WO2012107054A1 - Flexible vlieselemente auf basis von rohrkolben-blattfasern für dämmzwecke - Google Patents

Flexible vlieselemente auf basis von rohrkolben-blattfasern für dämmzwecke Download PDF

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Naporo Klima Dammstoff GmbH
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    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C2/00—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels
    • E04C2/02—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials
    • E04C2/10—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products
    • E04C2/16—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by specified materials of wood, fibres, chips, vegetable stems, or the like; of plastics; of foamed products of fibres, chips, vegetable stems, or the like

Definitions

  • the invention relates to nonwoven elements based on cattail leaf fibers, skeleton natural fibers and thermoactivatable binder fibers, and a method for producing these nonwoven elements.
  • the vegetable raw materials are crushed, wets the bed with an adhesive and pressed again into a compact body.
  • wood-based boards such as chipboard, so-called MDF (Oriented Strand Board) boards (medium-density fiberboard).
  • MDF Oriented Strand Board
  • plates of cork, straw, hemp fibers and from the leaves of cattail are formed in this way.
  • a material property of such formed plates is their swelling behavior when exposed to water. Especially for boards made of wood-based materials, there is a wealth of publications on how the thickness swelling by selection and / or design and / or treatment of the binder can be kept small.
  • Uncultivated cattail leaf mass is very light with about 60 kg / m 3 . This is based mainly on the fact that the plant consists of about 85 percent by volume of a light sponge fabric. This sponge fabric can absorb up to five times its weight in water.
  • the material is first crushed. The density of the shredded material is between 20 and 60 kg / m 3 , among other things also depending on the comminution technology. This material is compacted to form a compact body of typically 50-300 kg / m 3 when the body is to be used for thermal insulation. If the product is to be used for other purposes, it can also be compressed to 700 kg / m 3 and more. When the finished product comes into contact with moisture again, moisture is absorbed and the body swells up.
  • the granule parts of cattail granules are - like most plant stems and leaves - anisotropic in their swelling behavior.
  • By orderly aligning particles for pressing, the swelling behavior in a preferred direction can be kept deliberately small. The manufacturing process is so consuming and expensive.
  • the inventor has set itself the task of providing an insulating material based on cattail leaf fibers, wherein the thickness swelling of the insulating material produced accordingly should be low due to the influence of water. Compared to known production processes for this purpose, however, no adhesives, glues or binders should be present in the insulating material.
  • the object can be achieved according to the invention by the above-ground leaf mass of cattail on the one hand is comminuted unusually fine, on the other hand, the dust content is removed from the bed obtained.
  • the weight fractions of individual size classes of fibers are within the following limits:
  • Less than 40% by weight of the fibers have a dimension greater than 10 mm in at least two dimensions.
  • the smallest dimension in at least two dimensions is in the range of 0.2 mm to 5 mm.
  • the inventive solution is based on the surprising finding that when using cattail as starting material, the swelling behavior of an insulating material formed therefrom much more dependent on the degree of comminution of the raw material than when using, for example, wood or straw as the starting material.
  • the above-ground leaf mass of cattail consists essentially of sponge tissue and leaf tissue.
  • the sponge tissue is essentially isotropic.
  • the leaf tissue which is also referred to as "stem outer skin", holds the sponge fabric as a thin layer in intact cattail leaf and, like wood, has a unique fiber direction.
  • the leaf tissue is therefore strongly anisotropic with respect to many material properties such as thermal conductivity.
  • the highest possible proportion of the cattail leaf fibers used is elongated, contains leaf tissue, and the direction of the longer dimension of the fibers coincides with the fiber direction of the leaf tissue contained in the fibers.
  • the invention thus relates to nonwoven elements containing fibers of the above-ground leaf mass of cattail, framework natural fibers and thermoaktievierbare binder fibers, which are characterized in that
  • the cattail leaf fibers are 40 to 95 weight percent, the framework natural fibers 0 to 25 weight percent (0% means that the scaffold natural fibers are not mandatory) and the thermally activated binder fibers 4 to 25 weight percent (eg 4 to 20 Percent by weight, preferably 5 to 15 percent by weight or 5 to 10 percent by weight), based on the total weight of the nonwoven elements (it is clear to the person skilled in the art that the percentages add up to 100%, so that, when using more cattail leaf fibers, correspondingly fewer skeletal fibers are used). Natural fibers and / or correspondingly less thermally activated binding fibers are used and vice versa), and
  • the fibers have a dimension greater than 10 mm in at least two dimensions
  • the smallest dimension in at least two dimensions is in the range of 0.2 mm to 5 mm.
  • the weight fraction of cattail leaf fibers having a dimension in at least two dimensions smaller than 0.2 mm is less than 10 percent.
  • more than 70 weight percent of the cattail leaf fibers are of elongate shape such that the larger dimension is at least 50 percent longer than the next smaller, transverse dimension and the larger dimension is substantially parallel to the fiber direction of cattail leaf tissue.
