DE102020116219B3 - Process for the production of basalt fibers or glass fibers - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Basaltfasern oder Glasfasern, wobei in einem ersten Prozess (P1) aus einem Basaltmaterial oder Glasmaterial Pellets (P) und/oder Fritten (F) mit einem Anteil mindestens eines Additivs hergestellt werden, wobei in einem zweiten Prozess (P2) ein Granulat (G) des Basaltmaterials oder Glasmaterials und die Pellets (P) und/oder Fritten (F) homogen in einem Remeltprozess zu einer Schmelze aufgeschmolzen werden, wobei aus der Schmelze Basaltfasern bzw. Glasfasern gezogen werden, wobei als Additiv ein antimikrobielles und/oder antivirales und/oder fungizides Additiv verwendet wird, wobei im ersten Prozess (P1) ein Granulat (G) aus dem Basaltmaterial oder Glasmaterial mit einem Substrat (K) des mindestens einen Additivs zusammengeführt und zu einer ersten Schmelze (S1) aufgeschmolzen wird, aus der die Pellets (P) und/oder Fritten (F) hergestellt werden, wobei im zweiten Prozess (P2) eine Menge Granulat (G) aus dem Basaltmaterial oder Glasmaterial mit einer Menge der im ersten Prozess (P1) hergestellten Pellets (P) und/oder Fritten (F) dem Remeltprozess zugeführt und zu einer zweiten Schmelze aufgeschmolzen wird. The invention relates to a method for producing basalt fibers or glass fibers, wherein in a first process (P1) pellets (P) and / or frits (F) with a proportion of at least one additive are produced from a basalt material or glass material, in a second process (P2) a granulate (G) of the basalt material or glass material and the pellets (P) and / or frits (F) are melted homogeneously in a remelting process to form a melt, basalt fibers or glass fibers being drawn from the melt, with an additive antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive is used, wherein in the first process (P1) a granulate (G) from the basalt material or glass material is brought together with a substrate (K) of the at least one additive and melted to form a first melt (S1) from which the pellets (P) and / or frits (F) are made, whereby in the second process (P2) a quantity of granules (G) from the basalt material or glass material with a quantity of the pellets (P) and / or frits (F) produced in the first process (P1) is fed to the remelting process and melted to a second melt.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Basaltfasern oder Glasfasern.The invention relates to a method for producing basalt fibers or glass fibers.
Die
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Herstellung von Basaltfasern oder Glasfasern anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method for producing basalt fibers or glass fibers.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The object is achieved according to the invention by a method having the features of claim 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous refinements of the invention are the subject matter of the subclaims.
Prozentangaben sind im Folgenden als Masse-% zu verstehen.Percentages are to be understood in the following as% by mass.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Basaltfasern oder Glasfasern werden in einem ersten Prozess aus einem Basaltmaterial oder Glasmaterial Pellets und/oder Fritten mit einem Anteil mindestens eines antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs, beispielsweise Kupfer, Silber, Zink, Blei oder Titan, hergestellt, wobei in einem zweiten Prozess ein Granulat des Basaltmaterials oder Glasmaterials und die Pellets und/oder Fritten homogen in einem Remeltprozess (auch Indirectmelt-Prozess genannt) zu einer Schmelze aufgeschmolzen werden, wobei aus der Schmelze Basaltfasern bzw. Glasfasern gezogen werden. Weitere Additive können im ersten Prozess zur Verminderung der Kristallisationsneigung und damit zur Verbesserung der Temperaturbeständigkeit vorgesehen sein.In a method according to the invention for producing basalt fibers or glass fibers, in a first process from a basalt material or glass material, pellets and / or frits with a proportion of at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive, for example copper, silver, zinc, lead or Titanium, produced, whereby in a second process granules of the basalt material or glass material and the pellets and / or frits are melted homogeneously in a remelting process (also called indirect melt process) to form a melt, basalt fibers or glass fibers being drawn from the melt. Further additives can be provided in the first process to reduce the tendency to crystallize and thus to improve the temperature resistance.