Verteilung über die gesamte Arbeitsbreite realisiert. Es ist damit möglich, ein noch höheres Volumen des Faserflors F zu erzeugen. Jedes Faseröffnungsaggregat 1 1 weist hier zwei Einzugswalzen 1 1 .1 und eine Zentralwalze 1 1 .2, die mit Nadeln oder hakenähnlichen Elementen bestückt ist (nicht bezeichnet) auf. Um jede Zentralwalze 1 1 .2 herum sind jeweils zwei kleinere Walzen 1 1.3 angeordnet, die wiederum mit Nadeln oder hakenähnlichen Elementen (nicht bezeichnet) bestückt sind. Vorteilhaft- erweise ist zwischen den Einzugswalzen 1 1 .1 und der folgenden kleineren Walze 1 1.3 eine starre Nadelleiste 1 1.4 angeordnet, die von der Zentralwalze 1 1.2 durchkämmt wird. Die Fasern können per Luft oder mechanisch über eine Abgabewalze (nicht dargestellt) abgezogen werden.
Den beiden Faseröffnungsaggregaten 1 1 sind hier die drei Faserverteilungsanlagen 12 nach- geschaltet, die unmittelbar hintereinander angeordnet sind. Den Faserverteilungsanlagen ist jeweils ein Faserspeicher 12.1 mit einer nachfolgenden gleichmäßigen Verteilung der Fasern über die Arbeitsbreite durch Zusammenwirken eines nadel- oder hakenähnlich bestückten Bandes 12.2 mit entsprechend angeordneten Abschlag- und Rückstreifwalzen 12.3 vorgesehen, wobei die Fasern ebenfalls über ein Transportband 12.4 dem nadel- oder hakenähnlich bestückten Band 12.2 zugeführt werden.
Aus der Faseröffnungs- und Verteilungseinheit 10 gelangt das einlagige Faserflor F, welches aus den vereinzelten Glasfasern gebildet wird, ebenfalls über ein Steigband 2 in die erste Einheit 3, in welcher die Fasern des Faserflors F in eine Wirrlage umorientiert werden. Unter der ersten Einheit 3 befindet sich die zweite Einheit 4, in die das Faserflor F (siehe Figur 3) nun gelangt und in welcher die Bildung/das Legen des homogenen einlagigen Faservlieses FL mit in Wirrlage befindlichen Fasern erfolgt. Dazu kann die zweite Einheit 4 das Faservlies auch mittels Unterdruck aufbauen. Dadurch, dass bereits das aus Glasfasern bestehende Faserflor F ein hohes Volumen aufweist, wird das Volumen des mit der zweiten Einheit 4 gelegten Faserflors FL aus den sich in Wirrlage befindlichen Fasern noch mehr erhöht, wodurch sich die dämmenden Eigenschaften noch mehr als bei der Verwendung einer Krempeleinheit verbessern.
Auch hier ist es möglich, dem Faserflor F oder dem Faservlies FL Bindemittel/Granulat (z.B. aus thermoplastisch- / phenoplastischem Werkstoff) oder andere Fasern beizufügen.
Das Infiltrieren mit thermoplastisch- / phenoplastischem Bindemittel erfolgt bevorzugt eben- falls über dem Steigband 2 und/oder in der ersten Einheit 3 mittels eines nicht dargestellten Streuaggregates. Die Beimengung anderer Fasern kann am Beginn der Verarbeitungsstrecke und/oder oder in der ersten Einheit erfolgen. Bei der Variante gemäß Figur 4 ist es auch möglich, andere Fasern und/oder Bindemittel in einem Faseröffnungsaggregat 1 1 und/oder einer Faservereinzelungsanlage 12 den Glasfasern beizumengen, bevorzugt durch Einstreuen mit- tels eines oder mehrerer nicht dargestellten Streuaggregate. Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, mehrere Faseröffnungseinrichtungen, die gleich oder unterschiedlich konfiguriert sein können, zu verwenden. Beispielsweise kann eine Faseröffnungseinrichtung in Form einer Faseroffnungs- und Verteilungseinheit (gem. Figur 4) und eine Faseröffnungseinrichtung in Form einer Krempel- einheit 1 (Fig. 1 bis 3) vor der Einheit 3 miteinander kombiniert werden. Es kann beispielsweise zuerst wenigstens eine Faseroffnungs- und Verteilungseinheit und danach wenigstens eine Krempeleinheit vorgesehen werden.
Die aus dem Faservlies hergestellten Matten sind weitestgehend elastisch und gehen dadurch nach dem Zusammendrücken auf ihre ursprüngliche Dicke zurück.
Es sind keine störenden Aluminiumkaschierungen vorhanden, die sich insbesondere bei notwendigen elektrischen Kontaktierungen negativ auswirken können. Weiterhin ist keine spezielle Vorder- beziehungsweise Rückseite vorhanden, wodurch sich der Einbau der Matten aus dem erfindungsgemäßen Faservlies einfacher gestaltet.