  • the framework natural fibers are, for example, hemp fibers. But it can also be used other natural fibers that can perform a supporting function.
  • thermoactivatable binder fibers are selected, for example, from fibers of polyethylene, polypropylene, polylactic acid (preferably also biodegradable), starch, plastic recycled material or bi-component fibers with a melting sheath component and a more temperature-resistant core component.
  • the bi-component fibers may be polypropylene-polyethylene-bi-component fibers.
  • “Thermally activatable” means in the sense of the invention in particular also “meltable”.
  • the thermally activatable binder fibers have a melting point in the range of 110 to 200 ° C.
  • binder fibers in combination with the cattail leaf fibers and possibly also the framework natural fibers (for example hemp fibers) produce a three-dimensionally fixed structure. These fibers are also referred to in the art as support fibers.
  • the inventive method the proportion of binder fibers and thus the cost can be reduced.
  • the nonwoven elements according to the invention can be used for thermal insulation (against heat or cold). te), sound insulation or footfall sound insulation or as semi-finished products for construction, furniture and industrial products (also in the electronics industry).
  • the term "nonwoven elements” refers to three-dimensional, flexible or rigid mats of a nonwoven fabric, that is to say of a structure of cross-linked fibers.
  • the nonwoven elements can be flexible or rigid, have different thicknesses and densities and can be used for the above-mentioned and numerous other applications. In the automotive industry, for example, they can be used for the production of interior trim. Furthermore, they find application as mattresses, as a ground cover and / or nutrient substrate in agriculture or as shoe inserts.
  • the insulating elements preferably have the following dimensions and densities:
  • Insulating mats density 30-250 kg / m 3 , thickness 20-360 mm, basis weight 0.6 - 90 kg / m 2 , preferably 1-20 kg / m 2
  • Impact sound elements density 90-250 kg / m 3 , thickness 2-100 mm, basis weight 0.18-25 kg / m 2 , preferably 0.3-20 kg / m 2 .
  • Cattail leaves are cut transversely to their longitudinal direction into pieces of less than 8 cm in length
  • the fibers have a dimension in at least two dimensions which is less than 0.2 mm,
  • the fibers less than 40% by weight of the fibers have a dimension greater than 10 mm in at least two dimensions
  • the smallest dimension in at least two dimensions ranges from 0.2 mm to 5 mm; c) the cattail leaf fibers obtained after steps a) to b) are mixed with framework natural fibers and thermally activatable binder fibers such that the cattail leaf fibers are from 40 to 95 percent by weight, the framework natural fibers from 0 to 25 percent by weight and the thermally activated binder fibers from 4 to 25 percent by weight, based on the total weight of the fiber materials, make up,
  • step d) the nonwoven fabric obtained after step d) is solidified.
  • the shredded cattail leaves are comminuted in a hammer mill whose lateral surface comprising the drum has longitudinal slots 3 to 5 mm wide and 1 to 9 centimeters in length, the longitudinal direction of the slots being in the circumferential direction of the hammer mill. But it can also be used other crushing devices.
  • hemp fibers are used as scaffold natural fibers.
  • Hemp fibers are used, for example, when the fleece is placed aerodynamically on a screening drum.
  • the use of scaffold natural fibers can be completely distorted.
  • the nonwoven laying takes place by the air-lay method (preferred) or on a carding machine. Both methods are well known to the person skilled in the art, so that no further explanation is required.
  • the industry also offers various other methods, such. As direct web formation or simple spreading, which are also suitable for the present task.
  • the nonwoven bonding takes place by needling or by the thermobonding process (preferred). Both methods are well known to the person skilled in the art, so that no further explanation is required.
  • the needling can be done on one side and two sides.
  • the stroke frequency can be, for example, 60 to 3,000 strokes / min, preferably 150 to 1,500 strokes / min.
  • the plate density or thickness is overflowing Adjusted band, which compresses the nonwoven fabric to a thickness of about 3 mm to 350 mm, thereby giving it a uniform surface.
  • the heating of the web takes place with a supply air temperature of 110 to 200 ° C, preferably from 140 to 170 ° C.
  • Thermobondierofen is also suitable for removing the residual moisture in the nonwoven fabric. After heating, the nonwoven fabric is cooled, cut to the desired mass of fiber mats, palletized and packaged.
  • the grammage of the nonwoven is 300 to 90,000 g / m 2 .
  • a leaf bundle of dry cattails is cut transversely to the fiber direction of the leaf tissue to just under 1 cm long pieces and then further comminuted in a hammer mill.
  • the hammer mill has a revolving in a drum anchor, which is provided at the periphery with projections - which are referred to as hammers.
  • the lateral surface of the drum is provided with longitudinal slots of 4 times 80 mm in cross-sectional area, with the larger dimension in the circumferential direction.
  • the fibers thus obtained can already fulfill the conditions mentioned above for the fiber size distribution. It is recommended to remove the dust content (fibers with a size of less than 0.2 mm in at least two dimensions), for example to blow it out or expel it.