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine besonders hohe Homogenität der erhaltenen Basaltfasern bzw. Glasfasern erreicht, die wegen der stark unterschiedlichen Schmelztemperaturen des Basaltmaterials bzw. Glasmaterials und der Additive beim Directmeltverfahren nicht erzielbar sind. Ferner kann durch entsprechende Auswahl der Menge der Pellets und/oder Fritten, deren Anteil des Additivs jeweils bekannt ist, auch bei Basalt variierender Zusammensetzung aus unterschiedlichen Lagerstätten oder aus unterschiedlichen Orten innerhalb einer Lagerstätte eine gleichbleibende Qualität und Zusammensetzung der erhaltenen Basaltfasern sichergestellt werden. Insbesondere ist dazu die Zusammensetzung des jeweiligen Basaltrohstoffs einer Charge zu analysieren und die Menge der gegebenenfalls bereits vorproduzierten hinzuzusetzenden Pellets und/oder Fritten so zu wählen, dass sich die gewünschte Materialzusammensetzung der Basaltfasern ergibt.By means of the method according to the invention, a particularly high homogeneity of the basalt fibers or glass fibers obtained is achieved, which cannot be achieved in the directmelt method because of the greatly different melting temperatures of the basalt material or glass material and the additives. Furthermore, by appropriately selecting the amount of pellets and / or frits, the proportion of which is known in each case, of the additive, even with basalt of varying composition from different deposits or from different locations within a deposit, a constant quality and composition of the basalt fibers obtained can be ensured. In particular, the composition of the respective basalt raw material of a batch is to be analyzed and the amount of the possibly already pre-produced pellets and / or frits to be added must be selected so that the desired material composition of the basalt fibers results.
Erfindungsgemäß wird im ersten Prozess ein Granulat aus dem Basaltmaterial oder Glasmaterial mit einem Substrat des mindestens einen antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs, beispielsweise einem Kupfersubstrat, zusammengeführt und zu einer ersten Schmelze aufgeschmolzen, aus der die Pellets und/oder Fritten hergestellt werden.According to the invention, in the first process a granulate made of the basalt material or glass material is mixed with a substrate of the at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive, for example a copper substrate, brought together and melted to a first melt from which the pellets and / or frits are produced.
Erfindungsgemäß wird im zweiten Prozess eine Menge Granulat aus dem Basaltmaterial oder Glasmaterial mit einer Menge der im ersten Prozess hergestellten Pellets und/oder Fritten dem Remeltprozess zugeführt und zu einer zweiten Schmelze aufgeschmolzen. In einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel können auch die Pellets und/oder Fritten mit dem Additiv in der gewünschten Endkonzentration hergestellt sein, so dass ein Mischen mit dem Ursprungsgranulat nicht notwendig ist.According to the invention, in the second process, a quantity of granulate from the basalt material or glass material with a quantity of the pellets and / or frits produced in the first process is fed to the remelting process and melted to a second melt. In an example not according to the invention, the pellets and / or frits can also be produced with the additive in the desired final concentration, so that mixing with the original granulate is not necessary.
In einer Ausführungsform weist das Granulat eine Korngröße von 2 mm bis 5 mm auf.In one embodiment, the granules have a grain size of 2 mm to 5 mm.
In einer Ausführungsform ist das Substrat des mindestens einen antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs eine Salzlösung oder ein Pulver.In one embodiment, the substrate of the at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive is a salt solution or a powder.
In einer Ausführungsform werden im Remeltprozess das Granulat des Basaltmaterials oder Glasmaterials und die Pellets und/oder Fritten homogen in einem Dünnschichtschmelzer zu der Schmelze aufgeschmolzen, wobei die Schmelze in einem dritten Prozess einer Schmelzwanne zugeführt wird, aus der in einem vierten Prozess Basaltfasern gezogen werden.In one embodiment, the granulate of the basalt material or glass material and the pellets and / or frits are melted homogeneously in a thin-film melter to form the melt in the remelting process, the melt being fed in a third process to a melting tank from which basalt fibers are drawn in a fourth process.
In einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Basaltfasern oder Glasfasern wird ein Basaltmaterial oder Glasmaterial mit einem Anteil mindestens eines antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs homogenisiert und in einer Schmelzwanne aufgeschmolzen, wobei aus der Schmelze Basaltfasern oder Glasfasern gezogen werden.In a method not according to the invention for the production of basalt fibers or glass fibers, a basalt material or glass material with a proportion of at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive is homogenized and melted in a melting tank, basalt fibers or glass fibers being drawn from the melt.
