Entwicklung von ultraloften Melaminharz-Spinnvliese zur Wärme- und Akustikdämmung

Das Ziel des Projektes bestand in der Erarbeitung einer technischen Lösung zur Schaffung gleichmäßiger, ultralofter Vliese aus Melaminharz, welche einen hohen Wärmedämmwert sowie einen hohen Schallabsorptionsgrad besitzen. Unter Nutzung des bekanntermaßen hocheffizienten Schmelzblasverfahrens sowie durch textile Nachbehandlungsmethoden sollten die Eigenschaften von Melaminharz-Spinnvliesen den Anforderungen, die für den Einsatz als flammhemmender Dämmstoff gefordert werden, gerecht werden.

Dabei sollte die Reduzierung der Rohdichte, eine Verbesserung der Vliesgleichmäßigkeit, die Erhöhung der Stabilität in z-Richtung (Vliesdicke), verbesserte mechanische Kenn­werte und eine Reduzierung der Feuchtigkeitsaufnahme realisiert werden. Weiterhin sollten durch die Auswertungen der geplanten Versuche Vorhersagen über die Wärme­leit­fähigkeit sowie die Schallabsorption in Abhängigkeit vom Vliesaufbau bzw. Vliesverbund­aufbau zu treffen möglich sein und somit ein für die jeweiligen Anwendungen optimiertes Melaminharz-Spinnvlies bereitzustellen sein.

Ergebnisse

Durch Variation der Anlagenparameter ist es im Rahmen des Projektes gelungen reproduzierbar feine Melaminharz-Fasern mit mittleren Durchmessern von 2 bis 10 µm zu erzeugen. Nach Auswertung entsprechender Versuchsreihen konnten optimale Einstellungen für die Blaslufttemperatur und den Blasluftdruck festgelegt werden.

Bei der akustischen Dämmung haben die Messungen einen deutlicher Einfluss der Faser­feinheit auf die Schallabsorption gezeigt. So führen feine Fasern bei gleicher Flächenmasse zu deutlich verbesserten Werten. Mit steigenden Flächenmassen verstärkt sich der Unterschied zwischen feinen und groben Fasern noch, so kann mit ca. 400 g/m² feinen Fasern annährend die akustische Dämmung wie mit 700 g/m² groben Fasern erreicht werden.

Bei den thermischen Dämmwerten zeigen die Ergebnisse keine so klare Korrelation zu den erzeugten Faserfeinheiten auf. Da bei der Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit die Höhe der Probenkörper direkt in die Berechnung eingeht, weisen auch Vliese mit groben Fasern relativ gute Ergebnisse auf. Hier liegt der Vorteil der Vliese die aus groben Fasern bestehen in ihrer höheren Steifigkeit. Es kann somit mit weniger Material mehr Vlieshöhe erzeugt werden. Bei den Vliesen aus feinen Fasern ist die Steifigkeit der Einzelfaser gerin­ger, weiterhin erfolgt schon produktionstechnisch eine stärkere Verdichtung des Mate­rials, da die Fasern aufgrund der größeren  Blasluftdrücke mit höheren Geschwindigkeiten auf das Ablageband treffen. Hierbei werden die Fasern in relativ kompakten Schichten abgelegt, dadurch ist relativ viel Material nötig um hohe Vliese zu erzeugen.

Durch das Legen und Falten der Melaminharz-Spinnvliese mithilfe einer Legevorrichtung ist es gelungen Verbunde zwischen 650 g/m² und 1300 g/m² bei Materialhöhen von 30 mm bis 70 mm zu erzeugen. Durch Veränderung der Wellenhöhe und der Wellendichte (Anzahl Wellen pro Längeneinheit) konnten unterschiedliche Varianten dieser gelegten Vliese mit verbesserter akustischer Dämmwirkung hergestellt werden.

Mittels der neuen Doppelwalzenablage ist es gelungen in dem Zwischenspalt der Walzen ein ultraloftes, auf beiden Seiten homogen geschlossenes Melaminharz-Spinnvlies zu bilden. Dabei kann durch die Variation des Walzenspalts die spätere Dicke des Vlieses eingestellt werden. Positiv wirkt sich diese Art der Ablage auch auf die Gleichmäßigkeit der Ober- und Unterseite aus, so dass Spinnvliese bis 400 g/m² mit weicher Unterseite erzeugt werden können.

Weitere Versuche zur Verbundbildung wurden über Kaschierungen realisiert. Hierbei wurden Deckschichten aus verschiedenen Materialien, bevorzugt Melaminharzspinnvliese mit höherer Stabilität, vereint. Dabei kam ein Schmelzkleber in Form eines Co-Polyamids als Klebevlies zur Anwendung. Es konnte hierdurch eine Erhöhung der Stabilität besonders in x-Richtung (Maschinenrichtung) und auch gute Werte bei dem Rückerholungsvermögen erreicht werden. Vergleichbare Ergebnisse konnten aus den Versuchsreihen mit Deck­schichten aus Aluminiumfolie gewonnen werden, hierbei konnten insgesamt steifere und stabilere Strukturen hergestellt werden.

Anwendung

Der Vorteil der Fasern und Vliesstoffe auf Melaminharz-Basis besteht in ihrer hohen Wärmebeständigkeit und Flammfestigkeit sowie in ihrer Nichtschmelzbarkeit. Die Spinnvliese aus diesen Fasern besitzen zudem aufgrund ihres verfahrensbedingten geschichteten Aufbaus sowie durch die Voluminösität und die erreichbaren feinen Faserdurchmesser eine hohe akustische sowie wärmedämmende Wirkung. Aus diesen Gründen kann eine Anwendung solcher Materialien zum Beispiel in Bereichen erfolgen, wo Isoliereigenschaften eine Rolle spielen (in Gebäuden, Kühl- und Gefrierschränken) oder zum Lärmschutz (in Gebäuden, Motorräumen).