  • the fibers may be necessary to dry the fibers until the remaining bed has a density of 20 - having 30 kg / m 3.
  • shredding can also be machined by means of a so-called Messerwellenenzerspaners.
  • an inner armature and an outer, provided with knives drum rotate coaxially in the opposite direction of rotation.
  • the cattail leaf material to be cut is removed by blades of the outer drum in the gap between the two rotating bodies.
  • the clippings fall through gaps in the outer drum to the outside.
  • Good results are achieved with a knife shaft chipper in which the knives protrude inward a millimeter from the circumference of the outside drum surface and the gap width for the cut through is 2.4 mm. Again, it is advisable to remove the dust from the resulting clippings.
  • the nonwoven material thus formed has a thickness swelling of seven to fifteen percent when placed in water for twenty-four hours. This swelling is so low that the nonwoven material may be used as a material according to the common building standards.
  • the nonwoven material according to the invention can be used well for thermal insulation or thermal insulation.
  • the thermal conductivity of the individual fibers is greater than normal in the fiber direction. If one wishes to use the nonwoven material according to the invention for thermal insulation, it therefore makes sense to ensure that the individual fibers are oriented so that their fiber direction is as far as possible transverse to the direction in which the heat flow is to be prevented.
  • thermal insulation fleece as an example, the orientation or orientation of the individual fibers should therefore be as close as possible to the fleece layer.
  • the nonwoven material according to the invention is suitable for sound insulation and impact sound insulation. Also fiber moldings can be made from it.
  • a measure with which an alignment or orientation can be achieved is that as many fibers as possible in their fiber direction to carry out much longer than in the two normal directions and the fibers already at the fleece laying so that their longitudinal direction is as possible transverse to that direction , in which later good thermal insulation effect is to be achieved.
  • the direction in which good thermal insulation is achieved is the vertical.
  • the fibers can be made in a simple manner so that they are predominantly longer in their fiber direction than in the other two dimensions by first cutting the cattail leaves in a defined length transversely to the fiber direction and then disintegrating them randomly in a mill, for example a hammer mill.
  • the fibers preferably break along their Longitudinal direction.

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Abstract

Die Erfindung betrifft Vlieselemente auf Basis von Rohrkolben-Blattfasern, Gerüst-Naturfasern und thermoaktivierbaren Bindefasern sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Vlieselemente.

Description

Flexible Vlieselemente auf Basis von RohrJcolben-Blattfasern für Dämmzwecke
Die Erfindung betrifft Vlieselemente auf Basis von Rohrkolben-Blattfasern, Gerüst -Naturfasern und thermoaktivierbaren Bindfasern sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Vlieselemente.
Vor allem für die Herstellung von Platten aus pflanzlichen Rohstoffen werden die pflanzlichen Rohstoffe zerkleinert, die Schüttung mit einem Klebstoff benetzt und wieder zu einem kompakten Körper verpresst. Am weitesten verbreitet sind Platten auf Holzbasis wie Spanplatten, sogenannte MDF- Platten (mitteldichte Faserplatten), sogenannte OSB-Platten ("oriented Strand board"). Beispielsweise werden aber auch Platten aus Kork, Stroh, Hanffasern und aus den Blättern von Rohrkolben (lateinischer Name "Typha") auf diese Weise gebildet.
Eine Materialeigenschaft derart gebildeter Platten ist ihr Quellverhalten wenn sie Wasser ausgesetzt sind. Vor allem für Platten aus Holzwerkstoffen gibt es eine Fülle von Veröffentlichungen dazu, wie die Dickenquellung durch Auswahl und/oder Bemessung und/oder Behandlung des Bindemittels klein gehalten werden kann.
Als Beispiel dazu seien die DE 37 33 630 A1 und die US 3 892 586 A1 genannt. Das Erreichen eines guten (also niedrigen) Quellverhaltens ist damit mit der Anwendung von relativ teuren und baubiologisch oftmals eher unerwünschten Bindemitteln verbunden. In der US 3 892 586 A1 wird beispielsweise eine Wärmedämmplatte beschrieben, welche zu 40 Gewichtsprozent aus zerkleinertem Stroh mit einer Partikelgröße von 1 mm bis 5 mm besteht und zu 60 Gewichtsprozent aus Bindemitteln, vorwiegend Bitumen aber auch gelöschtem Kalk und Harz .
Damit Platten bezüglich Quellverhalten für die Verwendung als Teile von Bauwerken als gebrauchstauglich gelten können, dürfen sie unter Nässeein- fluss nicht mehr quellen als OSB-Platten. Bei einem üblichen, standardisierten Test (24 Stunden in Wasser liegend) liegt deren Dickenquellung bei maximal 20%. Bei Platten auf Basis von zerkleinertem, mit Klebstoff benetztem und verpresstem Rohrkolben konnte bisher mit wirtschaftlich und bauphysiologisch sinnvollen Mitteln keine derartig geringe Dickenquellung realisiert werden.