In einer Ausführungsform wird Kupfer, Silber, Zink, Titan, Blei und/oder eine quaternäre Silanammoniumverbindung als das mindestens eine antimikrobielle und/oder antivirale und/oder fungizide Additiv verwendet.In one embodiment, copper, silver, zinc, titanium, lead and / or a quaternary silane ammonium compound is used as the at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive.
In einer Ausführungsform wird in der Schmelzwanne ein Bubbling durchgeführt, das heißt ein Einbringen von Gasblasen, um die Temperatur homogen zu verteilen und die Homogenität der Schmelze zu befördern.In one embodiment, bubbling is carried out in the melting tank, that is to say the introduction of gas bubbles in order to distribute the temperature homogeneously and to promote the homogeneity of the melt.
Es ist bekannt, für die Herstellung von Glasfasern die Rohstoffe als Gemenge in eine Schmelzwanne zu geben, wo sie durch Konvektion und/oder durch Bubbling (Gasblasen) homogenisiert werden. Bei Basaltmaterial ist das Aufschmelzen und Homogenisieren in der Schmelzwanne nicht analog möglich, da aufgrund der dunklen Farbe die Wärmestrahlung nicht tief genug in die Schmelze eindringen kann und damit die Gefahr inhomogener Schmelze besteht. Der Homogenisierungsprozess sollte also vorher und das Aufschmelzen mittels eines Dünnschichtschmelzers durchgeführt werden. Das Bubbling in der Schmelzwanne dient vornehmlich der homogenen Temperaturverteilung, befördert aber ebenso die Homogenität der Schmelze.It is known for the production of glass fibers to add the raw materials as a mixture to a melting tank, where they are homogenized by convection and / or by bubbling (gas bubbles). In the case of basalt material, melting and homogenizing in the melting tank is not possible in the same way, because the dark color means that the thermal radiation cannot penetrate deep enough into the melt and there is therefore a risk of inhomogeneous melt. The homogenization process should therefore be carried out beforehand and the melting should be carried out using a thin-film melter. The bubbling in the melting tank is primarily used for homogeneous temperature distribution, but also promotes the homogeneity of the melt.
Die Mengenverhältnisse von Basaltmaterial oder Glasmaterial und dem mindestens einen antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additiv können so gewählt werden, dass sich in den Basaltfasern oder Glasfasern ein Anteil des Additivs von 0,01% bis 10%, insbesondere 0,1% bis 5%, bevorzugt 0,5% bis 2%, ergibt. In einer Ausführungsform des Remeltverfahrens werden die Pellets und/oder Fritten mit einem solchen Anteil des mindestens einen antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs hergestellt und/oder deren Mengenverhältnis zum Granulat wird bei der Zuführung zum Remeltprozess so gewählt, dass sich in der Schmelze aus dem Remeltprozess ein Anteil des antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs von 0,01% bis 10%, insbesondere 0,1% bis 5%, bevorzugt 0,5% bis 2%, ergibt. Beispielsweise können die Pellets und/oder Fritten mit einem Kupferanteil von 4% hergestellt werden.The proportions of basalt material or glass material and the at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive can be selected so that the additive has a proportion of 0.01% to 10%, in particular 0.1%, in the basalt fibers or glass fibers. to 5%, preferably 0.5% to 2%. In one embodiment of the pelting process, the pellets and / or frits are produced with such a proportion of the at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive and / or their quantitative ratio to the granulate is selected when they are fed to the pelting process that the Melt from the remelting process results in a proportion of the antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive of 0.01% to 10%, in particular 0.1% to 5%, preferably 0.5% to 2%. For example, the pellets and / or frits can be produced with a copper content of 4%.
Beispielsweise können sieben Teile Granulat mit einem Teil Pellets und/oder Fritten dem Remeltprozess zugeführt werden.For example, seven parts of granulate with one part of pellets and / or frits can be fed to the remelting process.
In einer Ausführungsform werden die Fritten gemahlen und gesiebt, um eine definierte Größe zu erhalten.In one embodiment, the frits are ground and sieved to obtain a defined size.
In einer Ausführungsform werden das Granulat und die Pellets und/oder Fritten zunächst einem Mischprozess zugeführt und anschließend wird ein resultierendes Gemisch dem Remeltprozess zugeführt. Alternativ werden das Granulat und die Pellets und/oder Fritten dem Remeltprozess getrennt zugeführt.In one embodiment, the granulate and the pellets and / or frits are first fed to a mixing process and then a resulting mixture is fed to the pelting process. Alternatively, the granulate and the pellets and / or frits are fed separately to the remelting process.
