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Dokumentenidentifikation DE69421062T2 20.04.2000
EP-Veröffentlichungsnummer 0678072
Titel PRODUKT AUS MINERALWOLLE UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG
Anmelder Isover Saint-Gobain, Courbevoie, FR
Erfinder KUMMERMEHR, Hans, D-67063 Ludwigshafen, DE
Vertreter R.A. Kuhnen & P.A. Wacker Patentanwaltsgesellschaft mbH, 85354 Freising
DE-Aktenzeichen 69421062
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LI, NL, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 11.11.1994
EP-Aktenzeichen 959007121
WO-Anmeldetag 11.11.1994
PCT-Aktenzeichen EP9403737
WO-Veröffentlichungsnummer 9513185
WO-Veröffentlichungsdatum 18.05.1995
EP-Offenlegungsdatum 25.10.1995
EP date of grant 06.10.1999
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.2000
IPC-Hauptklasse B32B 7/12
IPC-Nebenklasse E04B 1/78   B32B 15/14   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Mineralwolleprodukt, das mittels eines Klebers mit einer Folie kaschiert ist, und ein Verfahren zur Herstellung eins solchen Produktes aus Mineralwolle.

Mit einer Metallfolie kaschierte Mineralwolleprodukte sind z. B. aus der DE-PS 2460508 bekannt. Zur Befestigung der Kaschierungsbahn in Form einer Metallfolie an dem Mineralwolleprodukt wird dabei ein anorganischer Kleber verwendet. Auf diese Weise wird eine Erhöhung der Brandlast des kaschierten Produkts durch den Kleber vermieden und so (trotz einer Verwendung organischer Stoffe, jedoch in geringer Menge, als Bindemittel) ohne Schwierigkeiten z. B. eine Eingruppierung in die Baustoffklasse A2 - nichtbrennbare Baustoffe - gemäß DIN 4102 erreicht. Dagegen wird im Falle der Verwendung eines organischen Klebers zur Befestigung der Kaschierungsbahn bei sonst unveränderter Ausbildung des Mineralwolleprodukts in aller Regel lediglich die Baustoffklasse B1 - schwer entflammbare Baustoffe - gemäß DIN 4102 erreicht, da der organische Kleber im Brandversuch das Fortschreiten der Zersetzungsfront so stark beschleunigt, daß die Anforderungen an die Einstufung als nichtbrennbar in Regel nicht mehr erreicht werden können.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß die für diesen Zweck zur Verfügung stehenden anorganischen Kleber auf Wasserglas- oder Kieselsolbasis zur Befestigung der Kaschierung an Mineralwolleprodukten in vielen Fällen nicht voll befriedigen können. Dies gilt insbesondere für Mineralwolleprodukte mit geringer Biegesteifigkeit, da diese anorganischen Kleber relativ spröde sind und bei Biegungen des Produkts zur Ablösung neigen. Gerade ein Hauptanwendungsgebiet für solche kaschierten Mineralwolleprodukte, der Rollfilz, benötigt einen gut biegeelastischen Kleber, da sonst die Klebeverbindung bereits beim Aufwickeln der Filzbahn zur Rolle beeinträchtigt wird. Daher konnten sich anorganische Kleber für viele praktische Anwendungsfälle, wie insbesondere für kaschierten Rollfilz, nicht durchsetzen, und es wurden stattdessen thermoaktivierbare organische Kleber verwendet, welche eine höhere Klebekraft besitzen und elastischer sind.

