DE102013111017A1 - Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Erzeugnisses - Google Patents

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    • B28C5/38Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions wherein the mixing is effected both by the action of a fluid and by directly-acting driven mechanical means, e.g. stirring means ; Producing cellular concrete
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Erzeugnisses mit folgenden Schritten: – Thermisch belastetes Fasermaterial wird soweit zerkleinert, dass Fasern mit einer vorgegebenen Maximallänge zur Verfügung gestellt werden; – Die zerkleinerten Fasern werden mit einem fließfähigen Bindemittel vermengt; – Das Gemenge aus Fasern und Bindemittel wird formgebend bearbeitet und anschließend getrocknet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Erzeugnisses gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Isoliermaterialien aus keramischen Fasern bestehen oftmals aus Al2O3 als Grundmaterial. Dieser Grundwerkstoff kann mit Zusatzstoffen wie Zirkon versehen sein. Die fließfähige keramische Masse wird durch Düsen gedrückt, so dass Wirrfasern entstehen. Diese Fasern werden zu Blöcken geformt. Diese Blöcke kommen als thermisch isolierende Erzeugnisse bei Temperaturen bis ca. 1430°C zum Einsatz.
  • Das Besondere bei den keramischen Fasern ist, dass sie maximal 3% schwinden. Dieser Werkstoff dehnt sich im Unterschied zu anderen Werkstoffen unter Temperaturenbelastungen so gut wie nicht aus. Damit es jedoch zu keiner Fugenbildung zwischen einander benachbarten Blöcken kommt, werden diese Faserblöcke bzw. Fasermatten als sogenannte Module aus keramischen Fasern mehrlagig überlappend verlegt. Diese Module kommen z.B. innerhalb von Öfen und Brennern zum Einsatz.
  • Während des laufenden Betriebs kristallisieren diejenigen keramischen Fasern, die der Hitzequelle zugewandt sind. Es bilden sich Knötchen, die mit dem Abluftstrom aus dem Ofen ausgetragen werden. Irgendwann ist das Isoliermaterial so weit zerfallen, dass es ausgetauscht werden muss, weil es keine hinreichende thermische Abschirmung mehr bietet. Zwar ist das keramische Fasermaterial teilweise oberflächlich kristallisiert, jedoch verbleibt ein großer Rest, der als Sondermüll entsorgt werden muss. Die Entsorgung ist aufwendig und kostenintensiv.
  • Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, diese Abfallmengen zu reduzieren.
  • Die Erfindung schlägt zur Lösung dieses Problems ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vor.
  • Die Unteransprüche betreffen zweckmäßige, nicht selbstverständliche Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Erzeugnisses sieht vor, thermisch belastendes Fasermaterial so weit zu zerkleinern, dass Fasern mit einer vorgegebenen Maximallänge zur Verfügung gestellt werden. In einem nachfolgenden Schritt werden die zerkleinerten Fasern mit einem Bindemittel vermengt. Das Gemenge aus Fasern und Bindemittel wird formgebend bearbeitet und anschließend getrocknet.
  • Wesentlicher Teil der Erfindung ist, dass thermisch belastetes Fasermaterial wieder verwendet wird. Hierbei handelt es sich um recycelte Fasern. Die thermische Belastung resultiert nicht aus einem vorherigen Erschmelzungsprozess, sondern aus dem tatsächlichen Einsatz der Fasern im praktischen Betrieb, sei es in einem Ofen oder Brenner oder auch im Bereich einer sonstigen Wärmequelle. Es geht bei der Erfindung maßgeblich darum, möglichst wenig Fasermaterial als Sondermüll entsorgen zu müssen. Mit der Erfindung ist es möglich, das Fasermaterial wieder zurück in den Produktionskreislauf zu bringen. Die Fasern werden hierzu gekürzt. Gewissermaßen werden die Fasern gehäckselt, das heißt in Stücke mit einer vorgegebenen Maximallänge aufgeteilt. Dadurch wird der spätere Formgebungsprozess erleichtert.
  • Die Fasern können durch Ihren Einsatz als Isoliermaterial mit verschiedenen Schadstoffen belastet sein, die beim Häckseln der Fasern als Staub freigesetzt werden. Die Erfindung sieht daher Maßnahmen vor, die eine Abgabe von Staub und Schadstoffen verhindert. Eine Maßnahme kann eine Absaugung sein, die unmittelbar beim Häckseln die Schadstoffe und den Faserstaub absaugt. Denkbar ist auch, Stäube und Schadstoffe zu binden, indem die Fasern befeuchtet werden.
  • Bei dem thermisch belastenden Fasermaterial handelt es sich insbesondere um künstlich hergestellte Mineralfasern, insbesondere um Fasermaterial aus dem Grundwerkstoff Al2O3. Das heißt, das Fasermaterial enthält wenigstens 50% Al2O3. Das Fasermaterial kann je nach Ausgangszustand die üblichen Zuschlagstoffe wie z.B. Zirkon beinhalten. Die Erfindung ist nicht auf Al2O3-haltige Werkstoffe beschränkt, sondern eignet sich für alle künstlichen Mineralfasern (KMF), d.h. Keramikfasern bzw. Hochtemperaturglasfasern. Übergreifend kann auch von Hochtemperaturwolle gesprochen werden, wobei dieser Begriff sowohl amorphe Wolle als auch kristalline Wolle und somit Aluminiumsilikatwolle (ASW), Alcaline-Earth-Silicate-Wool (AESW) und polykristalline Wolle (PCW) mit einem Al2O3-Gehalt > 70 Gew.-% erfasst.
