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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dämmstoff auf Basis von Cellulose.
Dämmstoffe sind seit langem bekannt. So ist z. B. in der WO 96/33306 A1 {Ecco Gleittechnik GmbH) ein Dämmstoff aus vegetabilen Fasern beschrieben, wobei ausdrücklich Bast-, Hanf-, Jute- , Nessel-, Kenaf-, Sisal-, Elefantengras- sowie Flachsfasern genannt werden. Es handelt sich also nicht um einen Zellstoffdämmstoff.
In der RU 2 082 603 C1 (Gleles) wird die Herstellung eines Dämmstoffes auf Basis von Holzfa- sern, Holzreststoffen, Sägemehl und Paraffin beschrieben. Ammoniumphosphat wird als Brand- schutz durch Aufbringen der Lösung auf die durch Zusammenmixen der vorgenannten Bestandtei- le hergestellten Matte eingesetzt. Auch hier handelt es sich also nicht um einen Zellulosedämm- stoff.
Die DE 198 52 378 A1 (Deutsche Perlit GmbH) behandelt einen Schüttdämmstoff aus einer ausdrücklich genannten Kombination von 30-70 Masse-% Holzfasern und 70-30 Masse-% gebläh- ter Perlite. Auch hier sind Zellstofffasem nicht erwähnt, es handelt sich also auch in diesem Fall nicht um einen Zellstoffdämmstoff.
Die US 4 380 568 A1 (Masuda et.al) bzw. die JP 56-045879 A {Otsuka Kagaku Yakuhin KK) stellen einen Zellstoffdämmstoff unter Patentschutz, bei dem ein Teil Zellstofffasem und ein Teil Zellstoffpartikel im Verhältnis 90 :10 bzw. 70 :30 eingestelltwird, wobei 8-15 Masse-% kondensier- tes Ammoniumphosphat als Bindemittel verwendet wird. Es handelt sich in diesem Fall um reinen ("normalen") Zellstoff in hoher Qualität. Die Problematik der Staubentwicklung wird nicht angespro- chen.
Bei Dämmstoffen auf Basis von Zellulose wird oft Altpapier als Ausgangsmaterial eingesetzt.
Der Preis von Altpapier unterliegt in der letzten Zeit aber starken Schwankungen, so dass derartige Dämmstoffe unter Umständen relativ teuer in der Herstellung sind. Ein weiterer Nachteil der be- kannten Dämmstoffe liegt in der starken Staubentwicklung, die bei der Verwendung dieser bekann- ten Dämmstoffe stört.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dämmstoff der eingangs genannten Art zu schaffen, der billiger in der Herstellung ist und dennoch weniger staubförmige Teilchen enthält.
Diese Aufgabe wird durch einen Dämmstoff der eingangs genannten Art erfindungsgemäss da- durch gelöst, dass Zellstofffasern, die bei der Herstellung von Zellstoff als minderwertige Neben- produkte anfallen, vorzugsweise Ästestoff oder Gebleichtrejekt, als Cellulose eingesetzt werden und dass der Gehalt an Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm unter 0,05 Masse-%, vorzugsweise unter 0,02 Masse-% liegt.
Der Rohstoff für die erfindungsgemässen Dämmstoffe sind Zellstofffasem, die bei der Herstel- lung von Zellstoff als minderwertige Nebenprodukte anfallen.
Der mit "Ästestoff" bezeichnete Rohstoff ist ein Rejekt, das bei der Sortierung (Z.B. über Loch- siebkörbe) nach dem Aufschluss von den Fasern ausgesondert wird, weil die Grösse nicht im "Sollbereich" liegt. Bei diesem Rejekt handelt es sich vor allem um sehr grobe, ungebleichte und zum Teil nicht aufgeschlossene Anteile, typische Grössen sind (0,5 bis 5 mm) x (0,5 bis 50 mm) x (0,5 bis 75 mm). Je nach Effizienz der Sortierung kann der Ästestoff auch relativ grosse Anteile an feinen Fasern enthalten.