Um bei Verwendung organischer Kleber jedoch eine Einstufung von Mineralwolleprodukten als nichtbrennbar zu erreichen, sind Zusatzmaßnahmen erforderlich, vor allem die zusätzliche Verwendung von Flammschutzmitteln. Die Verwendung hochwirksamer Flammschutzmittel, wie Antimontrioxid verbietet sich aus Gründen des Umweltschutzes, und umweltfreundlichere Substitute hierfür, wie Wasser oder Stickstoff freisetzende Flammschutzmittel, sind viel weniger wirksam. Um dennoch eine Einstufung des Produktes als nichtbrennbar erzielen zu können, muß daher die Menge des verwendeten organischen Klebers so gering wie möglich gehalten werden, was aber wiederum die Erzielung der einwandfreien Klebeverbindung erschwert. Somit ist eine Erzielung der Einstufung eines Mineralwolleproduktes mit mittels organischem Kleber befestigter Kaschierung als nichtbrennbar das Ergebnis vieler Versuche zur Erzielung eines brauchbaren Kompromisses zwischen brandtechnischen und klebetechnischen Anforderungen, und setzt eine ganz genaue Überwachung der laufenden Produktion zur Einhaltung aller Parameter in engen Toleranzen voraus, um die Einstufung als nichtbrennbar nicht zu gefährden.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde ein Mineralwolleprodukt der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das mit einer auch unter Biegekräften gut haftenden Folie kaschiert ist und das - wenn überhaupt - allenfalls umweltfreundliche Flammschutzmittel erfordert, um eine zuverlässige Einstufung in eine brandtechnisch günstige Baustoffklasse, wie die Baustoffklasse A2 gemäß DIN 4102, zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kleber eine netzartige Verbindungsstruktur zwischen den Fasern im Bereich der Produktoberfläche und der Folie darstellt.

Durch die netzartige Struktur der Klebersubstanz wird erreicht, daß der Kleber in einzelnen Klebstoffanhäufungen konzentriert ist, zwischen denen Kleberlücken liegen. Auf diese Weise kann zwischen den oberflächennahen Fasern des Mineralwolleproduktes und der Folie eine gute und - makroskopisch betrachtet - ausreichend lückenlose Klebewirkung erzielt werden, ohne daß aber hierzu ein tatsächlich lückenloser, also praktisch geschlossenflächiger Klebestoffilm erforderlich wäre. An die Stelle eines solchen geschlossenen Klebstoffilmes treten die Netzlinien und Netzpunkte der Kleberstruktur auf und zwischen den zu verbindenden Oberflächen der Fasern und der Folie mit gegenüber einem Abfall der Kleberwirkung erheblich stärkerer Verminderung der Klebstoffmenge. Auf diese Weise kann die Menge des eingesetzten Klebers soweit verringert werden, daß die dadurch verminderte Brandlast des Produktes dessen zuverlässige Einstufung als nichtbrennbar erlaubt. Die erfindungsgemäß erzielte Verminderung der Klebstoffmenge bringt zusätzliche, praktisch erhebliche Vorteile auch z. B. in Bezug auf die Kleberkosten und die verminderten Kapazitäten für die Klebertrocknung bzw. - aushärtung.

Ein erfindungsgemäßes Mineralwolleprodukt ist erhältlich durch Auftragen einer Schicht des Klebers auf eine der zu verbindenden Oberflächen und anschließendes Zusammenfügen der zu verbindenden Oberflächen, wenn der Kleber als Schaum aufgetragen wird.

Hierdurch ergibt sich die gewünschte netzartige Verbindungsstruktur in zuverlässiger und gut steuerbarer Weise, da die Porengröße und sonstigen Eigenschaften des Schaums gut gesteuert werden können und damit die Netzstrukturen bestimmt werden können, die sich beim Kaschierungsvorgang einstellen bzw. sich bei Rückbildung des Schaums auf und zwischen den Faseroberflächen und der Folienoberfläche ergeben. Die Aufbringung des Klebstoffs als Schaumschicht gewährleistet zugleich eine gleichförmige Verteilung des Klebstoffs in dem durch die Klebstoffschichtdicke vorgegebenen Volumenelement angrenzend an die Folienoberfläche, so daß die geringe verwendete Klebstoffmenge bestmöglich wirksam werden kann, um die oberflächennahen Fasern miteinander zu verankern und hieran die Folie zu befestigen.

Wenn als Folie eine Metallfolie verwendet wird, wofür sich insbesondere eine Aluminiumfolie eignet, so kann angesichts der geringen zur Befestigung der Folie eingesetzten Klebstoffmenge auf ein Flammschutzmittel in der Regel gänzlich verzichtet werden, ohne dadurch die Einstufung als nichtbrennbar zu gefährden. Wenn die Folie hingegen organische Stoffe enthält, wie dies insbesondere bei einer häufig bevorzugten Aluminium-Kraftpapier-Verbundfolie der Fall ist, so kann der hierdurch erhöhte organische Anteil bei Bedarf auf einfache Weise durch ein umweltfreundliches Flammschutzmittel neutralisiert werden, wenn überhaupt die kombinierte Brandlast aus der geringen Klebstoffmenge und dem organischen Folienanteil eine Einstufung als nichtbrennbar zu gefährden droht.