In einer alternativen Ausführungsform kann während des Ziehens der Basaltfasern oder Glasfasern eine Schlichte aufgetragen werden, wobei die Schlichte mit mindestens einem antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additiv versehen ist oder wird.In an alternative embodiment, a size can be applied during the drawing of the basalt fibers or glass fibers, the size being or being provided with at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive.
In einer Ausführungsform wird Kupfer, Silber, Zink, Titan, Blei und/oder eine quaternäre Silanammoniumverbindung als das mindestens eine antimikrobielle und/oder antivirale und/oder fungizide Additiv verwendet.In one embodiment, copper, silver, zinc, titanium, lead and / or a quaternary silane ammonium compound is used as the at least one antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to drawings.
Darin zeigen:
-
1 einen schematischen Ablaufplan eines Verfahrens zur Herstellung von Basaltfasern, -
2 einen schematischen Ablaufplan eines Prozesses zur Herstellung von Fritten und/oder Pellets, und -
3 einen schematischen Ablaufplan eines Prozesses zum Aufschmelzen von Granulat und Pellets und/oder Fritten.
-
1 a schematic flow chart of a process for the production of basalt fibers, -
2 a schematic flow diagram of a process for the production of frits and / or pellets, and -
3 a schematic flow chart of a process for melting granules and pellets and / or frits.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference symbols in all figures.
Ein Pellet ist ein kleiner Körper aus verdichtetem Material, der unterschiedliche geometrische Formen aufweisen kann. Die Verdichtung kann auf unterschiedlichen Wegen erfolgen. Fritten sind ein Zwischenprodukt (Halbzeug) im Bereich der Mineralstoffverarbeitung (Glas, Keramik). Dabei werden Granulat/Pulvergemische oberflächlich geschmolzen, um nachgelagerte Prozesse besser beherrschen zu können oder spezifische Funktionen zu erzielen. Pellets werden nicht erhitzt, sondern gepresst. Basalt und das jeweilige antimikrobielle und/oder antivirale und/oder fungizide Additiv können unterschiedliche Schmelztemperaturen aufweisen. Der erste Prozess
In einem zweiten Prozess
In einem dritten Prozess
In einem vierten Prozess
Die Additive liegen im Endprodukt beispielsweise bei maximal 5%, Kupfer beispielsweise mit 1%, Zink beispielsweise mit 5%. Wichtig ist, dass sich Fritten (mit Additiv) und Granulat in einem solchen Verhältnis gegenüber stehen, dass sich die Inhaltsstoffe noch mischen können. Beispielsweise können bis zu 100 Teile Granulat
Mit zunehmendem Anteil des antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs, beispielsweise Kupfer, Silber, Zink oder Titan, werden bessere antimikrobielle und/oder antivirale und/oder fungizide Effekte erzielt. Das antimikrobielle und/oder antivirale und/oder fungizide Additiv kann auch die Ziehbarkeit der Fasern positiv oder negativ beeinflussen. Beispielsweise kann der Anteil des antimikrobiellen und/oder antiviralen und/oder fungiziden Additivs, beispielsweise Kupfer, in der zweiten Schmelze 0,01% bis 10%, insbesondere 0,1% bis 5%, bevorzugt 0,5% bis 2% betragen.With an increasing proportion of the antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive, for example copper, silver, zinc or titanium, better antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal effects are achieved. The antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive can also have a positive or negative effect on the drawability of the fibers. For example, the proportion of the antimicrobial and / or antiviral and / or fungicidal additive, for example copper, in the second melt can be 0.01% to 10%, in particular 0.1% to 5%, preferably 0.5% to 2%.