Unzerkleinerte Rohrkolben-Blattmasse ist mit ca. 60 kg/m3 sehr leicht. Dies beruht vor allem auf der Tatsache, dass die Pflanze zu ca. 85 Volumenprozent aus einem leichten Schwammgewebe besteht . Dieses Schwammgewebe kann bis zum fünffachen seines Gewichts an Wasser aufnehmen. Bei der Herstellung von Plattenwerkstoffen wird das Material zunächst zerkleinert. Die Dichte des zerkleinerten Materials beträgt - unter anderem auch in Abhängigkeit von der Zerkleinerungstechnologie - zwischen 20 und 60 kg/m3. Dieses Material wird zur Bildung eines kompakten Körpers von typischerweise 50 - 300 kg/m3 verdichtet, wenn der Körper zur Wärmedämmung eingesetzt werden soll. Wenn das Produkt für andere Zwecke verwendet werden soll kann es auch auf 700 kg/m3 und mehr verdichtet werden. Kommt das fertige Produkt nun wieder mit Feuchtigkeit in Berührung, so wird wieder Feuchtigkeit aufgenommen und der Körper quillt auf.
In der DE 197 57 418 A1 wird eine Dämmplatte aus verpresstem Rohrkolbengranulat vorgeschlagen, wobei die einzelnen Granulatteile vor dem Verpressen überwiegend größer als 1 cm sind. Das Granulat wird mit 35 Gewichtsprozent Latexkleber vermischt und zu Platten verpresst. Die so hergestellten Platten haben zwar eine für Bauzwecke nutzbar hohe Wärmeisolierfähigkeit, sie sind aber trotz des hohen Klebstoffanteils auf Grund der hohen Quellung bei Nässeeinfluss oft nicht einsetzbar.
Die Granulatteile von Rohrkolbengranulat sind - wie die meisten Pflanzenhalme und Blätter bezüglich ihres QuellVerhaltens anisotrop. Durch geordnetes Ausrichten von Teilchen zum Verpressen, kann das Quellverhalten in einer Vorzugsrichtung gezielt klein gehalten werden. Der Herstellungsvorgang wird damit aber aufwendig und teuer.
Von diesem Stand der Technik ausgehend hat sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, ein Dämmstoffmaterial auf Basis von Rohrkolben-Blattfasern bereitzustellen, wobei die Dickenquellung des dementsprechend hergestellten Dämmstoffmaterials durch Wassereinfluss gering sein soll. Gegenüber bekannten Herstellungsverfahren für diesen Zweck sollen in dem Dämmstoffmaterial aber keine Klebstoffe, Leime oder Bindemittel enthalten sein.
Überraschenderweise lässt sich die Aufgabe erfindungsgemäß lösen, indem die oberirdische Blattmasse von Rohrkolben einerseits ungewöhnlich fein zerkleinert wird, andererseits der Staubanteil aus der gewonnen Schüttung entfernt wird. Konkret liegen die Gewichtsanteile einzelner Größenklassen von Fasern innerhalb folgender Grenzen:
- Weniger als 15 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Di- mensionen eine Abmessung auf, welche kleiner ist als 0,2 mm.
- Weniger als 40 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche größer ist als 10 mm.
- Bei mehr als 30 Gewichtsprozent der Fasern liegt die kleinste Abmessung in mindestens zwei Dimensionen im Bereich von 0,2 mm bis 5 mm.
Der erfindungsgemäßen Lösung liegt die überraschende Erkenntnis zu Grunde, dass bei Verwendung von Rohrkolben als Ausgangsmaterial das Quellverhalten eines daraus gebildeten Dämmstoffmaterials deutlich stärker vom Zerkleinerungsgrad des Rohmaterials abhängig ist als bei Verwendung von beispielsweise Holz oder Stroh als Ausgangsmaterial.
Die oberirdische Blattmasse von Rohrkolben besteht im wesentlichem aus Schwammgewebe und Blattgewebe. Das Schwammgewebe ist im Wesentlichen isotrop. Das Blattgewebe, welches auch als "Stängelaußenhaut" bezeichnet wird, fasst bei unversehrtem Rohrkolbenblatt als dünne Schicht das Schwammgewebe ein und weist wie Holz eine eindeutige Faserrichtung auf. Das Blattgewebe ist daher bezüglich vieler Materialeigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit stark anisotrop.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein möglichst hoher Anteil der verwendeten Rohrkolben-Blattfasern länglich, enthält Blattgewebe, und die Richtung der längeren Abmessung der Fasern fällt mit der Faserrichtung des in den Fasern enthaltenen Blattgewebes zusammen.
