CN114938637A - 再循环隔绝棉的方法，加工隔绝棉、纤维增强泡沫、耐火木质材料的设备以及生产耐火木质材料的方法 - Google Patents
再循环隔绝棉的方法，加工隔绝棉、纤维增强泡沫、耐火木质材料的设备以及生产耐火木质材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，所述方法包括以下步骤：粉碎隔绝棉，以提供包含纤维球(20)的第一中间物(S1)；向第一中间物添加粘合剂，以提供第二中间物(S2)；将第二中间物热压成所需形状，以提供第三中间物(S3)；以及固化第三中间物，以提供再循环隔绝材料(S4)。本发明进一步涉及一种再循环隔绝棉的方法以及加工隔绝棉和纤维增强泡沫的设备(30)。本发明还包括一种耐火木质材料及其生产方法。
Description
技术领域
本发明涉及从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，再循环隔绝棉的方法，加工隔绝棉、纤维增强泡沫、耐火木质材料的设备以及生产耐火木质材料的方法。
背景技术
隔绝棉，例如矿棉，其包括玻璃棉、岩棉、矿渣棉或“终极”棉，被用于隔绝屋顶、梁式天花板和门，因为这些隔绝棉不仅具有非常好的隔绝性能，而且非常轻，还可以防潮、防霉和防虫害。与具有聚苯乙烯的备选隔绝材料相比，它们也是更便宜的变体。
当拆除房屋时，通常需要处理大量的隔绝棉。这是在特殊的容器中按照传统方法进行的，以防止其中包含的纤维接触到皮肤或被吸入。然后这些容器被送到合适的填埋场进行最终处理。这是相对复杂的处理工艺，对环境有重大影响。目前还没有更环保的备选可用方案，特别是因为常规的再循环工艺，例如焚烧，不适合不可燃的隔绝材料。
发明内容
因此，本发明的目的是提供方法、设备和材料，用这些方法、设备和材料可实现隔绝棉的环保再循环和/或隔绝棉的环保生产。
根据本发明，这一目的在第一方面是通过从隔绝棉中生产再循环隔绝材料的方法来实现的，该方法包括以下步骤：
S1：将隔绝棉粉碎，以提供包含纤维球的第一中间物；
S2：添加粘合剂到第一中间物，以提供第二中间物；
S3：将第二中间物热压成所需形状，以获得第三中间物；以及
S4：固化第三中间物，以获得再循环隔绝材料。
以这种方式生产的再循环隔绝材料可以作为新的隔绝材料使用，并防止在此工艺中使用的隔绝棉被丢弃在填埋场，从而造成高额的处理费用和严重的环境污染。此外，再循环隔绝材料能再次使用，如待再循环隔绝棉一样，用于隔绝屋顶、梁式天花板和门等。
粉碎隔绝棉时，如步骤S1所述，隔绝棉能粉碎成为三种不同的部分。第一部分，优选占总量的5％到25％，可以包括灰尘和颗粒。灰尘和颗粒非常小，以至于在常规工艺中生产新的隔绝棉时，它们可以被添加到原料熔体中，在常规工艺中，除其他外，细粒砂被用作起始材料。第二部分，优选占总量的30％到45％，可以包括单个纤维和纤维束。它们的尺寸也足够小，以添加到常规的隔绝棉制造工艺中。第三部分，优选占总量的35％至60％，可以包括纤维球，其直径优选为0.1mm至1cm。这些纤维球包括在第一中间物中，用于根据本发明的方法生产再循环隔绝材料。
例如，纤维球能被堆积起来以形成纤维体，在步骤S2中向纤维体添加粘合剂。纤维体可已形成所需形状，粘合剂可被喷到纤维体上，以获得第二中间物。备选地，也可以将第一中间物和粘合剂混合在一起，并将由此得到的第二中间物形成所需形状。所需形状可以是，例如，板状、片状、管状，或任何弯曲形状。
通过这两种备选方案，第二中间物可以是纤维浆，其可以形成形状。一般来说，可以使用各种方案，如混合、搅拌、湿润或浸渍。可以生产出纤维浆、浸润纤维体或纤维复合材料作为第二中间物。湿润可以在纤维浆、纤维体或纤维复合材料中变化。纤维绒(fibrefleece)也可作为第二中间物被提及。
第二中间物可以形成为相对干燥的纤维复合材料，粘合剂优选在低温例如60℃至150℃下融合。还可以通过在步骤S2中添加水来添加湿润的、可能浸润的第二中间物，例如通过浇注、剥落、搅拌或混合，以便更好地形成第二中间物。加入的水可以在100℃至180℃的温度下通过蒸发再次除去。例如，可以使用后述措施，例如使用诸如骨架结构或开放芯体的结构元素来支持这些。
粘合剂可以是有机的、或无机的、或两者的混合物。例如，水玻璃，特别是低钠水玻璃，可以用作无机粘合剂。然而，可再生原料，例如淀粉，如玉米、土豆和植物淀粉、木质素和糖，或其他有机物质，例如树脂，如三聚氰胺、脲树脂或酚醛树脂，可以用作粘合剂。优选使用此类有机粘合剂，其在随后的热解处理(例如高温工艺)中确保尽可能高的热解碳产量。
根据具体应用，如果待粉碎的隔绝棉是岩棉，粘合剂是无机的，特别是包含水玻璃，或者待粉碎的隔绝棉是玻璃棉，粘合剂是有机的，特别是粉末、尿素、树脂、淀粉、木质素和糖中的一种或多种，则是有利的。通过这种方式，具有相似熔点的材料可以相互结合，从而实现或简化再循环隔绝材料的进一步加工。
此外，还可以在步骤S2中加入影响待生产的再循环隔绝材料的性能的其他添加剂。发泡剂可以作为可能的添加剂在步骤S2中加入，以便第二中间物除了第一中间物和粘合剂外还包括发泡剂。术语“发泡剂”可与催化剂或起泡剂同义使用，并且可以是，例如，发酵粉或糖。然而，可再生原料，诸如，植物淀粉、糖、木质素和生物催化剂也是可行的。发泡剂可以使再循环隔绝材料形成空腔，从而降低再循环隔绝材料的密度，从而使再循环隔绝材料变轻。