Ästestoff fällt bei jedem Aufschlussverfahren an ; es handelt sich dabei um aufgeschlossene, aber nicht gebleichte Fasern und grobe Anteile, vornehmlich Astreste.'Es werden Rohstoffe bevor- zugt, die nach dem Sulfitverfahren hergestellt sind. Rejekte aus dem international weiter verbreite- ten Sulfatverfahren müssen vor der Imprägnierung speziell behandelt werden, um störende Ge- ruchsemissionen zu unterbinden. Dieser Ästestoff fällt in relativ grossen Mengen an (ca. 2% der jeweiligen Gesamtproduktion ; bei einem Werk mit der Jahresproduktion von 150000 t gebleichten - bzw. sortierten - Zellstoff - werden jährlich 3000 t Ästestoff "produziert"), der norma- lerweise thermisch entsorgt wird.
Dazu sind spezielle Wirbelschichtkessel notwendig, die nicht in jedem Werk vorhanden sind, sodass oft zur Entsorgung des Ästestoffes hohe Transportkosten anfallen. Die Verarbeitung zu Dämmstoff kann hingegen an den jeweiligen Standorten erfolgen, d. h. dass einerseits die Entsorgungskosten entfallen und für den Transport des Dämmstoffes immer nur relativ geringe Strecken überbrückt werden müssen (das ist wegen der geringen Dichte von Dämmstoffen ein wichtiger Faktor). Damit wird die Wertschöpfung des Ästestoffes wesentlich gesteigert.
"Gebleichtrejekt" besteht auch aus zu groben Fasern, kann aber auch zu feine fasem enthal-
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ten. Es handelt sich hier um Fasern, die vor der Papiermaschine durch Cleaneranlagen und Schlitzsortierer aus dem Prozess ausgeschleust werden.
Auch dieses Ausgangsmaterial fällt als Nebenprodukt bei der Zellstoffherstellung an (grobe Fa- sern, die vor der Papierproduktion ausgeschieden werden). Gebleichtrejekt hat den Vorteil hoher Reinheit, es hat aber auch einen gewissen Marktwert, da es zu gewissen Papiersorten zugesetzt werden kann. Es fällt auch in geringeren Mengen als Ästestoff an.
Ästestoff und Gebleichtrejekt fallen beide in grossen Mengen im Herstellungsprozess eines Sul- fitzellstoffwerkes an.
Überraschender Weise wurde nun gefunden, dass diese Abfallstoffe sich hervorragend als Ausgangsmaterial für Dämmstoffe eignen, weil - entsprechende Herstellung vorausgesetzt - die Staubentwicklung ganz wesentlich geringer ist als bei herkömmlichen Dämmstoffen auf Basis von Zellulose.
Damit der Dämmstoff den Feuerschutzbestimmungen entspricht, ist es zweckmässig, wenn er Borsäure und Borsalze, vorzugsweise in einer Menge von 8 bis 25 Masse-%, oder Ammonphos- phat, insbesondere Diammoniumhydrogenphosphat, vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 25 Masse-%, als Flammschutzmittel enthält.
Hergestellt kann solch ein Dämmstoff werden, indem man Ästestoff oder Gebleichtrejekt auf einen pH-Wert von 10 bis 11,5 bringt, dann auf eine Stoffdichte von 15 bis 45% entwässert, da- nach hydrophobiert, mit einem in flüssiger Form vorliegenden Flammschutzmittel imprägniert, schliesslich den Faserbrei zerkleinert und dann auf einen Wassergehalt von unter 10 Masse-% trocknet, wonach man ihn gegebenenfalls zu einem Granulat oder einem Endlosvlies weiterverar- beitet.
Es handelt sich also um ein Nassverfahren. Die Vorteile davon sind, dass keine Zwischen- trocknung erfolgen muss und der Rohstoff direkt in dem Zellstoffwerk, in dem er anfällt, hergestellt werden kann. In diesem Fall kann der Transport vom Ort des Anfalls (z. B. Sortierer) zur Anlage zur Herstellung des Dämmstoffes je nach Stoffdichte mittels Rohrleitungen (entweder bei geringer Stoffdichte bis ca. 5% direkt im wässrigen Medium oder durch Gebläse bei hoher Stoffdichte über ca. 25%), Förderbänder oder Förderschnecken erfolgen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Ausrüs- tung des Dämmstoffes (Hydrophobierung, Flammschutz und ggf.
Biozid) im feuchten Zustand erfolgt und damit sowohl die Durchmischung mit dem Fasermaterial intensiver, stabiler und homo- gener als bei trockener Zugabe der Chemikalien ist, und dass auch die Staubentwicklung weitest- gehend unterbunden wird.