Die Erfindung betrifft somit Vlieselemente, enthaltend Fasern der überirdischen Blattmasse von Rohrkolben, Gerüst-Naturfasern und thermoaktievierbare Bindefasern, die dadurch gekennzeichnet sind, dass
a) die Rohrkolben-Blattfasern 40 bis 95 Gewichtsprozent, die Gerüst- Naturfasern 0 bis 25 Gewichtsprozent (0 % bedeutet, das die Gerüst - Naturfasern nicht zwingend erforderlich sind) und die thermoaktivierbaren Bindefasern 4 bis 25 Gewichtsprozent (z. B. 4 bis 20 Gewichtsprozent, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent oder 5 bis 10 Gewichtsprozent) , bezogen auf das Gesamtgewicht der Vlieselemente, ausmachen (dem Fachmann ist klar, das sich die Prozentangaben auf 100% addieren, so dass bei Verwendung von mehr Rohrkolben-Blattfasern entsprechend weniger Gerüst-Naturfasern und/oder entsprechend weniger thermoaktivierbare Bindefasern verwendet werden und umgekehrt) , und
b) die Gewichtsanteile einzelner Größenklassen der Rohrkolben-Blatt- fasern innerhalb folgender Grenzen liegen:
weniger als 15 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche kleiner ist als 0,2 mm,
weniger als 40 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche größer ist als 10 mm, und
bei mehr als 30 Gewichtsprozent der Fasern liegt die kleinste Abmessung in mindestens zwei Dimensionen im Bereich von 0,2 mm bis 5 mm.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Gewichtsanteil von Rohrkolben-Blattfasern, welche in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung aufweisen, welche kleiner ist als 0,2 mm, geringer als 10 Prozent.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mehr als 70 Gewichtsprozent der Rohrkolben-Blattfasern derart von länglicher Gestalt, dass die größere Abmessung mindestens um 50 Prozent länger ist als die nächst kleinere, dazu quer liegende Abmessung, und die größere Abmessung verläuft im Wesentlichen parallel zur Faserrichtung des Rohrkolben- Blattgewebes .
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei den Gerüst-Naturfasern beispielsweise um Hanffasern. Es können aber auch andere Naturfasern verwendet werden, die eine stützende Funktion ausüben können.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die thermoaktivier- baren Bindefasern beispielsweise unter Fasern aus Polyethylen, Polypropylen, PolymiIchsäure (bevorzugt, außerdem biologisch abbaubar) , Stärke, Kunststoff -Rezyklat oder Bi-Component -Fasern mit einer schmelzenden Mantelkomponente und einer temperaturbeständigeren Kernkomponente ausgewählt . Beispielsweise kann es sich bei den Bi-Component-Fasern um Polypropylen- Polyethylen-Bi-Component-Fasern handeln. "Thermoaktivierbar" bedeutet im Sinne der Erfindung insbesondere auch "schmelzbar". Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung haben die thermoaktivierbaren Bindefasern einen Schmelzpunkt im Bereich von 110 bis 200 °C.
Die "Bindefasern" ergeben im Gemisch mit den Rohrkolben-Blattfasern und ggf. auch den Gerüst-Naturfasern (beispielsweise Hanffasern) eine dreidimensional fixierte Struktur. Diese Fasern werden in der Fachwelt auch als Stützfasern bezeichnet. Durch das erfindungsgemässe Verfahren kann der Anteil von Bindefasern und damit die Kosten reduziert werden.
Die erfindungsgemäßen Vlieselemente können aufgrund ihrer hervorragenden Materialeigenschaften wie beispielsweise geringes Aufquellen durch Wasser- einfluss und sehr gute Wärmedämmung zur Wärmedämmung (gegen Hitze oder Käl- te) , Schalldämmung oder Trittschalldämmung oder als Halbzeug für Bau-, Möbel- und Industrieprodukte (auch in der Elektronikindustrie) verwendet werden. Mit dem Begriff "Vlieselemente" werden dreidimensionale, flexible oder starre Matten aus einem Vliesstoff, also aus einer Struktur von vernetzten Fasern bezeichnet. Die Vlieselemente können flexibel oder starr sein, verschiedene Dicken und Dichten aufweisen und für die oben genannten und zahlreiche weitere Anwendungen genutzt werden. In der Automobilindustrie können sie beispielsweise zur Herstellung von Innenverkleidungen verwendet werden. Des weiteren finden sie Anwendung als Matratzen, als Bodenabdeckung und/oder Nährsubstrat in der Landwirtschaft oder auch als Schuheinlagen.
Die Dämmelemente weisen vorzugsweise die folgenden Dimensionen und Dichten auf :
Dämmmatten: Dichte 30-250 kg/m3, Dicke 20-360 mm, Flächengewicht 0,6 - 90 kg/m2, vorzugsweise 1-20 kg/m2
Trittschallelemente: Dichte 90-250 kg/m3, Dicke 2-100 mm, Flächengewicht 0,18-25 kg/m2 , vorzugsweise 0,3-20 kg/m2.