也可以使用无机发泡剂，例如铝粉。所有上述的发泡剂，优选适合在再循环隔绝材料中形成空腔的发泡剂，也可以视为自承重隔绝添加剂，因为空腔确保了良好的隔绝效果。
步骤S2中可以添加的另一种添加剂是半成品材料，例如泡沫玻璃颗粒，其可以进一步优化再循环隔绝材料的性能。例如，当岩棉用作隔绝棉和无机粘合剂，以达到更好的材料性能，诸如更好的隔音或隔热性能，增强的耐火性和更好的强度时，也可以在步骤S2中加入预制的半成品材料，例如不同粒度的泡沫玻璃颗粒。
步骤S2中可以添加的另一种添加剂是乳胶，例如液体形式的乳胶。这可以增加成品再循环隔绝材料对湿气和水的抗性。
步骤S2中可以添加的另一种添加剂是熟化生石灰，诸如熟石灰或石灰膏，其可以与无机粘合剂一起使用。
步骤S2中可以添加的其他特别便宜的添加剂是，例如，有机残余物，诸如稻草或锯屑，或无机填料或矿物填料，如粘土、岩粉、浮石或硅酸钙。
优选地，当玻璃棉在步骤S1中作为隔绝棉被粉碎时，使用有机发泡剂，而当岩棉在步骤S1中作为隔绝棉被粉碎时，使用无机发泡剂。这样做的优点是，这些材料组合彼此之间的反应特别好。
如果使用不可燃岩棉作为隔绝棉，并且只使用无机粘合剂，即避免添加有机粘合剂或其他有机添加剂，那么再循环隔绝材料的耐火性可以得到改善。一般来说，如果不使用可燃的有机材料，再循环隔绝材料的防火性能可以得到改善。
步骤S2中可以添加的其他添加剂是木屑、天然纤维和/或合成纤维，它们的显著特点是具有良好的生态平衡。在这种情况下，除了第一中间物和粘合剂外，第二中间物还包括木屑、天然纤维和/或合成纤维以及可能的发泡剂。木屑的加入可以增加再循环隔绝材料的压缩强度，并可以改善其隔音效果。
例如，用水玻璃浸渍的木屑可以增加再循环隔绝材料的耐火性。如果岩棉在步骤S1中作为隔绝棉被粉碎，那么优选使用这些水玻璃浸渍的木屑。来自可再生原料的木屑尤其优选作为木屑的可能原料，因为它们易于加工，易于再循环，并能实现上述优点。用作木屑的可再生原料有，例如，杨木、桦木和柳木，其中受损的木材和风吹的木材也可以使用。
不言而喻，用木屑、天然纤维和/或合成纤维作为添加剂，并适当地选择粘合剂，可以生产出高质量的、完全预制的、用于系统构建的再循环隔绝材料墙层压材料，该再循环隔绝材料墙层压材料满足最高防火要求。
也可以在步骤S2中加入下述的、视为能够独立保护的耐火木质材料。耐火木质材料包括木条，例如，其厚度为1mm至10mm，宽度为1mm至50mm，长度为500mm至4000mm，优选被刺破，包括隔绝棉纤维，并包括粘合剂，该粘合剂优选通过刺破结构渗透到木条中，并浸渍木条，其中，粘合剂选自无机水玻璃、无机水玻璃规格(inorganic water glassspecifications)、有机树脂如尿素、三聚氰胺或苯酚，以及阻燃添加剂如沉淀剂或酸或酸性硬化剂中的一种或多种。这增加了再循环隔绝材料的稳定性。木条可以铺设在复合材料中，以产生高的弯曲强度。木条可以排列在基本相互平行的平面上，以获得具有良好弯曲强度的材料。特别地，木条优选在这些平面内相互交叉或斜向排列，以便进一步提高弯曲强度。木质材料的隔绝棉纤维可以通过粉碎隔绝棉获得，例如根据本发明再循环隔绝棉时。
步骤S2中可以添加的另一种添加剂包括阻燃剂。如果在玻璃棉和矿棉作为隔绝棉使用时要具体地提高耐火性，可以在步骤S2中加入常规火焰抑制剂和阻燃剂，例如那些也用于塑料隔绝领域的阻燃剂，作为添加剂。此外，还可以添加沉淀剂，诸如酸或酸性硬化剂。
可能的添加剂可以在以后的使用中保护所产生的再循环隔绝材料不受害虫的侵害，因此可以在靠近地面的区域有利地使用。然而，也可以从开始就排除害虫的生长基础。隔绝棉中、粘合剂中或其他添加剂中所有能使虫子生长的有机成分都可以通过最后的高温处理，如后面描述的热解处理，转化为气体，并且可以从再循环隔绝棉中去除。
此外，第一中间物或再循环隔绝材料中包含的纤维球已浸渍防潮。这里推荐使用矿物浸渍，例如Geniseptoy，以确保永久防潮。如果在纤维球或再循环隔绝棉上涂覆和/或烘干水玻璃或改性水玻璃，也能达到永久防潮的效果。
优选地，第二中间物是以纤维浆的形式存在的。如果第二中间物太干或不是所需纤维浆的形式，这里也可以在步骤S2中加入水。为了提高添加剂对第一中间物的附着力，也可以用水将其浸润。特别推荐粉末状添加剂。
包含粘合剂和可能的一种或多种添加剂的第二中间物在步骤S3中被热压成所需形状。热压用于生产第三中间物，其中粘合剂和可选的一种或多种添加剂可以被并入第一中间物。第三中间物，也可以被指定为，例如，纤维体或纤维模塑体，其密度主要取决于热压时施加的压力，优选在热压后生产。
热压时要选择的参数，诸如温度、压力和时间，取决于在每种情况下选择的粘合剂，并应该以粘合剂与第一中间物的纤维球反应和与第一中间物的纤维球结合的方式来选择。温度、压力和时间等参数的选择方式为优选能使第三中间物中保留大孔隙。在步骤S3中，第二中间物优选在50℃至180℃的温度和0.05巴至5巴，或0.05kg/cm2至5kg/cm2的压力下进行热压。优选停留时间可以在5分钟到240分钟。不言而喻，第三中间物可以有不同的密度，这取决于热压时所选择的参数，压力越高，密度越大。此外，所述参数可以在规定的范围内变化，这取决于所使用的隔绝棉的类型、所添加的粘合剂以及(如果适用)一种或多种添加的添加剂。
如果在步骤S1中使用岩棉作为隔绝棉，步骤S3中热压的合适参数可以是0.1巴至5巴，或0.1kg/cm2至5kg/cm2的压力，80℃至180℃的温度以及20min至240min的停留时间。