Wenn man versuchen würde, die Basaltfasern in einem einzigen Prozess herzustellen, würde die Hitze von Gasbrennern nicht tief genug ins (Basalt-) Gemenge / in die Schmelze eindringen, um auch alles aufzuschmelzen. Daher kann im vorliegend beschriebenen Verfahren ein Dünnschichtschmelzer verwendet werden. Dabei „fließt“ das Gemenge in einer dünnen Schicht eine leichte Schräge hinunter und wird durch mehrere flache Brenner erhitzt, um am Ende flüssig in die Schmelzwanne zu fließen.If you tried to manufacture the basalt fibers in a single process, the heat from gas burners would not penetrate deep enough into the (basalt) mixture / melt to melt everything. A thin-film melter can therefore be used in the method described here. The mixture "flows" in a thin layer down a slight slope and is heated by several flat burners, so that it flows in liquid form into the melting tank at the end.
Die so hergestellten Fasern sind antimikrobiell und/oder antiviral und/oder fungizid, und gegebenenfalls alkalibeständig, hochtemperaturbeständig, hochfest und weisen eine verbesserte Schlingfähigkeit auf. Alkalibeständigkeit kann durch Verwendung von Zirkonoxid als Additiv erreicht werden. Hochtemperaturbeständig kann durch Zugabe bestimmter Additive beispielsweise Lithiumborat, insbesondere 1% bis 5%, erreicht werden. Dies kann mit der Verringerung der Kristallisationsneigung einhergehen. Die Fasern können zum Bewuchsschutz, für Papier und Vlies, beispielsweise Tapeten und Filter, und als Zuschlagsstoff für Farben und Putze verwendet werden. Insbesondere können die Fasern angewandt werden als:
- - antimikrobielle Faser in Tapeten,
- - antimikrobielle Faser in Putz/Farbe,
- - temperaturbeständige Faser im Objektbereich,
- - alkalibeständige Faser in mineralischen Faserverbunden (Textilbeton),
- - technische Textilien mit verbesserter Verarbeitbarkeit.
- - antimicrobial fiber in wallpaper,
- - antimicrobial fiber in plaster / paint,
- - temperature-resistant fiber in the object area,
- - alkali-resistant fibers in mineral fiber composites (textile concrete),
- - technical textiles with improved processability.
In einem nicht erfindungsgemäßen Beispiel kommt ein Directmelt-Prozess zur Herstellung von Glasfasern oder Basaltfasern zum Einsatz.In an example not according to the invention, a direct melt process is used to produce glass fibers or basalt fibers.
Das Directmelt-Verfahren ist sowohl für Glasfasern jeglicher Art als auch für Basaltfasern durchführbar.The directmelt process can be carried out for all types of glass fibers as well as for basalt fibers.
Die Rohstoffe werden erforderlichenfalls aufbereitet und vor dem Schmelzprozess gelagert, beispielsweise in Silos.If necessary, the raw materials are processed and stored before the melting process, for example in silos.
Neben den üblichen Rohstoffen (wie beispielsweise Quarzsand, Borax, Pottasche, Soda, Feldspat usw. für Glasfasern sowie Basaltgestein für Basaltfasern) sind auch Rohstoffe für die antimikrobielle Wirksamkeit vorgesehen (insbesondere Verbindungen wie beispielsweise Salze mit den Elementen Kupfer, Silber, Zink, Titan oder Blei).In addition to the usual raw materials (such as quartz sand, borax, potash, soda, feldspar, etc. for glass fibers and basalt rock for basalt fibers), raw materials are also provided for antimicrobial effectiveness (in particular compounds such as salts with the elements copper, silver, zinc, titanium or Lead).
Die Rohstoffe werden mit einem definierten Mischungsverhältnis einem Prozessraum zugeführt. Dort erfolgt eine Homogenisierung der zugeführten Rohstoffe, vorzugsweise in einem dafür geeigneten Prozessraum. Die Homogenisierung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen.The raw materials are fed to a process room with a defined mixing ratio. The raw materials fed in are homogenized there, preferably in a suitable process room. The homogenization can be carried out continuously or discontinuously.
Anschließend werden die homogenisierten Rohstoffe einer Schmelzwanne zugeführt und dort aufgeschmolzen. Dabei kann sowohl eine elektrische Beheizung als auch Beheizung mittels Brennstoffen, beispielsweise fossilen oder erneuerbaren Brennstoffen oder eine Kombination dieser Möglichkeiten eingesetzt werden.The homogenized raw materials are then fed to a melting tank and melted there. Both electrical heating and heating by means of fuels, for example fossil or renewable fuels, or a combination of these possibilities can be used.