Wird kein borhältiges Flammschutzmittel verwendet ist es zweckmässig, wenn man zusammen mit dem Flammschutzmittel ein Biozid zusetzt. Damit wird zusätzlich zum Flammschutz auch ein Befall durch Insekten und Pilze unterdrückt.
Es wird nun anhand eines Beispiels die Herstellung eines erfindungsgemässen Dämmstoffs er- läutert.
Schritt 1 (Alkalisierung):
Der Rohstoff wird in einen (vorzugsweise gerührten) Mischbehälter geleitet, in dem die Stoff- dichte auf einen Wert zwischen 3 und 20% (vorzugsweise 10%) gebracht und der pH-Wert mit wässriger Natronlauge auf 10 bis 11,5 (vorzugsweise pH 11) gestellt wird. Vorzugsweise wird der Behälter kontinuierlich betrieben. Idealerweise sollte die Einstellung des pH-Wertes bei erhöhter Temperatur stattfinden (30 bis 90 C, vorzugsweise 50 C) und die Einwirkungsdauer mehrere Minuten dauern (3 bis 60 Minuten, vorzugsweise 30 min). Für manche Anwendungen genügt allerdings eine Einwirkungszeit von wenigen Minuten bei Raumtemperatur.
Schritt 2 (Entwässerung):
Durch eine vorzugsweise kontinuierlich arbeitende Entwässerungsmaschine (z.B. Bandfilter, Banddruckpresse) wird die Stoffdichte auf 15 bis 45% (vorzugsweise 35%) gebracht. Das dabei entstehende Abwasser wird mit Natronlauge versetzt und wieder als Verdünnungswasser in der Alkalisierungsstufe eingesetzt oder in den Prozesswasserkreislauf zur Herstellung der Lignocellu- lose rückgeführt.
Optionell kann nach der Alkalisierung eine Wäsche des Faserstoffes mit heissem Wasser erfol- gen.
Schritt 3.(Hydrophobierung):
Der Faserstoff wird in einen (vorzugsweise mit einer Einrichtung zur Durchmischung ausgestat-
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teten, kontinuierlich arbeitenden) Behälter (z. B. Kneter) geleitet, mit Alaunlösung versetzt und auf eine Stoffdichte von 15 bis 35%, vorzugsweise ca. 25% bis 30%, gebracht. Der Eintrag von Alumi- niumsulfat beträgt 1,5 bis 25 Gew.-% (bezogen auf die Fasertrockenmasse), vorzugsweise 15%.
Die Einmischung erfolgt vorzugsweise bei erhöhter Temperatur (20 bis 100 C; vorzugsweise 90 C); nach dem Einmischen wird möglichst eine Einwirkungszeit von 10 bis 120 Minuten (vor- zugsweise 60 Minuten) eingehalten.
Optionell kann die Stoffdichte auch auf einen geringeren Wert gesenkt werden (z. B. 15 bis 25%). In diesem Fall ist es günstig, den Faserstoff nach der Hydrophobierung auf mindestens 25% Stoffdichte zu entwässern.
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Die Imprägnierung erfolgt durch Einbringen einer wässrigen Lösung bzw. Suspension eines Flammschutzmittels. Die Flammschutzmittelzubereitung kann beispielsweise aus einem Gemisch (Lösung oder Suspension) von Borax und Borsäure oder einer Lösung von Ammoniumphosphat bestehen. Folgende Wirkstoffmengen werden eingesetzt, um ein Endprodukt in der Brennbarkeits- klasse B2 ("normal brennbar") nach ÖNORM B 3800 zu erhalten: Borsalze: 8 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 15 Gew.-%); Ammonphosphat : 8 bis 25 Gew.-% (vorzugsweise 15 Gew.-%).
Die Einmischung der jeweiligen wässrigen Wirkstoffzubereitung erfolgt in einem ähnlichen Re- aktor wie die Hydrophobierung (z. B. Kneter) bei einer Stoffdichte von 15 bis 35% (vorzugsweise 20%) und bei einer Temperatur zwischen 30 und 80 C. Zur Vervollständigung der Imprägnierung wird eine Aufenthaltszeit von 5 bis 60 Minuten (vorzugsweise 20 Minuten) empfohlen.