如果在步骤S1中使用玻璃棉作为隔绝棉，步骤S3中热压的合适参数可以是0.05巴至2巴，或0.05kg/cm2至2kg/cm2的压力，50℃至160℃的温度以及5min至150min的停留时间。
一般来说，在步骤S3中，再循环隔绝材料可以使用低压和优选的高温进行热压，从而提高防水性。用于外部使用的面板可以用较高的压力进行硬化，因为外部使用通常需要密致材料。具有较高密度的材料具有较低的保水性能，从而增加耐候性。在一种实施方式中，根据上述发明类型的木质材料可以在热压工艺中以这样的压力进行压制，使所产生的材料的密度超过1kg/cm3。
在热压工艺中，可以产生气体或蒸汽，这些气体或蒸汽可优选再次从正在生产或已经生产的第三中间物中逸出。为了简化气体或蒸汽的逸出，可以提供结构元件，诸如通道、管线、槽、芯、孔和/或格子结构，这些结构元件可以安排在第二中间物内，并可以在热压后选择性地移除。结构元件可以由木材或木质材料制成。
对于生产单片的且非常厚的隔绝材料结构，例如厚度超过20cm，为了让热压期间产生的蒸汽或反应气体逸出，在生产过程中把结构元件插入到待压制的块(mass)中是有利的。这种结构元件可以由已经在先前步骤中制造和固化的相同的再循环隔绝材料形成，并且可以有，例如，通道、槽、孔或格子结构。这种通道的另一优点是可以更好地将热量引入待压制的第二中间物，因为热空气可以通过通道直接进入材料的内部。
备选地，结构元件可以由不同的材料形成，例如具有更高的负荷能力的材料，这样得到的再循环隔绝材料是静态强化的，因此可以承受更高的负荷。这种材料可以用于，例如墙体或砌体的墙芯。这种材料的实例为Kerto木材或胶合木材。然而，优选为使用上述根据本发明的耐火木质材料。这包括木条，例如，其厚度为1mm至10mm，宽度为1mm至50mm，长度为500mm至4000mm，并可能被刺破，隔绝棉纤维以及粘合剂，粘合剂已经渗透到木条中，并浸渍木条，其中，粘合剂选自无机水玻璃、无机水玻璃规格、有机树脂如尿素、三聚氰胺或苯酚，以及阻燃添加剂如沉淀剂或酸或酸性硬化剂中的一种或多种。这种耐火木质材料可以被指定为耐火等级B1(根据EN 13501-1和DIN 4102-1)。可能存在的刺破可以改善粘合剂对木制条的渗透。
根据本发明的生产耐火木质材料的方法，例如如上所述，包括以下步骤：提供木条，例如木条的厚度为1mm至10mm，宽度为1mm至50mm，长度为500mm至4000mm，可选地将木条刺破，用液态粘合剂浸渍木条，液态粘合剂选自无机水玻璃、无机水玻璃规格、有机树脂如尿素、三聚氰胺或苯酚，以及阻燃添加剂如沉淀剂或酸或酸性硬化剂中的一种或多种，并加入隔绝棉纤维。例如，可以使用刺破工具，如刺破辊来刺破。可以至少每隔3mm进行一次刺破。隔绝棉纤维优选与粘合剂混合形成浆料，然后用该浆料浸润木条，例如将浆料浇在木条上。
也可以将这些可以被刺穿和浸渍的木条中的几根压制在一起或/和胶合在一起，以形成型材(profile)。通过这种方式，该型材可以被指定为耐火等级B1(根据EN 13501-1和DIN 4102-1)。与已知的OSB工艺类似，木条可以在高压下进行胶合和压制，以形成新型木质材料，其耐火等级至少为B1或更高。该工艺可以用压力传感器和温度传感器进行精确控制和计时。
因此，生产木质材料的方法可以进一步包括提供多个已按上述方法生产的浸渍木条，可选地在多个木条上涂抹粘合剂并将多个木条压制在一起。
木条可以由云杉木制成，优选由被树皮甲虫破坏的云杉木，或/和杨树类木材制成。这里特别适合使用快速生长的杨树类木材。然而，桦木和柳木也可以作为木条的原料，其受损的木材和风吹的木材也可以使用。在选择时，可以注意到原料的可持续性。
然后在步骤S4中对热压后得到的第三中间物进行固化。在最简单的情况下，硬化包括冷却第三中间物，以形成再循环隔绝材料，优选形成密致体。冷却后得到的再循环隔绝材料已经可以作为隔绝材料使用，例如作为外部使用的耐候板材料。应用于建筑结构的成品系统部件也是可行的。
当使用岩棉作为隔绝棉和无机粘合剂时，在步骤S4中冷却后，可以生产由再循环隔绝材料制成的外部使用的耐候板和A2(根据EN 13501-1和DIN 4102-1)耐火再循环隔绝材料。这些可以以由再循环隔绝材料制成的板的形式供外部使用，例如在步骤S2中加入泡沫玻璃颗粒作为添加剂。
以这种方式即通过在步骤S4中冷却获得的再循环隔绝棉，也可以称为纤维体，可以有足够的强度直接作为隔绝材料使用。此外，这种再循环隔绝棉可以有足够的尺寸稳定性和抗翘曲性，以便进一步加工。它还可以足够坚固，以便在生产工艺(包括堆叠、临时储存、装载和卸载等操作)中处理。
然而，除冷却外或作为冷却的备选，步骤S4中的固化也可以包括第三中间物的进一步处理步骤。步骤S4中的固化优选包括第三中间物的热解处理，以形成再循环隔绝材料。在下文中，经过热解处理的再循环隔绝材料称为精制的再循环隔绝材料。该热解处理可以在热压步骤后直接进行，也可以在第三中间物冷却后进行。
热解处理可以理解为热处理、焦化、退火工艺和/或烧结工艺。
该热解处理可以产生精制的再循环隔绝材料，与非精制的再循环隔绝材料相比，精制的再循环隔绝材料的耐火性有所提高。例如，如果热解再循环隔绝材料，如焦化，则可以得到非常高质量的矿物纤维质隔绝泡沫，其可以在靠近地面的区域特别有利地使用。