Das erfindungsgemäß angewendete Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Vlieselemente ist dadurch gekennzeichnet, dass
a) Rohrkolbenblätter erst quer zu ihrer Längsrichtung in Stücke von weniger als 8 cm Länge geschnitten werden,
b) dann beispielsweise in einer Mühle oder in einem Zerspaner (die eingesetzte Zerkleinerungsvorrichtung ist unerheblich) weiter zerkleinert werden und optional die dabei entstehenden Rohrkolben-Blattfasern beispielsweise durch Sieben oder Ausblasen von Staubanteil befreit werden, wobei die Gewichtsanteile einzelner Größenklassen der Rohrkolben-Blattfasern innerhalb folgender Grenzen liegen:
weniger als 15 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche kleiner ist als 0,2 mm,
weniger als 40 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche größer ist als 10 mm,
bei mehr als 30 Gewichtsprozent der Fasern legt die kleinste Abmessung in mindestens zwei Dimensionen im Bereich von 0,2 mm bis 5 mm, c) die nach den Schritten a) bis b) erhaltenen Rohrkolben-Blattfasern mit Gerüst-Naturfasern und thermoaktivierbaren Bindefasern vermischt werden, so dass die Rohrkolben-Blattfasern 40 bis 95 Gewichtsprozent, die Gerüst-Naturfasern 0 bis 25 Gewichtsprozent und die thermoaktivierbaren Bindefasern 4 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Faser- materials , ausmachen,
d) das nach Schritt c) erhaltenen Fasermaterial zu einem Vlies gelegt, und
e) das nach Schritt d) erhaltene Vlies verfestigt wird.
Nach einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Zerkleinern der geschnittenen Rohrkolbenblätter in einer Hammermühle, deren die Trommel umfassende Mantelfläche Längsschlitze mit 3 bis 5 mm Breite und mit 1 - 9 Zentimeter Länge aufweist, wobei die Längsrichtung der Schlitze in Umfangsrichtung der Hammermühle liegt. Es können aber auch andere Zerkleinerungsvorrichtungen eingesetzt werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden als Gerüst-Naturfasern Hanffasern verwendet. Hanffasern werden beispielsweise verwendet, wenn das Vlies aerodynamisch auf eine Siebtrommel gelegt wird. Es gibt aber auch Verfahren, bei denen auf die Verwendung von Gerüst- Naturfasern völlig verzieht werden kann.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Vlieslegung nach dem Air-Lay-Verfahren (bevorzugt) oder auf einer Krempel. Beide Verfahren sind dem Fachmann gut bekannt, so dass es keiner weiteren Erläuterung bedarf . Für die Vlieslegung bietet die Industrie aber auch verschiedene andere Verfahren an, z. B. direkte Vliesbildung oder einfaches Aufstreuen, welche für die vorliegende Aufgabenstellung ebenfalls geeignet sind.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Vliesverfestigung durch Vernadelung oder nach dem Thermobonding- Verfahren (bevorzugt) . Beide Verfahren sind dem Fachmann gut bekannt, so dass es keiner weiteren Erläuterung bedarf .
Die Vernadelung kann einseitig und zweiseitig erfolgen. Vernadelt werden kann beispielsweise mit 2 bis 400 Einstiche/cm2 , vorzugsweise 4 bis 50 Einstiche/cm2. Die Hubfrequenz kann beispielsweise 60 bis 3.000 Hübe/min betragen, vorzugsweise 150 bis 1.500 Hübe/min.
Beim Thermobondieren des Vlieses (oder Aktivieren der Bindefasern) erfolgt die Erhitzung des Vlieses auf die Schmelztemperatur der Bindefasern bzw. im Fall von Bi-Component -Fasern auf die Schmelztemperatur der Mantelkomponente der Bi-Component-Fasern und die Einstellung der gewünschten Plattendicke bzw. -dichte. Die Plattendichte bzw. -dicke wird mit einem überlaufenden Band eingestellt, welches das Faservlies auf eine Dicke von ca. 3 mm bis 350 mm verdichtet und ihm dabei eine gleichmässige Oberfläche verleiht. Die Erhitzung des Vlieses erfolgt mit einer Zuluft-Temperatur von 110 bis 200 °C, vorzugsweise von 140 bis 170 °C. Der Thermobondierofen ist auch zur Entfernung der Restfeuchte im Faservlies geeignet. Nach der Erhitzung wird das Faservlies gekühlt, auf die gewünschten Masse der Fasermatten zugeschnitten, palettiert und verpackt.
Nach einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt die Grammatur des Vlieses 300 bis 90.000 g/m2.