Durch das wahlweise Einbringen von Bindemittel, Granulat oder anderen Fasern kann nach entsprechender thermischer oder chemischer Verfestigung eine Fasermatte hergestellt werden, die durch anschließende Umformung eine 3-dimensionale Gestalt annehmen kann.
Das wesentliche Anwendungsgebiet sind dabei bevorzugt Küchengeräte für den privaten und/oder gewerblichen Bedarf, bei welchen eine gute Wärmedämmung erforderlich ist, z.B. Kochherde, Mikrowellen, Heißluftgargeräte, Waschmaschinen, Wäschetrockner usw. Es ist jedoch auch möglich, die Glasfasermatten in Fahrzeugen oder in der Bauindustrie einzusetzen. Dabei sind je nach Anwendungsgebiet einfache einschichtige Glasfasermatten einsetzbar, die auf einer oder beiden Seiten beschichtet sein können (z.B. mit Wasserglas) und die beispielsweise in Küchenherden oder anderen vorgenannten Anwendungsgebieten eingesetzt werden. Weiterhin ist es möglich Formteile aus thermoverfestigten einschichtigen Glasfaser- matten herzustellen, die beispielsweise als Stütz- und/oder Versteifungs- bzw. Verstärkungselemente dienen und insbesondere im Fahrzeugbereich Anwendung finden.
Alternativ können die Glasfasermatten, die aus dem Faservlies hergestellt werden, die Ausgangsbasis als Halbzeug für die Herstellung von Formkörpern mit einer Kaschierung oder einem anderen Schichtaufbau bilden. In diesem Fall werden die Glasfasermatten mit einem Bindemittel infiltriert und insbesondere gemeinsam mit den anderen Materialien zu einem Formteil verpresst.
Das Faservlies kann als ununterbrochene Ware z.B. auf Rollen an einen Verbraucher geliefert werden, der diese dann Zuschneidet und weiterverarbeitet. Es ist auch möglich, das Faservlies bei dessen Hersteller zu Halbzeugen oder Finalprodukten zu verarbeiten.
Durch die Verwendung von Glasfasern aus gezogenen Endlosfasern mit einem einheitlichen Filamentedurchmesser, die in eine einheitlichen Länge getrennt wurden und als Stapelfasern vorliegen, kann durch die nur zweistufige Verarbeitung in der
Faseröffnungseinrichtung (Krempeleinheit 1 und/oder Faseröffnungs- und Verteilungseinheit 10) in welcher eine Vereinzelung und Verteilung der Glasfasern zu einem Faserflor F aus losen Glasfasern erfolgt
und der
- ersten Einheit, in welcher die Glasfasern des Faserflors Fin eine Wirrlage bei einer Volumenvergrößerung umorientiert werden,
in Verbindung mit der zweiten Einheit 4, in welcher der Aufbau des Faservlieses FL mit einem größeren Flächengewicht im Vergleich zum Faserflor F erfolgt, ein Faservlies FL aus Glasfasern erzeugt werden, welches nur eine Lage aufweist und homogen ist und dabei eine größe- re Dicke hat, als das Faserflor F, welches die Ausgangsbasis bildet.
Dies war bisher nur mit einer aufwendigen Legetechnik möglich, bei welcher unter Anwendung eines Kreuzlegers mehrere Bahren des Faserflors übereinander gelegt wurden.
Dadurch, dass auf den Kreuzleger verzichtet werden kann, der teuer ist und einen großen Platzbedarf benötigt, wird eine einfache, kostengünstige und einen geringen Bauraum benöti- gende Anlage zur Herstellung von Faservlies aus Glasfasern geschaffen, die im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen auch wesentlich störunanfälliger arbeitet und wartungsarm ist.
Bezuqszeichenliste
1 Krempeleinheit
1.1 Aufnahmewalze
1.2 Arbeitswalzen
1.3 Wender
1.4 Abgabewalze
1.5 Zentralwalze
2 Steigband
2.1 Streuaggregat
3 erste Einheit
4 zweite Einheit
5 Beschichtungseinheit
6 Einrichtung zur Verfestigung
7 Ablageband
8 Transportband
10 Faseröffnungs- und Verteilungseinheit
1 1 Faseröffnungsaggregat
1 1 .1 Einzugswalzen
1 1 .2 Zentralwalze
1 1 .3 kleine Walzen
1 1 .4 Nadelleiste
12 Faservereinzelungsanlagen
12.1 Faserspeicher
12.2 Band
12.3 Abschlag- und Rückstreifwalzen
F Faserflor
FL Faservlies
G Granulat

Claims

Patentansprüche
Anlage zur Herstellung von Faservlies auf der Basis von Glasfasern, insbesondere für Dämm- und/oder Isolierzwecke
bestehend aus
wenigstens einer Faseröffnungseinrichtung zur Auflösung und zur orientierten oder nicht orientierten Ausrichtung der Glasfasern und Bildung eines Faserflors (F),
einer ersten Einheit (3) zur Umorientierung der orientierten oder nicht orientierten Fasern des Faserflors (F) in Fasern, die eine Wirrlage einnehmen, wobei das Volumen des Faserflors erhöht/die Dichte des Faserflors (F) verringert wird einem Transportmittel/Steigband (2) welches den Faserflor (F) aus der Faseröffnungseinrichtung zur ersten Einheit (3) fördert,
einer zweiten Einheit (4) auf welcher auf einem Ablageband (7) ein homogenes einlagiges Faservlies (FL) mit Fasern in Wirrlage aus dem Faserflor (F) der ersten Einheit (3) gebildet wird, dessen Flächengewicht ein Vielfaches des Flächengewichtes des Faserflors (F) beträgt.