不言而喻，精制所需的碳可以已经包含在再循环隔绝材料中。其可以包含在粘合剂中或作为添加剂加入，例如在步骤S2中作为含碳添加剂加入。含碳添加剂可以是可再生资源，例如淀粉，如玉米、马铃薯和植物淀粉、糖和木质素。在热解处理过程中，这些可以帮助形成开孔泡沫结构或闭孔泡沫结构。
在一种可能的方法中，热解处理是在排除氧气的情况下，温度在400℃至1450℃下进行的，停留时间优选3分钟到几个小时，例如高达约25分钟到2小时。优选地，在热解处理过程中，例如焦化过程中，以形成闭孔碳泡沫的方式选择温度和/或停留时间。对于要再循环的、对健康有害的隔绝棉，可以使其中包含的有害物质分解或变为气相的方式规定温度。由此产生的气体可以被收集，并作为能源供应返回到工艺中。例如，如果使用的是没有RAL质量标志的3型隔绝棉，这将是有利的。
在步骤S1中使用玻璃棉作为隔绝棉的情况下，或者如果再循环隔绝棉只用于隔热，热解处理，例如热后处理在较低的温度下进行，产出时间较短。为了将再循环隔绝材料用作防火隔绝材料，可以在步骤1中使用岩棉作为隔绝棉，并增加停留时间和温度。
该热解处理，例如回火工艺，也可以有几小时的停留时间，包括加热和冷却阶段，以获得特别高质量的新型建筑材料。精确控制的冷却阶段尤其能确保抗翘曲性和无裂缝。
备选地或另外地，对健康有害的短矿物纤维仍然可以包含在待再循环的隔绝棉中，可以通过含碳添加剂稳固地并入到再循环隔绝材料中，这些添加剂可以包含在例如粘合剂中，或可以作为含碳添加剂添加。通过这种方式，可以避免有害影响。
例如，当热解处理为烧结工艺时，岩棉中含有的元素，例如硅，可以与含碳粘合剂或含碳添加剂发生反应，导致碳化硅的形成。可能的烧结工艺可以在1200℃至1450℃的温度下发生。通过这种方式，可以形成非常高质量的矿物泡沫。例如，这可以满足甚至超过对泡沫玻璃(成形的玻璃)等隔绝材料的要求。
上述热解处理的温度范围适合于诱导碳与纤维球的纤维融合，形成纤维增强的精制再循环隔绝材料。
优选在步骤S2中加入发泡剂作为添加剂，从而形成纤维增强碳泡沫。例如，这通过发泡剂产生气泡发生，其中存在例如氢气，其在短时间内扩散出去，从而形成闭孔纤维增强碳泡沫。由此产生了上述与发泡剂有关的优点，即再循环隔绝材料，由于其密度低而相对较轻，并具有良好的隔绝性能。
在本发明的另一方面，上述目的是通过再循环隔绝棉的方法实现的。
根据本发明的方法包括根据本发明的第一方面的方法。这种再循环隔绝棉的方法可以通过将单个纤维和小纤维束加入到制造隔绝棉的常规方法中，再循环切碎隔绝棉的另一部分，即含有单个纤维和小纤维束的部分。因此，待处理的隔绝棉的处理成本和对环境的影响都降低了。
根据本发明的第三个方面，上述目的是通过根据本发明的加工隔绝棉的设备来实现的。
根据本发明的加工隔绝棉的设备包括筒、布置在筒的下部区域的工具组、驱动筒和工具组彼此相对旋转的驱动器、封闭筒的壳体、抽吸装置以及致动元件。
其特征在于，筒的至少一个外壁有开口，因此筒的外表面和壳体的内表面之间的中间空间通过该开口与筒的内部相连，其中致动元件的位置决定有多少材料可以通过开口，并且其中抽吸装置被设置为排出位于中间空间的材料。
根据本发明的设备，可以粉碎待再循环的隔绝棉，从而可以进一步加工成再循环隔绝材料和/或进料到生产隔绝棉的常规方法。因此，其有助于减少在填埋场处理的隔绝棉，从而降低隔绝棉的处理成本和由于填埋隔绝棉而产生的环境影响。
例如，根据本发明的设备可以用于在步骤S1中用于根据本发明的第一方面生产再循环隔绝材料的方法，以便粉碎待再循环的隔绝棉。该设备可适用于将隔绝棉粉碎成引入中提到的三种不同的部分，即第一部分优选占总量的5％至25％，其可包括灰尘和颗粒、第二部分优选占总量的30％至45％，其可包括单个纤维和纤维束以及第三部分优选占总量的35％至60％，其可包括纤维球。
根据本发明的设备优选设置为以可以去除不同的部分，如上述三种部分的方式加工隔绝棉。为了粉碎隔绝棉，该设备包括工具组，其包括至少一个工具。例如，工具组可以是配备有工具的工作轴或圆盘。工具组优选能与筒的内部空间接合，或者能伸出到筒内。
在一种可能的配置中，工具组包括选自耙子、杆、切割工具、摩擦体、梯形、梳子、搅拌器，特别是球形搅拌器，或其组合中的至少一个工具。所有这些工具都适用于粉碎隔绝棉，并将其分解成若干部分，例如上述三种部分。纤维可以用上述工具进行磨削。钝化的工具在这里使用是有利的，例如杆、梯形或搅拌器的形式。
例如，钝刀状切割工具是非常合适的，因为与使用锋利的切割刃相比，进料到筒的隔绝棉不会以不期望的方式被过度粉碎。这意味着可以产生更少的灰尘和颗粒，且可以增加可用于新的再循环隔绝棉的材料部分的比例。包含在工具组中的搅拌器能够更好地打碎筒中的材料残留物，并将其带入材料流中。
由于工具组被布置在筒的下部区域，筒中的材料，诸如隔绝棉或已经被粉碎的隔绝棉，由于重力的作用，以纤维、球、束等形式落在工具组的方向。此外，筒中产生的材料流，例如来自隔绝棉或已经被粉碎的隔绝棉材料流，可以使工具组能够抓取材料。由驱动器产生的筒和工具组之间的相对运动优选使筒内产生中心的，特别是椭圆形的材料流。可以适当地使用圆柱体形式的筒来实现所需的材料流。
在本发明的后续发展中，该设备还可以包括内筒壁工具组，该工具组被布置在筒的内筒壁上或邻近内筒壁的地方。通过这种方式，可以更有效地将待再循环的隔绝棉分离成若干部分，例如上述的三部分。设置在筒壁上的工具组优选包括选自耙子、杆、梳子、切割工具、摩擦体、梯形和搅拌器中的一个或多个工具，优选为球形搅拌器。