Eine Läuterung der Schmelze und weitere Homogenisierung kann durch ein Bubbling und/oder einen sog. Wall unterstützt werden. Anschließend wird die Schmelze durch sogenannte Feederkanälen einem oder mehreren Bushings (Düsenwannen) zugeführt. Durch Abziehen aus den Düsen der Bushings entstehen Glasfasern oder Basaltfasern.A refining of the melt and further homogenization can be supported by a bubbling and / or a so-called wall. The melt is then fed to one or more bushings (nozzle troughs) through so-called feeder channels. By pulling it out of the bushings' nozzles, glass fibers or basalt fibers are created.
Direkt nach dem Abzug aus den Düsen kann eine Schlichte auf die Fasern aufgetragen werden, die für die antimikrobiell wirksamen Bestandteile in den Fasern durchlässig sein kann. Ein Beispiel hierfür ist eine Schlichte auf Basis von Chitosan. Silanschlichten mit möglichst geringem Polymeranteil sind ebenfalls geeignet.Immediately after it has been withdrawn from the nozzles, a size can be applied to the fibers, which can be permeable to the antimicrobially active components in the fibers. An example of this is a size based on chitosan. Silane sizes with the lowest possible polymer content are also suitable.
In einem weiteren, nicht erfindungsgemäßen Beispiel kommt ein Indirectmelt-Prozess (auch Remeltprozess genannt) zur Herstellung von Glasfasern oder Basaltfasern zum Einsatz.In a further example, not according to the invention, an indirect melt process (also called remelt process) is used to produce glass fibers or basalt fibers.
Die Rohstoffe werden erforderlichenfalls aufbereitet und vor dem Schmelzprozess gelagert, beispielsweise in Silos.If necessary, the raw materials are processed and stored before the melting process, for example in silos.
Neben den üblichen Rohstoffen (wie beispielsweise Quarzsand, Borax, Pottasche, Soda, Feldspat usw. für Glasfasern sowie Basaltgestein für Basaltfasern) sind auch Rohstoffe für die antimikrobielle Wirksamkeit vorgesehen (insbesondere Verbindungen wie beispielsweise Salze mit den Elementen Kupfer, Silber, Zink, Titan oder Blei).In addition to the usual raw materials (such as quartz sand, borax, potash, soda, feldspar, etc. for glass fibers and basalt rock for basalt fibers), raw materials are also provided for antimicrobial effectiveness (in particular compounds such as salts with the elements copper, silver, zinc, titanium or Lead).
Die Rohstoffe werden mit einem definierten Mischungsverhältnis einem Prozessraum zugeführt. Dort erfolgt eine Homogenisierung der zugeführten Rohstoffe, vorzugsweise in einem dafür geeigneten Prozessraum.The raw materials are fed to a process room with a defined mixing ratio. The raw materials fed in are homogenized there, preferably in a suitable process room.
Anschließend werden die homogenisierten Rohstoffe einer Schmelzwanne zugeführt und dort aufgeschmolzen. Dabei kann sowohl eine elektrische Beheizung als auch Beheizung mittels Brennstoffen, beispielsweise fossilen oder erneuerbaren Brennstoffen oder eine Kombination dieser Möglichkeiten eingesetzt werden.The homogenized raw materials are then fed to a melting tank and melted there. Both electrical heating and heating by means of fuels, for example fossil or renewable fuels, or a combination of these possibilities can be used.
Eine Läuterung der Schmelze und weitere Homogenisierung kann durch ein Bubbling und/oder einen sog. Wall unterstützt werden.A refining of the melt and further homogenization can be supported by a bubbling and / or a so-called wall.
Anschließend wird die Schmelze durch sogenannte Feederkanäle einem oder mehreren Auslaufdüsen zugeführt, aus denen die Schmelze austritt und einer Pelletiermaschine zugeführt wird. Auf der Pelletiermaschine erfolgt das Formen von Pellets. Anschließend werden die Pellets auf einer Kühlstrecke abgekühlt und gegebenenfalls in einem Vorratsbehälter gelagert.The melt is then fed through so-called feeder channels to one or more outlet nozzles, from which the melt emerges and is fed to a pelletizing machine. Pellets are formed on the pelletizing machine. The pellets are then cooled on a cooling section and, if necessary, stored in a storage container.
Die Pellets werden einer Schmelzwanne zugeführt.The pellets are fed to a melting tank.