Die Aufbringung des Klebstoffs erfolgt bevorzugt in der Weise, daß die Klebstoffschicht auf eine Fläche der Folie aufgebracht, und die so beschichtete Folie dann mit der beschichteten Seite auf die Faseroberfläche aufgelegt und angedrückt wird. Gegenüber einer ebenfalls denkbaren Aufbringung des Klebstoffs zunächst auf die Faseroberfläche mit nachfolgender Anlage der Folie ergibt sich hierdurch der Vorteil, daß die Aufbringung des Klebstoffs auf die Folie technologisch einfacher ist, und eine innige Verbindung des Klebstoffs mit der Folie gewährleistet. Das nachfolgende Eindrücken der Klebstoffschicht an der Folienoberfläche in die Faseroberfläche gewährleistet dennoch eine innige Verbindung des Klebstoffs mit den Fasern, da im Falle einer Aufbringung in Schaumform eine nicht unerhebliche Schichtdicke vorliegt, die von den Fasern gut durchdrungen werden kann.

Ein solcher Kleberschaum kann durch eine an sich bekannte Treibmittelschäumung erzeugt werden. Vorzugsweise wird der erfindungsgemäße Kleberschaum jedoch mechanisch nach dem Schlagschaumverfahren oder mittels Dissolverscheiben hergestellt. Dabei wird durch Einschlagen von Luft ein streichfähiger Schaum gebildet, der auf die Kaschierung aufgetragen werden kann, worauf die Kaschierung an die Mineralwolle angelegt wird. Das Klebergemisch enthält bevorzugt eine gewisse Wassermenge, um seine Viskosität soweit herabzusetzen, daß eine mechanische Schäumung nach dem Schlagschaumverfahren mit Dissolverscheiben erleichtert wird. Bevorzugt wird hierzu als Klebergemisch eine wäßrige Mischung aus organischem Kleber, Schaumbildner und Schaumstabilisator verwendet, der bei Bedarf Flammschutzmittel zugesetzt sein kann.

Andererseits kann der Kleberschaum auch nach einem chemischem Schäumverfahren erzeugt werden, bei dem das Treibgas durch chemische Reaktion entsteht. Insbesondere in diesem Fall ist auch eine Verwendung wasserfreier organischer Kleber denkbar, die ggfs. in der räumlichen Schaumstruktur ohne wesentliche Rückbildung des Schaums verbleiben können.

Als Kleber zum Kaschieren mit Folie sind zahlreiche organische Kleber im Stand der Technik bekannt. Im Rahmen der Erfindung haben sich insbesondere Mowilith®, ein thermoplastischer Kunstharzkleber der Hoechst AG, und Vinnapas®, ein thermoplastischer Kunstharzkleber der Wacker Chemie, bewährt.

Die wäßrige Dispersion des organischen Klebers enthält ferner einen an sich bekannten Schaumbildner (ein Schaummittel), also z. B. einen grenzflächenaktiven Stoff, der ein gewisses Filmbildungsvermögen besitzt und so die Erzeugung von Schaum in Flüssigkeiten fördert. Die Klebermischung enthält ferner einen an sich bekannten Schaumstabilisator, der einem zu raschen Schaumzerfall entgegenwirkt. Der Schaum ist streichfähig und besitzt eine Konsistenz ähnlich dem Schlagrahm oder geschlagenem Eiweiß, wobei das Schaumvolumen etwa dem fünf- oder sechsfachen des vorherigen Flüssigkeitsvolumens entspricht.

Durch das Aufschäumen des zum Kaschieren verwendeten Klebers, vorzugsweise in einer Schäummaschine mittels Dissolverscheiben, erhöht sich nicht nur das Volumen der Klebermischung beträchtlich; es wird auch erreicht, daß sämtliche oberflächennahen Fasern des Mineralwolleproduktes mit Kleber in Kontakt geraten, wodurch eine dreidimensionale netzartige Verbindungsstruktur entsteht, also eine räumliche in der Draufsicht linien- oder punktförmige Klebstoffanhäufung zwischen den zu verbindenden Faseroberflächen und der Folienoberfläche mit klebstofffreien oder klebstoffarmen Zonen zwischen den Anhäufungen. Der auf die Kaschierung aufgetragene Schaum dringt dabei in die oberflächenseitige Schicht des Mineralwolleproduktes ein und umgibt die dortigen Mineralfasern.