原则上，可以想象，开口设置在筒的侧表面上，在其外表面或内表面上设置致动元件，以便通过致动元件的定位来确定材料可以通过的开口的开口区域。诸如隔绝棉或已经被粉碎的隔绝棉等材料，其尺寸适于通过开口，因此可以离开筒的内部，并可以通过抽吸装置从中间空间移除。通过这种方式，可以避免停止设备以从筒中移除材料。
特别有利的是，在设备运行过程中，即当工具组和筒之间有相对运动时，可以改变致动元件，以便可以从筒中一个接一个地取出不同的部分。也有可能将纤维球特定地收集在筒中排列的片段上，并在设备处于静止状态时将其移除。悬浮物，如小颗粒和灰尘，也有可能被直接从筒上逆着重力方向排出，例如通过抽吸装置。
不言而喻，为了实现材料的流动，例如中心的、特别是椭圆的材料流动，筒的中心区域是空的，即在这个区域不设置片段和工具组。
根据本发明的第四个方面，提供了可用作隔绝材料的纤维增强泡沫。根据本发明的纤维增强泡沫包括泡沫和嵌入泡沫中的纤维。
可以通过例如本发明第一方面所述的方法来生产根据本发明的纤维增强泡沫。它可以用作隔绝材料，其特点是自重很低，静态负荷能力强。
纤维增强泡沫可以在热解处理工艺中，例如在高温工艺中，由于热解碳在纤维球上的积累而产生。一般来说，所有的添加剂、附加物质、填料和填充剂都将转化为热解碳。优选将部分产生的碳或来自添加剂和粘合剂的热解碳与所含的纤维结构进行涂覆或融合。可以生产出具有纤维增强孔壁的泡沫。有机粘合剂或添加剂，例如淀粉，由于其爆米花效应，在这个工艺中会发泡。因此，这些泡沫可以沉积在纤维或有空腔的纤维球上。
如果在步骤S2中加入淀粉作为添加剂，它可以在热解处理过程中发泡，其中在形成碳元素之前，水会分裂，产生水蒸气。通过上述爆米花效应，在使用淀粉时可以省去后续的发泡剂。天然或改性淀粉可以以固体或溶解形式使用。
如果热解处理是在低于玻璃纤维织物或铝箔的熔化温度下进行的，那么在热解处理之前，热压后生产的压制再循环隔绝板可以在一侧或两侧设置有玻璃纤维织物或铝箔。
通过在步骤S2中加入导电碳纤维或金属纤维，再循环隔绝材料可以屏蔽电磁波，也就是所谓的电雾。
例如，由于其芳香结构，木质素产生的热解碳比例特别高，很容易积聚在纤维或纤维球上，并能与它们融合形成材料。例如，糖和木质素在热解处理前融化，并封装纤维球的纤维，从而使最终产物具有更好的强度。
为了防潮，热解碳可以加入水玻璃，例如改性水玻璃。
在本发明的另一实施方式中，通过热解处理精制的再循环隔绝材料可以设置有粉末涂覆/炉灶搪瓷饰面或陶瓷上釉，从而提高材料的耐候性和/或视觉外观。
附图说明
下面将根据实施方式，参照附图对本发明进行更详细的说明。附图中：
图1是生产再循环隔绝材料的方法的流程图。
图2是由粉碎的玻璃棉(图2a)和粉碎的岩棉(图2b)制成的纤维球集合的俯视图。
图3是加工隔绝材料的设备的示意图。
图4表示可以用于图3所示设备的工具组。
图5表示包含搅拌器的工具组，其可以用于图3所示的设备。
图6表示通过纤维增强泡沫的横截面图。
具体实施方式
图1是从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法的流程图，其包括根据本发明的步骤S1至S4。图1中用实线画出的方法步骤和产物是从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法所需要的方法步骤和产物，而用虚线画出的产物是可选的。
根据本发明，隔绝棉在步骤S1中被粉碎，以获得包括纤维球20的第一中间物。
图2a和2b中可以看出由岩棉或玻璃棉制成的纤维球20的实例。所示纤维球的最大范围为0.1cm至1cm。以附图标记21为例，显示了由最大范围为2mm的玻璃棉制成的纤维球，以及以附图标记23为例，显示了由最大长度为5mm的岩棉制成的纤维球。
在步骤S2中，粘合剂被添加至第一中间物，以得到第二中间物。此外，在步骤S2中可以加入添加剂，诸如发泡剂、木屑、天然纤维和/或合成纤维、水、含碳添加剂、石灰(优选熟石灰)或泡沫玻璃颗粒。一方面，可以通过以所需形式堆积第一中间物来添加粘合剂和可选的一种或多种添加剂，然后将粘合剂和可选的一种或多种添加剂浇注在第一中间物上/浸润第一中间物。另一方面，第一中间物、粘合剂和可选的一种或多种添加剂可以被混合，然后形成所需形状。
在后续的步骤S3中，第二中间物被热压成所需形状，以获得第三中间物，然后第三中间物在步骤S4中固化，以形成再循环隔绝材料。在最简单的情况下，固化可以是冷却和/或干燥。在冷却和/或干燥之后，再循环隔绝材料就可以投入市场了。
然而，为了获得具有高耐火性的再循环隔绝材料，可以选择固化步骤，该步骤另外地或备选地包括热解处理。此外，精制的再循环隔绝材料的防潮性和防霉菌/真菌性也得到提高，因此可以确保在精制的再循环隔绝材料中不再存在真菌或霉菌侵染所必需的有机材料。
下面将更详细地描述根据本发明的实施方式生产纤维质再循环隔绝材料的可能方法。作为起始材料，在步骤S1中，可以将岩棉形式的隔绝棉粉碎，以获得65％至90％的纤维球和10％至35％的灰尘和颗粒作为第一中间物。在步骤S2中，水玻璃，例如低钠水玻璃，以及可能的水玻璃硬化剂可以作为粘合剂添加到第一中间物，以获得第二中间物，其中粘合剂可以根据上述两种选择中的一个来添加。一方面，可以通过以所需形式堆积第一中间物来添加粘合剂和可选的一种或多种添加剂，然后将粘合剂和可选的一种或多种添加剂浇注在第一中间物上/浸润第一中间物；另一方面，第一中间物、粘合剂和可选的一种或多种添加剂可以被混合，然后形成所需形状。