Beispiel :
Ein Blattbündel aus trockenen Rohrkolben wird quer zur Faserrichtung des Blattgewebes auf knapp 1 cm lange Stücke geschnitten und dann in einer Hammermühle weiter zerkleinert. Die Hammermühle weist einen in einer Trommel umlaufenden Anker auf, welcher am Umfang mit Vorsprüngen - die als Hämmer bezeichnet werden - versehen ist. Die Mantelfläche der Trommel ist mit Längsschlitzen von 4 mal 80 mm Querschnittsfläche versehen, wobei die größere Abmessung in Umfangsrichtung liegt. Zum Zerkleinern der Rohrkolbenstücke werden diese in die Kammer eingegeben. In der Kammer werden sie durch die Hämmer zerschlagen und die entstehenden Fasern fallen aus den besagten Längsschlitzen heraus. Auf Grund des Brechverhaltens von Rohrkolbenstücken sind die meisten entstehenden Fasern länglich, wobei die Längsrichtung parallel zur Faserrichtung des in den Fasern enthaltenen Blattgewebes ist . Durch dieses Brechverfahren wird erreicht, dass ein hoher Anteil des Schwammgewebes der gebildeten Schüttung in den Fasern vorkommt, in denen es so wie in seiner originalen Lage an der Stängelaußenhaut parallel anhaftet.
Die so gewonnenen Fasern können unter Umständen schon die oben genannten Bedingungen an die Fasergrößenverteilung erfüllen. Es ist zu empfehlen, den Staubanteil (Fasern mit einer Größe von weniger als 0,2 mm in mindestens zwei Dimensionen) zu entfernen, beispielsweise auszublasen oder auszusieben.
Je nach Art des Rohmaterials kann es erforderlich sein, die Fasern zu trocken bis die verbleibende Schüttung eine Dichte von 20 - 30 kg/m3 aufweist.
Natürlich können auch andere Möglichkeiten der Zerkleinerung gewählt werden. Beispielsweise kann auch mittels eines sogenannten Messerwellenzerspaners zerspant werden. Dabei rotieren ein innen liegender Anker und eine außen liegende, mit Messern versehene Trommel koaxial in entgegengesetzter Drehrichtung. Das zu zerspanende Rohrkolben-Blattmaterial wird durch im Spalt zwischen den beiden rotierenden Körpern von Messern der außen liegenden Trommel abgetragen. Das Schnittgut fällt durch Spalten in der außen liegenden Trommel nach außen. Gute Ergebnisse werden mit einem Messerwellen- zerspaner erzielt, bei welchem die Messer einen Millimeter vom Umfang der außen liegenden Trommelfläche nach innen vorstehen und wobei die Spaltbreite für den Durchläse des Schnittgutes 2,4 mm beträgt. Auch hier empfiehlt es sich, vom entstehenden Schnittgut den Staubanteil zu entfernen.
Das so gebildete Vliesmaterial weist eine Dickenquellung von sieben bis fünfzehn Prozent auf, wenn es vierundzwanzig Stunden in Wasser gelegt wird. Diese Quellung ist so gering, dass das Vliesmaterial entsprechend den gängigen Baunormen als Werkstoff verwendet werden darf.
Die erfindungsgemäße Vliesmaterial kann gut zur Wärmeisolierung bzw. Wärmedämmung verwendet werden. Die Wärmeleitfähigkeit der einzelnen Fasern ist in Faserrichtung größer als normal dazu. Wenn man das erfindungsgemäße Vliesmaterial zur Wärmeisolierung verwenden möchte, ist es daher sinnvoll, dafür zu sorgen, dass die einzelnen Fasern so ausgerichtet sind, dass ihre Faserrichtung möglichst quer zu jener Richtung liegt in welcher der Wärme- fluss unterbunden werden soll. Am Beispiel von Wärmedämm-Vliesen sollte die Ausrichtung oder Orientierung der einzelnen Fasern also möglichst in der Vliesebene liegen. Außerdem eignet sich das erfindungsgemäße Vliesmaterial zur Schalldämmung und Trittschalldämmung. Auch Faserformteile können daraus hergestellt werden.
Eine Maßnahme mit der eine Ausrichtung oder Orientierung erreicht werden kann ist die, möglichst viele Fasern in ihrer Faserrichtung deutlich länger auszuführen als in den beiden normal dazu liegenden Richtungen und die Fasern schon bei der Vlieslegung so anzuordnen, dass ihre Längsrichtung möglichst quer zu jener Richtung liegt, in welcher später gute Wärmedämmwirkung erzielt werden soll. Die Richtung, in der dann gute Wärmedämmwirkung erzielt wird, ist dabei die Vertikale. Die Fasern können in einfacher Weise so hergestellt werden, dass sie überwiegend in ihrer Faserrichtung länger sind als in den beiden anderen Dimensionen, indem die Rohrkolbenblätter zuerst quer zur Faserrichtung in definierter Länge abgeschnitten werden und dann in einer Mühle, beispielsweise Hammermühle ungeordnet zerkleinert werden. Die Fasern brechen bevorzugt entlang ihrer Längsrichtung .