Durch Abziehen aus den Düsen der Bushings entstehen Glasfasern oder Basaltfasern.By pulling it out of the bushings' nozzles, glass fibers or basalt fibers are created.
Direkt nach dem Abzug aus den Düsen kann eine Schlichte auf die Fasern aufgetragen werden, die für die antimikrobiell wirksamen Bestandteile in den Fasern durchlässig sein kann. Ein Beispiel hierfür ist eine Schlichte auf Basis von Chitosan. Silanschlichten mit möglichst geringem Polymeranteil sind ebenfalls geeignet.Immediately after it has been withdrawn from the nozzles, a size can be applied to the fibers, which can be permeable to the antimicrobially active components in the fibers. An example of this is a size based on chitosan. Silane sizes with the lowest possible polymer content are also suitable.
Es folgt ein Beispiel für eine mögliche Glaszusammensetzung inklusive etwa 1% CuO, in diesem Fall alkaliresistentes Glas für den Einsatz in basischer Umgebung (beispielsweise Faserverstärkung für Beton etc.):
Die chemische Analyse kann beispielsweise mittels RFA gemäß DIN 51001 erfolgen.The chemical analysis can be carried out using XRF in accordance with DIN 51001, for example.
Es folgt ein Beispiel für eine mögliche Basaltzusammensetzung inklusive etwa 1% CuO:
Eine Beimischung von Additiven kann auch bei der Herstellung von Glaswolle oder Microfasern erfolgen.Additives can also be added to the manufacture of glass wool or microfibers.
Für Dämmstoffe, Filter, Batterieseparatoren etc. werden Microfasern aus Glas eingesetzt. Diese Microfasern haben einen Durchmesser von 0,1 bis 10 µm, abhängig von Verfahren und Anwendungszweck.Microfibers made of glass are used for insulation materials, filters, battery separators, etc. These microfibers have a diameter of 0.1 to 10 µm, depending on the process and application.
Bekannte Herstellungsverfahren für Microfasern sind u.a. das Rotary-Verfahren, das Cascade-Verfahren und das Flame-Attenuation-Verfahren.Well-known manufacturing processes for microfibers include the rotary process, the cascade process and the flame attenuation process.
Beim Rotary-Verfahren wird die flüssige Schmelze in Form eines Schmelzestroms auf eine sich schnell drehende Scheibe gegossen. Die durch die Zentrifugalkraft radial weggeschleuderten Glasfasern werden durch einen externen Brenner oder Heißluftstrom weiter zerfasert. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist in
Beim Cascade-Verfahren wird die flüssige Schmelze in Form eines Schmelzestroms auf sich schnell drehende Walzen gegossen und durch einen starken Luftstrom zu Glasfasern verblasen. Ein Beispiel für eine solche Anordnung ist in
Beim Flame-Attenuation-Verfahren werden Fasern durch Rollen beispielsweise aus einer Bushing abgezogen und anschließend mittels eines Brenners zerfasert. Mit diesem Verfahren ist eine sehr gute Faserqualität mit sehr niedrigen Durchmessern bei geringer Produktivität möglich.In the flame attenuation process, fibers are pulled out of a bushing by rollers, for example, and then shredded using a burner. With this process, very good fiber quality with very small diameters and low productivity is possible.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- DD.
- Remeltprozess, DünnschichtschmelzerRemelt process, thin film smelter
- FF.
- FrittenFries
- GG
- Granulatgranules
- KK
- Kupfersubstrat, SubstratCopper substrate, substrate
- MM.
- MischprozessMixing process
- PP.
- PelletsPellets
- P1P1
- erster Prozessfirst trial
- P2P2
- zweiter Prozesssecond process
- P3P3
- dritter Prozessthird process
- P4P4
- vierter Prozessfourth process
- S1S1
- erste Schmelzefirst melt
- Z1Z1
- Zufuhrsupply
- Z2Z2
- Zufuhrsupply
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DE102020116219.7A Active DE102020116219B3 (en) | 2020-06-19 | 2020-06-19 | Process for the production of basalt fibers or glass fibers |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115818336A (en) * | 2022-12-27 | 2023-03-21 | 浙江石金玄武岩纤维股份有限公司 | Basalt fiber on-site conveying mechanism |
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-
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- 2020-06-19 DE DE102020116219.7A patent/DE102020116219B3/en active Active
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