如前所述，在步骤S2中，除了粘合剂之外，还可以加入添加剂。根据前述两种选择，添加可以与粘合剂一起进行。可行的添加剂是无机添加剂，例如泡沫玻璃颗粒，通过它可以提高再循环隔绝材料的隔热性和压力稳定性。
然后在步骤S3中，在50℃至180℃的温度和0.05巴至5巴(0.05kg/cm2至5kg/cm2)的压力下，可以热压第二中间物，以获得第三中间物。优选地，步骤S3中的温度为80℃至180℃，以提高材料的防水性并减少工艺的循环时间。通过这种方式，例如可以得到厚度为2mm至15mm或更大的板形式的再循环隔绝材料。
在步骤S4之后，第三中间物可以通过冷却固化，可以生产出适合外部使用的耐候再循环隔绝材料。
代替冷却和/或干燥，固化还可以通过热解处理来进行，其中通过热解处理固化的再循环隔绝材料也被指定为精制再循环隔绝材料。精制可以得到非常高质量的矿物纤维质再循环隔绝材料，其具有非常好的耐火性，F30、F60(根据DIN 4102-2耐火等级)，并且可以用于，例如，对窗户、门或墙的隔绝。通过这种方式，可以得到厚度为2mm至15mm或更大的板形式的再循环隔绝材料。
下面将更详细地描述根据本发明的实施方式生产纤维质再循环隔绝材料的备选方法。为此，可以用玻璃棉作为步骤S1中待粉碎的隔绝棉的起始材料。第一中间物可包含65％至90％的纤维球以及从隔绝棉粉碎得到的10％至35％的灰尘和颗粒。在步骤S2中待加入的粘合剂可以是有机的，诸如有机粉末、有机树脂，或可再生资源，诸如淀粉、木质素，或糖类，诸如右旋糖、麦芽糖、葡萄糖等。
可能的粘合剂可以是粉状物质的形式，且可以与第一中间物混合，使其粘附在纤维上。备选地，粘合剂也可以作为液体溶液使用。如上所述，粘合剂可以通过两种不同的方式添加到第一中间物中。一方面，可以通过以所需形式堆积第一中间物来添加粘合剂和可选的一种或多种添加剂，然后将粘合剂和可选的一种或多种添加剂浇注在第一中间物上/浸润第一中间物。另一方面，第一中间物、粘合剂和可选的一种或多种添加剂可以被混合，然后形成所需形状。
此外，该第一中间物可以与其他添加剂混合，例如含碳添加剂和可再生原料，诸如淀粉、木质素、糖，如果这些添加剂未存在于粘合剂中的话。含碳添加剂也可以是填料和填充剂，诸如锯屑、稻草或其他廉价的可再生或合成原料。
然后，包含粘合剂和可选的一种或多种添加剂的第二中间物可以在步骤S3中热压以形成第三中间物，然后第三中间物在步骤S4中冷却，以形成再循环隔绝材料。如果不需要增加耐火性，以这种方式获得的再循环隔绝材料已经可以作为隔绝材料使用。
此外，还可以通过排除氧气焦化来进一步精制再循环隔绝材料。这可以在温度为600℃至900℃的炉子里进行。碳可以与纤维融合，形成纤维增强碳泡沫。如果在步骤S2中也加入发泡剂，例如铝粉，使其包括在第二中间物中，那么由此形成的充满氢气的气泡会促进泡沫结构，形成闭孔碳泡沫，其中氢气会在很短的时间内从碳泡沫的内部扩散出来。
在步骤S1中被粉碎的隔绝棉组合，根据其类型、所选粘合剂、第二中间物的粘稠度和该方法的可能参数，在下表中概述。此外，该表显示了再循环隔绝材料的可能用途，其中步骤S4中的固化只能通过冷却进行，即不进行热解处理，且也显示了通过热解处理可以实现的精制。表中显示的待粉碎的隔绝棉的类型有：类型1：制造隔绝棉的生产废料和/或新隔绝棉的施工场地下脚料；类型2：有RAL质量标志的废料棉；类型3：1998年以前没有RAL质量标志的对健康有害的废料棉。使用的缩写“o/a”代表“或/和”。
也可以在步骤S2中加入下述的、视为能够独立保护的耐火木质材料。耐火木质材料包括：木条，例如，木条厚度为1mm至10mm，宽度为1mm至50mm，长度为500mm至4,000mm，可选地刺破木条；隔绝棉纤维和粘合剂，该粘合剂可选地通过刺破结构渗透到木条，并浸渍木条，其中，粘合剂选自无机水玻璃、无机水玻璃规格、有机树脂如尿素、三聚氰胺或苯酚，以及阻燃添加剂如沉淀剂或酸或酸性硬化剂中的一种或多种。木条优选劈开的或/和优选有不平整表面。
耐火木质材料优选由废料木材、受损云杉木或杨树类木材制成，原则上任何木材都可以，也可以是柳木或桦木，例如也可以是受损的木材和风吹的木材。加工木条可以通过劈开方式进行。作为碎片出现的木条可以被干燥并优选浸渍在耐火粘合剂中。粘合剂干燥后，木条就可以使用了。阻燃剂是，例如，沉淀剂、酸或酸性硬化剂。
下面将介绍在步骤S2中，添加耐火木质材料到纤维浆中，其中优选考虑岩棉作为隔绝棉和无机粘合剂。通过这种方式，可以生产出均质的、全体积的复合纤维体，该纤维体没有缺陷或空隙或/和缝隙，其包含纤维浆和耐火木质材料。
耐火木质材料可以成型地放置，例如在纵向上系统地排列，其中耐火木质材料在不同方向上的排列也同样是可能的，例如为了增加横向和纵向的拉伸强度。对角插入以改善静态性能也是可能的。
耐火木质材料可以分层铺设，其中每一层都可以浇灌纤维浆。一层的厚度可以是0.1mm到2mm。这里可以稍微过量使用，以封闭木质材料的所有空隙，即木条之间的间隙。另一特点是压制模板或压制模型的形状(例如，约20cm-60cm宽，约20cm-60cm高，300cm-1200cm长)，这些都有出口开口(例如，孔(6mm至15mm)，以便多余的纤维粘合剂纸浆可以排出。