Je nach Art der Verwendung des Endproduktes kann die Dosierung des Flammschutzmittels variiert bzw. beim Einbau in flammgeschützte Bauelemente völlig unterbleiben.
Optionell kann bei einer Flammschutzimprägnierung ohne borhältige Wirkstoffe in diesem Ver- fahrensschritt auch ein Biozid zur Vermeidung von Schädlingsbefall dosiert werden.
Schritt 5 (Zerkleinern und ggf. Entwässerung):
Je nach Rohstoff wird der Faserstoff vor der Trocknung zerkleinert bzw. granuliert. Ästestoff wird vorzugsweise in einem Refiner oder einer Mühle zerkleinert, dessen bzw. deren Mahlaggrega- te so beschaffen sind, dass die flexiblen Astteile grob zerfasert, die einzelnen Fasern aber nicht zerkleinert werden, so dass nur geringe Mahlenergie aufgewandt werden muss. Das Ziel ist, Flo- cken zu produzieren, deren fasrige Oberfläche ausreichenden Abstand zu anderen Flocken hält, um günstige Wärmedämmeigenschaften zu erreichen, und deren "Kerne" aus Faseraggregaten von etwa (0,5 bis 2,5 mm) x (5 bis 15 mm) bestehen. Astreste können dabei die Ausdehnung von ca. 3 mm x 25 mm erreichen.
Dämmstoff aus homogenen Faserstoffen (z.B. Gebleichtrejekt) wird in einem fluffer (Zahnwal- zen oder Scheibenrefiner mit groben Mahlscheiben) zerkleinert.
Optionell kann vor der Zerkleinerung in einem zweiten mechanischen Entwässerungsschritt die Stoffdichte auf 30 bis 45% gebracht werden. Das dabei entstehende Abwasser wird zumindest zum Teil zur Verdünnung neuen Flammschutzmittels verwendet und wieder in den Herstellungs- prozess rückgeführt.
Schritt 6 (Trocknung):
Die Faserflocken werden in einem Trockner (vorzugsweise Wirbelschichttrockner) auf einen Wassergehalt von unter 10% gebracht.
Der folgende Vergleich zeigt die Überlegenheit der erfindungsgemässen Produkte:
Staubfreiheit (Gehalt an Partikeln mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm):
Dämmstoff aus Gebleichtrejekt: < 0,02 Masse-% Dämmstoff aus Ästestoff : 0,02 Masse-%
Handelsprodukt aus Altpapier: 0,2 Masse-%
Weitere Eigenschaften der erfindungsgemässen Produkte:
Körnung
Je nach Einstellung der Zerkleinerungseinrichtungen können beispielsweise Granulate mit fol- genden Kömungen hergestellt werden :
Faseraggregate von etwa (0,5 bis 2,5 mm) x (5 bis 15 mm) mit Astresten mit einer Ausdehnung von ca. 3 mm x 25 mm aus "Ästestoff". Dieses Produkt eignet sich als Schüttgut, kann aber auch z. B. in Bauelemente eingeblasen oder mit Hilfe von Latex, Carboxymethylcellulose oder #ikompo- nentenfasern vernetzt und in vorgefertigten Formen (z.B.
Dämmplatten) oder als Endlosvlies
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produziert werden.
Faseraggregate mit einem mittleren Durchmesser der Aggregatkerne von ca. 2 bis 8 mm kön- nen z. B. aus Gebleichtrejekt hergestellt werden. Dieses Granulat ist besonders als Schüttgut mit günstigem Setzverhalten geeignet.
Faservliese:
Nach dem beschriebenen Verfahren können Endlosvliese vorzugsweise nach dem Airlayver- fahren hergestellt werden. Voraussetzungen dafür sind (1) das Vorliegen eines entsprechend feinen Granulats (z. B. ist das oben beschriebene Granu- lat mit Faseraggregaten mit einer Ausdehnung von (0,5 bis 2,5 mm) x (5 bis 15 mm) ausreichend, Granulate mit einer gröberen Körnung müssen entsprechend zerkleinert bzw. gemahlen werden); (2) die Vernetzung der Faseraggregate durch Chemikalien (z. B. Carboxymethylcellulose, Latex bzw. Latexzubereitungen mit Flammschutzausrüstung) oder durch Bikomponentenfasern.