Claims

Patentansprüche
1. Vlieselemente, enthaltend Fasern der überirdischen Blattmasse von Rohrkolben, Gerüst-Naturfasern und thermoaktievierbare Bindefasern, dadurch gekennzeichnet, dass
a) die Rohrkolben-Blattfasern 40 bis 95 Gewichtsprozent, die Gerüst - Naturfasern 0 bis 25 Gewichtsprozent und die thermoaktivierbaren Bindefasern 4 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Vlieselemente, ausmachen, und
b) die Gewichtsanteile einzelner Größenklassen der Rohrkolben-Blatt- fasern innerhalb folgender Grenzen liegen:
weniger als 15 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche kleiner ist als 0,2 mm,
weniger als 40 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche größer ist als 10 mm, und
bei mehr als 30 Gewichtsprozent der Fasern liegt die kleinste Abmessung in mindestens zwei Dimensionen im Bereich von 0,2 mm bis 5 mm.
2. Vlieselemente nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewichtsanteil von Rohrkolben-Blattfasern, welche in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung aufweisen, welche kleiner ist als 0,2 mm, geringer ist als 10 Prozent.
3. Vlieselemente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als 70 Gewichtsprozent der Rohrkolben-Blattfasern derart von länglicher Gestalt sind, dass die größere Abmessung mindestens um 50 Prozent länger ist als die nächst kleinere, dazu quer liegende Abmessung und dass die größere Abmessung im Wesentlichen parallel zur Faserrichtung des Rohrkolben-Blattgewebes verläuft .
4. Vlieselemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Gerüst-Naturfasern Hanffasern sind.
5. Vlieselemente nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die thermoaktivierbaren Bindefasern unter Fasern aus Polyethylen, Polypropylen, PolymiIchsäure, Stärke, Kunststoff -Rezyklat oder Bi- Component-Fasern mit einer schmelzenden Mantelkomponente und einer temperaturbeständigeren Kernkomponente ausgewählt sind.
6. Vlieselemente nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Bi-Component-Fasern um Polypropylen-Polyethylen-Bi-Component-Fasern handelt .
7. Vlieselemente nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoaktivierbaren Bindefasern einen Schmelzpunkt im Bereich von 110 bis 200 °C haben.
8. Verwendung von Vlieselementen nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Wärmedämmung, Schalldämmung oder Trittschalldämmung oder als Halbzeug für Bau-, Möbel- und Industrieprodukte.
9. Verfahren zur Herstellung von Vlieselementen nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
a) Rohrkolbenblätter erst quer zu ihrer Längsrichtung in Stücke von weniger als 8 cm Länge geschnitten werden,
b) dann weiter zerkleinert werden, wobei die Gewichtsanteile einzelner Größenklassen der Rohrkolben-Blattfasern innerhalb folgender Grenzen liegen:
weniger als 15 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche kleiner ist als 0,2 mm,
weniger als 40 Gewichtsprozente der Fasern weisen in mindestens zwei Dimensionen eine Abmessung auf, welche größer ist als 10 mm,
bei mehr als 30 Gewichtsprozent der Fasern legt die kleinste Abmessung in mindestens zwei Dimensionen im Bereich von 0,2 mm bis 5 mm, c) die nach den Schritten a) bis b) erhaltenen Rohrkolben-Blattfasern mit Gerüst-Naturfasern und thermoaktivierbaren Bindefasern vermischt werden, so dass die Rohrkolben-Blattfasern 40 bis 95 Gewichtsprozent, die Gerüst-Naturfasern 0 bis 25 Gewichtsprozent und die thermoaktivierbaren Bindefasern 4 bis 25 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasermaterials, ausmachen,
d) das nach Schritt c) erhaltenen Fasermaterial zu einem Vlies gelegt, und
e) das nach Schritt d) erhaltene Vlies verfestigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerkleinern der geschnittenen Rohrkolbenblätter in einer Hammermühle erfolgt, deren die Trommel umfassende Mantelfläche Längsschlitze mit 3 bis 5 mm Breite und mit 1 - 9 Zentimeter Länge aufweist, wobei die Längsrichtung der Schlitze in Umfangsrichtung der Hammermühle liegt.
11. Verfahren nach den Ansprüchen 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, das die Gerüst-Naturfasern Hanffasern sind.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, das die thermoaktivierbaren Bindefasern unter Fasern aus Polyethylen, Polypropylen, Polymilchsäure, Stärke, Kunststoff -Rezyklat oder Bi-Component- Fasern mit einer schmelzenden Mantelkomponente und einer temperaturbeständigeren Kernkomponente ausgewählt sind.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Bi-Component-Fasern um Polypropylen-Polyethylen-Bi-Component-Fasern handelt .
14. Verfahren nach den Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die thermoaktivierbaren Bindefasern einen Schmelzpunkt im Bereich von 110 bis 200 °C haben.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vlieslegung nach dem Air-Lay-Verfahren oder auf einer Krempel erfolgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Vliesverfestigung durch Vernadelung oder nach dem Thermobonding- Verfahren erfolgt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Grammatur des Vlieses 300 bis 90.000 g/m2 beträgt.
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