例如，所有需要的层中，每一层都有纤维浆的中间层，可以填入总尺寸为宽约20cm至约60cm，高约20cm至约60cm，长度至少300cm至约1200cm的压制模板。在高压，例如2巴到8巴，即2kg/cm2到8kg/cm2，温度为80°到180°下，模板可以进行封闭和压制。模板可以形成为使得这样形成一个侧块和上滑块，以便滑动。因此，待压制材料可以从上面和一侧承受相对线压力，这导致成品材料，即再循环隔绝材料的优化和均质压缩。硬化可以通过冷却来进行。
通过高压(部分补偿了木片的不均匀性)、硬化粘合剂的温度以及非常稳定的纤维增强胶接的组合，可以得到再循环隔绝材料，其耐火等级至少为B1，可能为A2(根据EN13501-1和DIN 4102-1)。
纤维浆对生产再循环隔绝材料的工艺可能是有利的。所有的空隙和空腔都可以被填充，以便避免材料中的毛细作用。纤维浆可以完全固化，并可以填充所有的空腔。过量的纤维浆可以通过压制模板内置的压力阀排出。硬化的纤维浆可以取代常规胶接。然而，由于纤维的内部稳定性，其可比传统胶接厚得多，而不会失去内聚力或负荷能力。在完成的表面设计中，可以创造出新的、视觉上非常有吸引力的再循环木质隔绝棉材料的形象。其可以划分为防火等级B1，或可能为A2，(根据EN 13501-1和DIN 4102-1)。
图3是加工隔绝材料(如矿物隔绝棉)的设备的示意图。该设备一般用30表示，包括筒32，布置在筒32下部区域的工具组34，驱动筒32和工具组34彼此相对旋转的驱动器(未示出)，封闭筒32的壳体36，未示出的抽吸装置，以及致动元件38。在图示的实施方式中，工具组34安装在圆盘40上，圆盘40如箭头41所示相对于筒旋转。备选地，也可以由驱动器驱动筒32，而工具组34则保持静止。
由于筒32和工具组34的相对运动，位于筒32中的隔绝棉等材料可以跟随可以在筒32中集中运行的确定的材料流39。通过这种方式，位于筒中的材料被引导到筒32的内筒壁上和工具组34。如果材料流39是椭圆材料流39，这甚至可以更有利地实现。
筒32的外壁可以有开口42，在本案例中，该开口仅在筒32的侧表面示意性地示出。开口42的设计是为了使位于筒32中的材料能够通过它移动，以便能够进入筒32的外表面和壳体36的内表面之间的中间空间44。例如，开口42可有三种开口状态，其对应于隔绝棉粉碎过程中产生的三个部分。例如，第一开口区可以是筛子的形式，只有灰尘和颗粒可以通过筛子；第二开口区可以有比筛子的孔眼大的第一孔隙，以便让单个纤维和小纤维束通过；以及第三开口区可以有比第一孔隙大的第二孔隙，以便纤维球可以通过。此外，还可以有开口区，其面积大到可以引入未粉碎的隔绝棉。
例如，致动元件38可以用来改变开口42的开口面积，以便根据致动元件的位置，有至少两个不同开口区。图3所示的实施方式中，致动元件38是圆柱体38，其与筒32的外表面紧密贴合，并有各种孔眼，如槽、格、和椭圆形孔，可用作筛子、第一孔隙和第二孔隙。根据密合圆柱体38相对于筒32的开口42的位置，开口42可以对应于密合圆柱体38中的一个孔眼。
可以理解的是，筒32有多个开口42，且密合圆柱体38有相应数量的孔眼。例如，板金属材料是生产密合圆柱体38的可能材料，因为它可以很容易地适应筒32的形状。
相反，筒32也可以有带有各种孔眼的开口，诸如槽、格、椭圆形孔，可以作为筛子、第一孔隙和第二孔隙，且这些可以根据需要由致动元件38打开或关闭。
通过开口42离开筒的材料可以进入中间空间44。例如，筒的外面和壳体的内面之间的距离为50mm到100mm。因此，足够的材料可以积聚在中间空间44中，并可以通过抽吸装置(未示出)从中移走。过滤器、筛子和/或空气分级器可以连接到抽吸装置，以便能够更好地将材料分成适当的部分，供进一步加工。
图4中示出了可能的工具组34，例如可用于图3所示的设备30。其优选包括两个切割工具46，它们的切割刃在旋转方向上对齐。在图4中，工具组34被布置在例如圆盘40上，如箭头41所示，该圆盘可以相对于筒32旋转。
图5a、5b和5c中分别以正视图、侧视图和俯视图示出了另一个可能的工具组34，例如可用于图3所示的设备30。这可以包含至少一个球形搅拌器50，底座52和连接球形搅拌器50和底座52的轴54。球形搅拌器50可以有开口56，这些开口可以形成如图5a和5b所示的半球形，或可以形成其他形状，如金字塔形。球形搅拌器50的直径可以是约30mm，例如25mm到35mm，以确保有效地加工隔绝棉。轴54可以有50mm到150mm的长度，其中长度的确定一方面是为了避免材料积聚，另一方面是为了实现稳定的附接。为了增加轴50的稳定性，例如，还可以提供焊接在轴上的加固件58，如图5b所示。不言而喻，这组工具可以布置在设备30的圆盘40上。图6中示出了纤维增强泡沫的实例。该图中可以看到被纤维增强泡沫覆盖的纤维球20。所示出的纤维增强泡沫在横截面上有近似圆形形状，但也可以有任何其他的横截面形状，诸如矩形或三角形。例如，从图6中还可以看出，在纤维球20之间，纤维增强泡沫有中间区域48，中间区域48是空腔48。
该设备也可以有喷嘴，设置成将液体，例如粘合剂或添加剂，喷到位于筒中的材料上，例如喷到已经粉碎或将要粉碎的隔绝棉上。
当设备用于类型3隔绝棉时，即使用没有RAL质量标志的对健康有害的废料棉时，系统可以被封装起来。
Claims (20)
1.一种从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，包括以下步骤：