Diese Vliese können in einer Dicke von ca. 1 bis ca. 10 cm hergestellt werden. Zur Verringe- rung der Staubentwicklung (bei trocken nachgemahlenen Fasern), zur Verringerung der Entflamm- barkeit bzw. zur Verringerung der Dampfdiffusion können die Vliesoberflächen mit Folien kaschiert oder mit Chemikalien (z. B. Wasserglas, Latexzubereitungen) besprüht werden.
Diese Vliese können wie Dämmstoffmatten aus Mineralwolle verarbeitet werden.
PATENTANSPRÜCHE:
1. Dämmstoff auf Basis von Cellulose, dadurch gekennzeichnet, dass Zellstofffasern, die bei der Herstellung von Zellstoff als minderwertige Nebenprodukte anfallen, vorzugsweise Ästestoff oder Gebleichtrejekt, als Cellulose eingesetzt werden und dass der Gehalt an
Teilchen mit einem Durchmesser von weniger als 0,2 mm unter 0,05 Masse-%, vorzugs- weise unter 0,02 Masse-% liegt.
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The present invention relates to an insulation material based on cellulose.
Insulation materials have been known for a long time. So z. B. in WO 96/33306 A1 (Ecco Gleittechnik GmbH) describes an insulating material made from vegetable fibers, bast, hemp, jute, nettle, kenaf, sisal, elephant grass and flax fibers being expressly mentioned. So it is not a pulp insulation.
RU 2 082 603 C1 (Gleles) describes the manufacture of an insulation material based on wood fibers, wood residues, sawdust and paraffin. Ammonium phosphate is used as fire protection by applying the solution to the mat made by mixing the aforementioned components together. Here, too, it is not a cellulose insulation material.
DE 198 52 378 A1 (Deutsche Perlit GmbH) treats a bulk insulation material from an explicitly mentioned combination of 30-70% by mass of wood fibers and 70-30% by mass of expanded perlite. Here too, cellulose fibers are not mentioned, so this is not a cellulose insulation material either.
US 4,380,568 A1 (Masuda et.al) and JP 56-045879 A (Otsuka Kagaku Yakuhin KK) provide patent protection for a cellulose insulation material in which a part of cellulose fibers and a part of cellulose particles in a ratio of 90: 10 and 70: 30 is set using 8-15% by mass of condensed ammonium phosphate as a binder. In this case it is pure ("normal") pulp of high quality. The problem of dust generation is not addressed.
In the case of insulation materials based on cellulose, waste paper is often used as the starting material.
However, the price of waste paper has recently been subject to strong fluctuations, so that such insulation materials may be relatively expensive to manufacture. Another disadvantage of the known insulation materials is the strong dust development, which interferes with the use of these known insulation materials.
It is an object of the present invention to provide an insulating material of the type mentioned at the outset which is cheaper to produce and nevertheless contains fewer dust-like particles.
This object is achieved according to the invention by an insulating material of the type mentioned at the outset in that cellulose fibers which are produced as inferior by-products in the production of cellulose, preferably a knot or bleaching waste, are used as cellulose and the content of particles with a diameter of less than 0.2 mm is less than 0.05 mass%, preferably less than 0.02 mass%.
The raw material for the insulation materials according to the invention are cellulose fibers which are produced as inferior by-products in the production of cellulose.
The raw material labeled "Aesthetic" is a reject that is sorted out by the fibers during sorting (e.g. via perforated screen baskets) after digestion because the size is not in the "target range". This reject is mainly very coarse, unbleached and partly not digested, typical sizes are (0.5 to 5 mm) x (0.5 to 50 mm) x (0.5 to 75 mm). Depending on the efficiency of the sorting, the knot can also contain relatively large amounts of fine fibers.
Branching material occurs in every digestion process; These are disrupted but not bleached fibers and coarse fractions, mainly astreste. 'Raw materials that are manufactured using the sulfite process are preferred. Rejects from the internationally widespread sulfate process must be specially treated before impregnation in order to prevent disruptive odor emissions. This knot is produced in relatively large quantities (approx. 2% of the respective total production; in a plant with an annual production of 150,000 t of bleached - or sorted - pulp - 3,000 t of knot is "produced" annually), which is normally disposed of thermally becomes.