Wenn der Kleber freies Wasser enthält, beginnen die Schaumbläschen anschließend bei Trocknung des Kleberschaums zu zerplatzen oder zu zerbersten, wobei der so frei werdende Kleber aus Bereichen zwischen den einzelnen Fasern durch Adhäsion auf die Fasern gelangt. Hierdurch wird eine besonders innige Verbindung zwischen den Fasern und dem Kleber hergestellt, so daß der ohnehin innige Verbund zwischen dem Kleber und der Kaschierungsfolie im Sinne einer verbesserten Haftung der Folie zum Tragen kommt. Dabei bleibt die netzartige Struktur des Schaums in ihren Grundzügen und bei entsprechender Schaumkonsistenz auch in ihrem räumlichen Charakter erhalten, wenn sich auch die Anzahl der größere Zwischenräume überbrückenden Verbindungen zwischen im Abstand liegenden Faser- bzw. Folienoberflächen tendenziell vermindert.

Die Menge des aufgebrachten organischen Klebstoffes liegt konventionell bei etwa 30 g/m² (trocken) für übliche Anwendungen wie zum Beispiel Rollfilzkaschierung. Erfindungsgemäß kann diese Menge erheblich vermindert werden, ohne die Klebewirkung allzu sehr zu beeinträchtigen. So beträgt die Menge des erfindungsgemäß üblicherweise auf die Folie aufgetragenen Kleberschaums zwischen 2 und 20 g/m² (trocken), wobei die Obergrenze sehr delikaten Anwendungsfällen vorbehalten bleibt, wie etwa die Kaschierung der Stirnfläche eines Faserproduktes, zu der die bevorzugte Faserrichtung im wesentlichen senkrecht steht. Eine solche Aufgabe ergibt sich etwa bei der Kaschierung von sogenannten Lamellenplatten, also Platten mit besonders hoher Druckfestigkeit, bei denen die bevorzugte Faserrichtung im wesentlichen senkrecht zu den beiden Großflächen verläuft. Hier dringt der Kleber entlang den Fasern besonders leicht und tief in die Oberfläche des Mineralwolleproduktes ein und ist somit eine re lativ große Klebermenge erforderlich, um die gewünschte einwandfreie Verklebung des oberflächennahen Bereiches zu gewährleisten.

In aller Regel reicht erfindungsgemäß eine Klebermenge von 4 bis 15 g/m² (trocken), insbesondere von 5 bis 10 g/m² (trocken) aus. Für gängige Anwendungen, etwa zur Kaschierung von Rollfilz, sind Auftragsmengen im Bereich von 5 g/m² oder wenig mehr typisch für die vorliegende Erfindung.

Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäß verwendeten Kleberschaums enthält dieser

25-40 Gew.-% Dispersion eines organischen Klebers (Wasseranteil 60% entsprechend 10 bis 16 Gew.-% trockene Klebersubstanz)

05-1,5 Gew.-% Schaumbildner

0,05-0,3 Gew.-% Schaumstabilisator, Flammschutzmittel (Brandhemmer) in der für den jeweiligen Anwendungsfall notwendigen Menge

Rest Wasser.

Als Mineralwolleprodukte eignen sich zum Beispiel Mineralwolleplatten, Mineralwollefilze und Mineralwollevliese. Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist die Kaschierung von Rollfilz, weil dort mit Blick auf den Wickelvorgang die höchsten Anforderungen gestellt werden, welche durch die Erfindung besonders gut erfüllt werden.