S1：粉碎隔绝棉，以提供包含纤维球(20)的第一中间物；
S2：添加粘合剂到第一中间物，以提供第二中间物；
S3：将第二中间物热压成所需形状，以获得第三中间物；以及
S4：固化第三中间物，以获得所述再循环隔绝材料。
2.根据权利要求1所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中：
待粉碎的所述隔绝棉是岩棉，且所述粘合剂是无机粘合剂，尤其包括水玻璃，
或
待粉碎的所述隔绝棉是玻璃棉，且所述粘合剂是有机粘合剂，尤其包括粉末、尿素、树脂、淀粉、木质素和糖中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，在步骤S2中还添加发泡剂。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，在步骤S2中还添加木屑。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，在步骤S3中，所述第二中间物在50℃至180℃的温度和0.05巴至5.0巴的压力下被热压。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，在步骤S4中，所述固化包括所述第三中间物的热解处理，以形成所述再循环隔绝材料。
7.根据权利要求6所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，所述热解处理是在400℃至1450℃的温度下排除氧气进行的。
8.根据权利要求6所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，所述热解处理是在1200℃至1450℃的温度下进行的烧结工艺。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的从隔绝棉生产再循环隔绝材料的方法，其中，在所述热解处理之前，所述第三中间物设置有至少部分延伸到第三中间物内部的通道，或设置有在表面上延伸的凹陷型材。
10.一种再循环隔绝棉的方法，包括根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤S1中还获得纤维，并且其中所述纤维在生产隔绝棉的方法中被加工。
11.一种加工隔绝棉的设备(30)，包括：
-筒(32)；
-布置在筒(32)的下部区域的工具组(34)；
-驱动筒(32)和工具组(34)相对于彼此旋转的驱动器；
-封闭筒(32)的壳体(36)；
-抽吸装置；以及
-致动元件(38)，
其特征在于，
-所述筒(32)的至少一个外壁具有开口(42)，以便所述筒(32)的外面和所述壳体(36)的内面之间的中间空间(44)通过所述开口(42)与所述筒(32)的内部相连,
-其中，所述致动元件(38)的位置决定了有多少材料可以通过所述开口(42)，以及
-其中，所述抽吸装置被设置为排出位于所述中间空间(44)中的材料。
12.根据权利要求11所述的加工隔绝棉的设备(30)，其中，所述工具组(34)包括选自耙子、杆、切割工具、摩擦体、梯形、梳子、搅拌器或其组合中的至少一个工具(46)。
13.根据权利要求11或12所述的加工隔绝棉的设备(30)，其中，所述设备(30)还包括内筒壁工具组，所述内筒壁工具组被布置在筒(32)的内筒壁上或邻近筒(32)的内筒壁的地方。
14.根据权利要求13所述的加工隔绝棉的设备(30)，其中，所述开口(42)布置在所述筒(32)的侧表面上，在所述筒(32)的外面或内侧布置所述致动元件(38)，以便通过所述致动元件的位置来确定材料可以通过的开口(42)的开口区域。
15.一种纤维增强泡沫，包括泡沫和嵌入泡沫中的纤维。
16.一种耐火木质材料，包括：
-木条，优选地，所述木条的厚度为1mm至10mm，宽度为1mm至50mm，长度为500mm至4000mm，并且可能被刺破；
-隔绝棉纤维；
-浸渍木条的粘合剂；
-其中，所述粘合剂选自无机水玻璃、无机水玻璃规格、有机树脂如尿素、三聚氰胺或苯酚，以及阻燃添加剂如沉淀剂或酸或酸性硬化剂中的一种或多种。
17.根据权利要求16所述的耐火木质材料，其中，多个带有所述纤维和所述粘合剂的木条被压制在一起或/和胶合在一起，以形成型材。
18.一种生产耐火木质材料的方法，包括以下步骤：
-提供木条，优选地，所述木条的厚度为1mm至10mm，宽度为1mm至50mm，长度为500mm至4000mm；
-可选地刺破所述木条；
-添加隔绝棉纤维；以及
-用液态粘合剂浸渍木条，所述液态粘合剂选自无机水玻璃，无机水玻璃规格，有机树脂如尿素、三聚氰胺或苯酚，以及阻燃添加剂如沉淀剂或酸或酸性硬化剂中的一种或多种。
19.根据权利要求18所述的生产耐火木质材料的方法，其中，所述方法进一步包括：
-提供根据权利要求18生产的多个木条，
-可选地在多个木条上涂敷粘合剂，以及
-将多个木条和隔绝棉纤维压制在一起。
20.根据权利要求16所述的耐火木质材料或根据权利要求18所述的方法，其中，所述木条由废料木材、云杉木，优选被树皮甲虫破坏的云杉木，或/和杨树类木材或/和桦木或/和柳木制成。
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