Verfahren zur Herstellung von Fasermatten auf Kunststoffbasis

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Isoliermaterial aus Melaminharz-Fasermatten. Sie weisen folgende Eigenschaften auf:
Das Isoliermaterial kann zum Wärme- und Schallschutz von Gebäuden und Gebäudeteilen verwendet werden.

Beschreibung

[0001] Zur Wärme- und Schall-Isolierung von Gebäuden und Gebäudeteilen werden Matten aus Glas- oder Mineralfasern verwendet. Diese Matten sind jedoch mit Nachteilen behaftet, deren Ursache in der anorganischen Natur der Fasern begründet ist.

[0002] Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Isoliermaterial auf Basis organischer Fasern zu entwickeln, das in seinen Dämmeigenschaften den anorganischen Materialien weitgehend entspricht und das einfach herzustellen und leicht handzuhaben ist.

[0003] Es wurde gefunden, daß ein Isoliermaterial aus Melaminharz--Fasermatten diese Anforderungen erfüllt. Es ist gekennzeichnet durch folgende Eigenschaften:

a) die Dicke liegt zwischen 20 und 200, vorzugsweise zwischen 50 und 100 mm,

b) die Dichte liegt zwischen 10 und 150, vorzugsweise zwischen 15 und 50 g.l ,

c) die Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52 612 ist geringer als 0,05 W.m^-1.°K^-1, vorzugsweise liegt sie zwischen 0,03 und 0,₀₄ W.m^-1.°K^-1,

d) die Schallabsorption nach DIN 52 215-63 bei 2500 Hz, umgerechnet von senkrechtem auf stationären Schalleinfall, ist größer als 90 %, vorzugsweise größer als 95 %,

e) das Rückstellvermögen, gemessen an einer 100 mm dicken Matte, die innerhalb von 2 min auf 30 mm gestaucht und bei dieser Dicke 24 Stunden lang gepreßt wurde, ist so hoch, daß die Matte bei Druckentlastung spontan auf eine Dicke von mehr als 80 mm, vorzugsweise von mehr als 90 mm zurückfedert und nach 6 Stunden Dd/P wieder eine Dicke von mehr als 98 mm, vorzugsweise von mehr als 99 mm erreicht hat,

f) das Brandverhalten ist so günstig, daß bei der Brandprüfung nach DIN 4102, Teil I, die Baustoffklasse B1 (schwerentflammbar) erreicht wird.

[0004] In der DE-AS 23 64 091 sind flammfeste, unschmelzbare Fasern aus gehärteten Melamin-Aldehyd-Harzen beschrieben. Als Anwendungsgebiet ist ausschließlich der Textilbereich genannt. Es 'lag auch nicht ohne weiteres nahe, derartige Fasern zur Herstellung von Wärme- und Schalldämm-Materialien zu verwenden, da die beschriebenen Fasern nur nach textiltechnologischen Gesichtspunkten geprüft und verarbeitet wurden. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse lassen keinen Schluß auf die Wärme- und Schalldämmeigenschaften zu. Insbesondere war das gute Rückstellvermögen der erfindungsgemäßen Fasermatten nicht zu erwarten.

[0005] Unter Melaminharzen sind Melamin/Formaldehyd-Kondensationsprodukte zu verstehen, die neben Melamin bis zu 50, vorzugsweise bis zu 20 Gew.% anderer Duroplastbildner, und neben Formaldehyd bis zu 50, vorzugsweise bis zu 20 Gew.% anderer Aldehyde einkondensiert enthalten können. Besonders bevorzugt ist ein unmodifiziertes Melamin/Formaldehyd--Kondensationsprodukt. Als Duroplastbildner kommen beispielsweise in Frage: alkylsubstituiertes Melamin, Harnstoff, Urethane, Carbonsäureamide, Dicyandiamid, Guanidin, Sulfurylamid, Sulfonsäureamid, aliphatische Amine, Phenol und dessen Derivaten. Als Aldehyde können z.B. Acetaldehyd, Trimethylolacetaldehyd, Acrolein, Benzalldehyd, Furfurol, Glyoxal, Phthalaldehyd und Terephthalaldehyd eingesetzt werden. Weitere Einzelheiten über Melamin/Formaldehyd-Kondensationsprodukte finden sich in Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Band 14/2, 1963, Seiten 319 bis 402. Das Molverhältnis Duorplastbildner : Aldehyd kann in weiten Grenzen zwischen 1 : 1,5 und 1 : 4,5 schwanken; im Falle von Melamin/Formaldehyd-Kondensaten liegt es vorzugsweise zwischen 1 : 2,5 und 1 : 3,5.