Anlage nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Faseröffnungseinrichtung durch eine Krempeleinheit (1 ) und/oder oder wenigstens eine Faseröffnungs- und Verteilungseinheit (10) gebildet wird.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Faseröffnungseinrichtung (1 , 10) vor der ersten Einheit (3) angeordnet ist und dass die zweite Einheit (4) der ersten Einheit (3) nachgeschaltet ist.
Anlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (3) und die zweite Einheit (4) übereinander angeordnet sind.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass über dem Steigband (2) und/oder über/in der ersten Einheit (3) wenigstens ein Streuaggregat (2.1 ) zur Einbringung von Bindemittel, Granulat (G) oder anderen Fasern auf/in das Faserflor (F) angeordnet ist.
Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Einheit (3) zur Umorientierung der Fasern des Faserflors (F) in eine Wirrlage wenigstens zwei mit Nadeln und/oder Haken versehene Walzen aufweist.
7. Anlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Einheit (3) die Walzen und ein Luftstrom zur Umorientierung der Fasern in eine Wirrlage kombiniert sind.
8. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einheit (4) das homogene einlagige Faservlies (FL) mit einer bis zu 50-fachen Erhöhung des Florgewichtes aus den in Wirrlage befindlichen Fasern mittels Unterdruck auf dem Ablageband (7) aufbaut.
9. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die zweite Einheit (4) eine Einrichtung zur Verfestigung (5) (thermische Verfestigung oder mechanische Verfestigung/Vernadeln) des Faservlieses (FL) anschließt.
10. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Beschichtungseinrichtung (6) zur Oberflächenversiegelung des Faservlieses (FL) an einer oder beiden Seiten mittels Wasserglas oder Kunststoff oder Kleber oder Harz aufweist.
1 1 . Verfahren zur Herstellung von Faservlies auf der Basis von Glasfasern, insbesondere für Dämm- und/oder Isolierzwecke
wobei aus Glasfasern, die in Form von Stapelfasern vorliegen, in einer Faseröffnungseinrichtung eine Auflösung und Vereinzelung der Glasfasern zu einem Faserflor (F) mit einer orientierten oder nicht orientierten Ausrichtung der Glasfasern erfolgt, der Faserflor (F) über ein Steigband (2) einer ersten Einheit (3) zugeführt wird, in welcher eine Umorientierung der Fasern des Faserflors (F) in Fasern, die eine Wirrlage einnehmen erfolgt, wobei das Volumen des Faserflors (F) erhöht/die Dichte des Faserflors (F) verringert wird
und anschließend in einer zweiten Einheit (4) auf einem Ablageband (7) ein homogenes einlagiges Faservlies (FL) mit Fasern in Wirrlage aus dem Faserflor (F) der ersten Einheit (3) erzeugt wird, dessen Flächengewicht ein Vielfaches des Flächengewichtes des Faserflors (F) beträgt.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Flächengewicht des Faserflors (F) durch die Geschwindigkeit des Ablagebandes (7) eingestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass in das Faserflor (F) Bindemittel, Granulat oder andere zusätzliche Fasern einzeln oder in Kombinationen infiltriert werden.
14. Faservlies auf der Basis von Glasfasern als Halbfabrikat oder Finalprodukt, insbesondere für Dämm- und/oder Isolierzwecke, wobei das Faservlies (FL) ein homogenes einlagiges Faservlies (FL) und die Glasfasern aus einer orientierten oder nicht orientierten Lage in eine Wirrlage bei Erhöhung des Volumens/ Verringerung der Dichte umorientiert sind.
15. Faservlies nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass dieses eine minimale Rohdichte bis 15kg/m3aufweist, wenn eine thermische Verfestigung des Faservlieses erfolgt und dass dieses eine minimale Rohdichte bis 50kg/m3 bei vernadeltem Faservlies aufweist.
16. Faservlies nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass es aus gezogenen Endlosfasern, die in Stapelform vorliegen, besteht und einen einheitlichen Filament - Durchmesser der Fasern aufweist.
17. Faservlies nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass es ein- oder beidseitig eine Oberflächenversiegelung aufweist, die insbesondere aushärtbar ist und bevorzugt aus Wasserglas, Kunststoff, Harz oder Kleber besteht und/oder
dass das Faservlies (FL) mit Bindemittel, Granulat (G) oder anderen zusätzlichen Fasern einzeln oder in deren Kombinationen infiltriert ist.
18. Faservlies nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass er als Dämm- und/oder Isoliermatte und/oder als Verstärkungs- oder Versteifungsteil Anwendung findet und bedarfsweise dreidimensional umgeformt ist.
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