Beispiel 1

33 Gew.-% Mowilith® Dispersion DM132 (Wasseranteil 60%), ein thermoplastischer Kunstharzkleber der Hoechst AG,

1 Gew.-% Schäumungsmittel W53 der Fa. Zschimmer & Schwarz 0,1 Gew.-% Schaumstabilisator PS1 der Fa. Zschimmer & Schwarz Rest Wasser

Diese Mischung wurde in einem Rührwerk aufgeschäumt und mit einer Rakel in einer Menge von 5 g/m² Mowilith® (trocken) auf eine Aluminiumfolie aufgebracht. Anschließend wurde ein aufrollbarer Mineralwollefilz auf die mit dem Schaum beschichtete Aluminiumfolie aufgelegt und unter Temperatur verklebt. Hierbei wurde eine ausgezeichnete Haftung der Folie am Mineralwolleprodukt festgestellt, obgleich die verwendete Klebstoffmenge gegenüber bislang gebräuchlichen Klebermengen wesentlich reduziert war.

Beispiel 2

32,7 Gew.-% Vinnapas® Dispersion EP 177 (Wasseranteil 60%) der Wacker Chemie (ein Copolymerisat aus Vinylacetat und Ethylen)

0,64 Gew.-% W53 Schaumbildner der Fa. Zschimmer & Schwarz

0,19 Gew.-% PS1 Schaumstabilisator der Fa. Zschimmer & Schwarz

1,6 Gew.-% Luvogard (Phosphorsäureester) als Flammschutzmittel

12,8 Gew.-% BACO SF4 (Aluminiumhydroxid) als Flammschutzmittel

Rest Wasser

Diese Mischung wurde nach dem Schlagschaumverfahren mittels Dissolverscheiben aufgeschäumt und mit einer Rakel auf eine Aluminium-Kraftpapier-Verbundfolie aufgebracht. Anschließend wurde ein aufrollbarer Mineralwollefilz auf die mit dem Schaum beschichtete Verbundfolie aufgelegt und unter Erwärmung verklebt. Auch hier ergab sich eine ausgezeichnete Haftung der Verbundfolie am Mineralwollefilz bei gegenüber bislang gebräuchlichen Klebermengen um über 80% verringerter Menge an organischem Kleber.

Als Flammschutzmittel wird eine Kombination von Phosporsäureester und Aluminiumhydroxid verwendet. Phosphorsäureester ist erheblich teurer als Aluminiumhydroxid, dient aber zugleich als Weichmacher für den Kleber. Soweit also eine Verminderung der Sprödigkeit und Verbesserung der Elastizität des Klebers erforderlich ist, kann der Anteil an Phosphorsäureester im Flammschutzmittel erhöht werden; andernfalls wird er zur Kostenminimierung niedrig gehalten.


Anspruch[de]

1. Mineralwolleprodukt, das mittels eines Klebers mit einer Folie kaschiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber eine netzartige Verbindungsstruktur zwischen den Fasern im Bereich der Produktoberfläche und der Folie darstellt.

2. Mineralwolleprodukt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie eine Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie ist.

3. Mineralwolleprodukt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie organische Stoffe enthält, und insbesondere eine Aluminium-Kraftpapier- Verbundfolie ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines Mineralwolleprodukts nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Schicht des Klebers als Schaum auf eine der zu verbindenden Oberflächen aufgebracht wird, und die Oberflächen anschließend zusammengefügt werden.

5. Verfahren zur Herstellung eines Mineralwolleprodukts nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleber als eine Schicht aus Schaum auf die Produktoberfläche aufgetragen, nachfolgend die Folie auf das Mineralwolleprodukt aufgebracht und der Kleber bei Temperatur ausgehärtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleberschaum kurz vor seiner Anwendung aus einer Mischung, die einen organischen Kleber, einen Schaumbildner, einen Schaumstabilisator, ggf. ein Flammschutzmittel (Brandhemmer) und Wasser enthält, mit einem mechanischem Verfahren erzeugt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleberschaum in einer Menge von 2 bis 20 g/m², vorzugsweise 4 bis 15 g/m² und insbesondere 5 bis 10 g/m², jeweils auf der Basis des Gewichts der trockenen Klebersubstanz, aufgetragen wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleberschaum eine Mischung aufweist aus

10-16 Gewichtsprozent organischem Kleber (trocken)

0,5-1,5 Gewichtsprozent Schaumbildner

0,05-0,3 Gewichtsprozent Schaumstabilisator Flammschutzmittel je nach Bedarf

Rest Wasser,

die nach einem mechanischem Verfahren aufgeschäumt ist.







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