  • Nach dem Zerkleinern der Fasern werden diese mit einem fließfähigen Bindemittel vermengt. Das Bindemittel kann organische Bestandteile enthalten, wie z.B. Stärke. Es können auch anorganische Bindemittel, das heißt solche, die nicht auf Kohlenstoff basieren, zum Einsatz kommen. Im Ergebnis ergibt sich eine teigige und somit formbare Masse, welche die thermisch belasteten, gehäckselten Faserbestandteile beinhaltet.
  • Die Erfindung schließt nicht aus, dass weiteres Fasermaterial mit dem thermisch belasteten Fasermaterial vermengt wird, nämlich solches, das gerade noch nicht thermisch belastet worden ist. Dadurch können Verschnittreste, die bei der individuellen Anpassung der sogenannten Module an eine bestimmte Ofengeometrie anfallen, weiter verwertet werden und müssen nicht entsorgt werden. Das bedeutet, dass die lose Faserwolle, aus thermisch belastetem Material oder auch aus nicht thermisch belastetem Fasermaterial insgesamt zerkleinert und mit dem Bindemittel versehen wird. Dadurch wird nahezu das gesamte Fasermaterial in den Verwertungskreislauf zurückgeführt.
  • Es ist im Rahmen der Erfindung auch möglich, das Gemenge aus Fasern und Bindemitteln mit Poren zu versehen, z.B. indem das Gemenge aufgeschäumt wird, so dass sich eine offenzellige oder geschlossenzellige Struktur ergibt. Treibmittel und Porenbildner als Zuschlagstoffe zu dem Bindemittel können die Porenbildung unterstützen. Ein mechanisches Verfahren zur Porenbildung ist das Einblasen von Luft in das Gemenge. Das Gemenge kann gerührt werden, um Lufteinschlüsse zu schaffen und um sie gleichmäßig zu verteilen. Die Lufteinschlüsse tragen dazu bei, die thermisch isolierende Wirkung des fertigen Erzeugnisses zu erhöhen.
  • Die Formgebung erfolgt insbesondere im Strangpressverfahren. Grundsätzlich bietet es sich an, das Gemenge aus Fasern und Bindemittel in Form eines Stranges zu verarbeiten, sei es, dass der Strang durch eine Form gepresst wird, oder aber von sich aus in eine Form fließt. Nach dem Trocknen kann der so hergestellte Strang in kleinere Einheiten unterteilt werden. Das Strangpressverfahren hat den Vorteil, dass Stoßkanten in Z-Form bzw. Z-Z-Form herstellt werden können, so dass benachbarte Stränge bzw. Module dicht miteinander gefügt werden können.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können frei wählbare, den Anforderungen entsprechende Modulgrößen und Modulformen ohne Lagenbildung hergestellt werden. Gleichzeitig bleibt die Schrumpfung, der thermisch isolierenden Auskleidung auch in einem Temperaturbereich über 1000°C gering. Passgenaue Module ermöglichen den schnelleren Austausch verschlissener thermischer Isolierungen. Dies führt mithin zu kürzeren Stillstandszeiten.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass Rohrstoffressourcen geschont werden. Die Erfindung trägt dazu bei, die Emissionen und den Energieverbrauch, der mit der Verarbeitung der Rohstoffe in der ersten Verwendung verbunden ist, zu vermindern.
  • Es muss kein Sondermüll entsorgt werden. Im Gegenteil: Sondermüll kann einer neuen Verwendung zugeführt werden.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Herstellung eines thermisch isolierenden Erzeugnisses mit folgenden Schritten: – Thermisch belastetes Fasermaterial wird soweit zerkleinert, dass Fasern mit einer vorgegebenen Maximallänge zur Verfügung gestellt werden; – Die zerkleinerten Fasern werden mit einem fließfähigen Bindemittel vermengt; – Das Gemenge aus Fasern und Bindemittel wird formgebend bearbeitet und anschließend getrocknet
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zerkleinern anfallende Stäube und Schwebestoffe abgesaugt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermisch belastete Fasermaterial aus dem Grundwerkstoff Al2O3 besteht.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge aus Fasern und Bindemittel zur Erhöhung des Anteils an Lufteinschlüssen mechanisch aufgerührt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in das Gemenge aus Fasern und Bindemittel zur Erhöhung des Anteils an Lufteinschlüssen Luft eingeblasen wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemenge aus Fasern und Bindemittel im Strangpressverfahren formgebend bearbeitet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemenge aus thermisch belasteten Fasermaterial und Bindemittel vor der formgebenden Bearbeitung thermisch nicht belastetes Fasermaterial zugegeben wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Bindemittel organische Bestandteile zugegeben werden.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als organischer Bestandteil Stärke zugegeben wird.
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CN107053431A (zh) * 2017-03-21 2017-08-18 宣城万佳建材股份有限公司 一种高强度、防火防水纸面石膏板及其制备工艺

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