This requires special fluidized bed boilers, which are not available in every plant, so that there are often high transport costs to dispose of the branch material. Processing to insulation material, however, can take place at the respective locations, i. H. on the one hand, there are no disposal costs and only relatively short distances have to be covered for the transport of the insulation material (this is an important factor because of the low density of insulation material). This significantly increases the added value of the knot.
"Bleaching reject" also consists of fibers that are too coarse, but can also contain fibers that are too fine.
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These are fibers which are removed from the process by cleaner systems and slot sorters in front of the paper machine.
This raw material is also a by-product of pulp production (coarse fibers that are excreted before paper production). Bleached rejects have the advantage of high purity, but they also have a certain market value because they can be added to certain types of paper. It is also produced in smaller quantities as a knot.
Knot and bleaching waste are both produced in large quantities in the manufacturing process of a sulphite pulp mill.
Surprisingly, it has now been found that these waste materials are outstandingly suitable as a starting material for insulation materials, because - provided they have been produced appropriately - the dust development is considerably lower than with conventional insulation materials based on cellulose.
So that the insulation material complies with the fire protection regulations, it is expedient if it is boric acid and boron salts, preferably in an amount of 8 to 25% by mass, or ammonium phosphate, in particular diammonium hydrogenphosphate, preferably in an amount of 5 to 25% by mass Contains flame retardants.
Such an insulating material can be produced by bringing the knot or bleaching target to a pH of 10 to 11.5, then dewatered to a consistency of 15 to 45%, after which it is hydrophobicized, impregnated with a flame retardant in liquid form, Finally, the pulp is crushed and then dried to a water content of less than 10% by mass, after which it is optionally processed into granules or a continuous nonwoven.
So it is a wet process. The advantages of this are that there is no intermediate drying and the raw material can be produced directly in the pulp mill in which it is produced. In this case, the transport from the place of occurrence (e.g. sorter) to the plant for the production of the insulation material can be done depending on the material density by means of pipes (either with a low material density up to approx. 5% directly in the aqueous medium or by blowers with a high material density over approx . 25%), conveyor belts or screw conveyors. Another advantage is that the insulation material (waterproofing, flame protection and possibly
Biocide) takes place in the moist state and thus the mixing with the fiber material is more intensive, stable and homogeneous than with the dry addition of the chemicals, and that the development of dust is largely prevented.
If no flame retardant containing boron is used, it is advisable to add a biocide together with the flame retardant. In addition to flame protection, this also suppresses infestation by insects and fungi.
The production of an insulation material according to the invention will now be explained using an example.
Step 1 (alkalization):
The raw material is fed into a (preferably stirred) mixing container in which the consistency is brought to a value between 3 and 20% (preferably 10%) and the pH value to 10 to 11.5 (preferably pH 11) with aqueous sodium hydroxide solution ) is provided. The container is preferably operated continuously. Ideally, the pH should be set at an elevated temperature (30 to 90 C, preferably 50 C) and the exposure time should last several minutes (3 to 60 minutes, preferably 30 min). For some applications, however, an exposure time of a few minutes at room temperature is sufficient.
Step 2 (drainage):
The consistency is preferably brought to 15 to 45% (preferably 35%) by means of a preferably continuous dewatering machine (e.g. belt filter, belt printing press). The resulting wastewater is mixed with sodium hydroxide solution and used again as dilution water in the alkalization stage or returned to the process water circuit for the production of the lignocellulose.
After the alkalization, the fiber material can optionally be washed with hot water.
Step 3. (hydrophobization):
The fibrous material is (preferably equipped with a device for mixing)
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teten, continuously working) container (z. Kneader) passed, mixed with alum solution and brought to a consistency of 15 to 35%, preferably about 25% to 30%. The input of aluminum sulfate is 1.5 to 25% by weight (based on the dry fiber mass), preferably 15%.
The mixing is preferably carried out at elevated temperature (20 to 100 C; preferably 90 C); After mixing in, an exposure time of 10 to 120 minutes (preferably 60 minutes) is observed.
Optionally, the consistency can also be reduced to a lower value (e.g. 15 to 25%). In this case, it is advantageous to dewater the fibrous material to at least 25% consistency after hydrophobing.