[0006] Die Herstellung der Fasern kann - wie in der DE-AS 23 64 091 beschrieben - durch Verspinnen einer hochkonzentrierten wäßrigen Lösung eines Melamin-Aldehyd-Vorkondensats erfolgen. Man kann dabei aus einem Schleuderteller oder aus einer Düse verspinnen. Die Fasern werden vorgetrocknet, gegebenenfalls gereckt, schließlich wird das Melaminharz bei Temperaturen von 150 bis 250°C gehärtet. Als Härtungskatalysatoren können übliche Säuren, wie z.B. Schwefelsäure, Salzsäure, Essigsäure oder vorzugsweise Ameisensäure dienen, die in Mengen von 0,1 bis 5 Gew.% der wäßrigen Lösung des Vorkondensats zugesetzt wurden. Die Fasern können gegebenenfalls mit Bindemitteln versehen werden, die eine Verbindung der Einzelfasern an den Knotenstellen der Fasermatte herstellen. Es können übliche Bindemittel, z.B. Melamin-, Phenol- oder Harnstoffharze, ferner Polyacrylate oder Vinylpropionat bzw. Mischungen aus den genannten Stoffen in Mengen von 1 bis 8, vorzugsweise von 2 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Fasern, verwendet werden. Das Bindemittel kann - z.B. als wäßrige Dispersion - auf die Fasern direkt nach deren Herstellung aufgesprüht werden.

[0007] Die Fasern werden zu Matten der gewünschten Dicke abgelegt, die dann zurechtgeschnitten und gegebenenfalls kaschiert werden können.

[0008] Durch die beim Verspinnen gewählten Bedingungen, z.B. den Düsenquerschnitt und die Drehzahl des Schleudertellers kann die Geometrie der Fasern in weiten Grenzen variiert werden. Die Fasern sind gewöhnlich 3 bis 30_/um dick und 10 bis 150 mm lang. Ihre Zugfestigkeit liegt im Bereich von etwa 100 bis 1000 N.mm^-2, ihre Bruchdehnung zwischen 3 und 30 %. Im Gegensatz zu Glasfasern zeigen die Melaminharzfasern neben einem elastischen auch einen plastischen Bereich. Bei starker Belastung brechen sie nicht sofort, sondern werden zunächst plastisch verformt, so daß keine scharfkantigen Bruchstellen entstehen.

[0009] Das erfindungsgemäße Isoliermaterial ist durch geringe Wärmeleitfähigkeit, hohe Schallabsorption, gutes Rückstellvermögen und günstiges Brandverhalten ausgezeichnet. Die Eigenschaften werden nach den in den genannten DIN-Normen angegebenen Methoden bestimmt. Bei der Messung des Rückstellvermögens geht man von einer 100 mm dicken Matte aus. Dickere Matten werden entsprechend zurechtgeschnitten, bei dünneren Matten werden mehrere Matten zusammengelegt. Das gute Rückstellvermögen ist wichtig für den Transport, die Lagerung und das Verlegen der Matten. Die Mattenbahnen werden nach der Herstellung und Konfektionierung gewöhnlich aufgerollt und dabei stark zusammengepreßt, um das Volumen beim Transport und bei der Lagerung zu verringern. Beim Verlegen werden sie wieder ausgerollt, wobei sie möglichst rasch wieder ihre ursprüngliche Dicke und damit auch die ursprüngliche Dichte annehmen sollen. Bei ungenügendem Rückstellvermögen ergibt sich eine erhöhte Dichte, wodurch die Isolierwirkung herabgesetzt wird.

[0010] Die erfindungsgemäßen Fasermatten können zum Wärme- und Schallschutz von Gebäuden und Gebäudeteilen verwendet werden, insbesondere zum Isolieren von Dächern.

Beispiel

[0011] Eine homogene wäßrige Lösung von 80 Gewichtsteilen eines Melamin/Formaldehyd-'Vorkondensats (Molverhältnis 1 : 3, Molekulargewicht etwa 500) in 20 Gewichtsteilen Wasser wird entgast. Dieser Lösung wird dann 1 Gewichtsteil 85 %iger Ameisensäure zugesetzt und durch Rühren homogen darin verteilt. Die Viskosität der Lösung beträgt 300 Pas.

[0012] Die Lösung wird auf einen rotierenden Schleuderteller gegeben. Dieser hat einen Durchmesser von 18 cm. Er ist mit 6 Düsen versehen, die gleichmäßig am Umfang verteilt sind und einen Querschnitt von 50_/um aufweisen. Die Drehzahl beträgt 8500 U/min. Der Schleuderteller ist von einem zylinderförmigen Fallschacht mit einem Innendurchmesser von 2 m und einer Höhe von 5 m umgeben. Die ausgegepreßten und abgeschleuderten Fasern (mittlere Länge 60 mm, mittlerer Durchmesser 13_/um) werden im Fallschacht aufgefangen und fallen darin nach unten. Durch aufsteigende Heißluft von 50°C werden sie vorgetrocknet. Etwa in der Mitte des Fallschachts sind 6 Düsenöffnungen angebracht, durch die Bindemitteldispersion eingespritzt werden kann. Am unteren Ende des Fallschachts werden die Fasern auf einem Endlosband abgelegt. Durch die pro Zeiteinheit aufgegebene Menge an Melaminharzlösung, sowie durch die Geschwindigkeit des Endlosbandes und durch die Geschwindigkeit des Heißluftstroms kann die Dicke und Dichte der Matte beeinflußt werden. Im vorliegenden Beispiel entstand eine Matte einer Dicke von 50 mm und einer Dichte von 20 g.l^-1. Sie wurde auf eine Breite von 50 cm zurechtgeschnitten. Anschließend wurde sie in einem Trockenofen bei 220°C 20 min lang getempert, wobei das Melaminharz vollständig aushärtete und das restliche Wasser verdampfte.

[0013] Die fertige Matte wies folgende Eigenschaften auf:

Ansprüche

1. Isoliermaterial aus Melaminharz-Fasermatten, gekennzeichnet durch folgende Eigenschaften:

a) die Dicke liegt zwischen 20 und 200 mm,

b) die Dichte liegt zwischen 10 und 150 g.l^-1,

c) die Wärmeleitfähigkeit nach DIN 52 612 ist ge- ringer als ₀,₀₅ W.m^-1.°K-¹,

d) die Schallabsorption nach DIN 52 215-63 bei 2500 Hz, umgerechnet von senkrechtem auf stationären Schalleinfall, ist größer als 90 %,

e) das Rückstellvermögen, gemessen an einer 100 mm dicken Matte, die innerhalb von 2 min auf 30 mm gestaucht und bei dieser Dicke 24 Stunden lang gepreßt wurde, ist so hoch, daß die Matte bei Druckentlastung spontan auf eine Dicke von mehr als 80 mm rückfedert und nach 6 Stunden wieder eine Dicke von mehr als 98 mm erreicht hat,

f) das Brandverhalten ist so günstig, daß bei der Brandprüfung nach DIN 4102, Teil I, die Baustoffklasse B1 (schwerentflammbar) erreicht wird.

2. Verwendung des Isoliermaterials nach Anspruch 1 zum Wärme- und Schallschutz von Gebäuden und Gebäudeteilen.