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The impregnation is carried out by introducing an aqueous solution or suspension of a flame retardant. The flame retardant preparation can consist, for example, of a mixture (solution or suspension) of borax and boric acid or a solution of ammonium phosphate. The following amounts of active ingredient are used to obtain an end product in flammability class B2 ("normally flammable") according to ÖNORM B 3800: boron salts: 8 to 25% by weight (preferably 15% by weight); Ammonium phosphate: 8 to 25% by weight (preferably 15% by weight).
The respective aqueous active substance preparation is mixed in in a similar reactor to the hydrophobization (eg kneader) at a consistency of 15 to 35% (preferably 20%) and at a temperature between 30 and 80 C. To complete the impregnation a stay of 5 to 60 minutes (preferably 20 minutes) is recommended.
Depending on the type of use of the end product, the dosage of the flame retardant can vary or be completely omitted when installed in flame-retardant components.
In the case of flame retardant impregnation without active ingredients containing boron, a biocide can optionally be added in this process step to avoid pest infestation.
Step 5 (crushing and, if necessary, drainage):
Depending on the raw material, the fiber is chopped or granulated before drying. Knotty material is preferably shredded in a refiner or a mill, the grinder or grinders of which are designed in such a way that the flexible knot parts are roughly defibrated, but the individual fibers are not shredded, so that only low grinding energy has to be used. The aim is to produce flakes with a fibrous surface that is sufficiently distant from other flakes to achieve favorable thermal insulation properties, and with "cores" made of fiber aggregates of approximately (0.5 to 2.5 mm) x (5 to 15 mm) exist. Remainders can reach the extent of approx. 3 mm x 25 mm.
Insulation made from homogeneous fiber materials (e.g. bleaching waste) is crushed in a fluffer (toothed roller or disc refiner with coarse grinding discs).
Optionally, the pulp density can be brought to 30 to 45% in a second mechanical dewatering step before shredding. The resulting wastewater is used, at least in part, to dilute new flame retardants and is returned to the manufacturing process.
Step 6 (drying):
The fiber flakes are brought to a water content of less than 10% in a dryer (preferably a fluidized bed dryer).
The following comparison shows the superiority of the products according to the invention:
Dust-free (content of particles with a diameter of less than 0.2 mm):
Insulation from bleached rejects: <0.02% by mass Insulation from knot: 0.02% by mass
Commercial product from waste paper: 0.2% by mass
Further properties of the products according to the invention:
granulation
Depending on the setting of the shredding equipment, granules can be produced with the following grains, for example:
Fiber aggregates of approximately (0.5 to 2.5 mm) x (5 to 15 mm) with astheses with an extension of approximately 3 mm x 25 mm made of "knot". This product is suitable as bulk material, but can also be used e.g. B. blown into components or crosslinked with the help of latex, carboxymethyl cellulose or number component fibers and in prefabricated forms (e.g.
Insulation boards) or as continuous fleece
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to be produced.
Fiber aggregates with an average diameter of the aggregate cores of approx. 2 to 8 mm can e.g. B. be made from bleaching rejects. This granulate is particularly suitable as bulk material with favorable setting behavior.
Non-woven fabrics:
According to the method described, continuous nonwovens can preferably be produced by the airlay method. Prerequisites for this are (1) the presence of a correspondingly fine granulate (for example, the granulate described above with fiber aggregates with an expansion of (0.5 to 2.5 mm) x (5 to 15 mm) is sufficient, granules with a coarser grit must be comminuted or ground accordingly); (2) the cross-linking of the fiber aggregates by chemicals (e.g. carboxymethyl cellulose, latex or latex preparations with flame retardant equipment) or by bicomponent fibers.
These nonwovens can be produced in a thickness of approx. 1 to approx. 10 cm. To reduce the generation of dust (in the case of dry milled fibers), to reduce flammability or to reduce vapor diffusion, the nonwoven surfaces can be laminated with foils or sprayed with chemicals (eg water glass, latex preparations).
These fleeces can be processed like mineral wool insulation mats.
CLAIMS:
1. Insulating material based on cellulose, characterized in that cellulose fibers which are produced as low-quality by-products in the production of cellulose, preferably a knot or bleaching material, are used as cellulose and that the content of
Particles with a diameter of less than 0.2 mm are less than 0.05 mass%, preferably less than 0.02 mass%.