DE19532657A1 - Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle, die vorher festge­ legte Eigenschaften aufweist und zur Verwendung als Dämmstoff in Industrie und Bauwe­ sen geeignet ist, deren Schmelze in Kupolöfen vorgenommen und danach auf bekannte Art und Weise einem weiteren Verarbeitungsprozeß unterzogen wird, wobei die jeweiligen, den Anforderungen ihres Einsatzes entsprechenden Stoffe zur Erzeugung der Eigenschaf­ ten des Endproduktes ammengestellt und vermischt werden.

Es ist bekannt, Schmelzen aus Stein- oder Schlackengemengen in Kupolöfen herzustellen, einer Weiterverarbeitung zuzuführen und damit die Voraussetzung für die Herstellung von mineralischen Dämmstoffen zu schaffen.

Die US PS 3 486 867 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eingefaßter, ummantelter, hochfester Fasern. Bei der Durchführung dieses Verfahrens werden hochfeste Verstär­ kungsfasern hergestellt. Das Verfahrensregime sieht vor, einer bereits vorgefertigten Faser, deren Eigenschaften im voraus bestimmt sind, durch Ummanteln höhere Verwen­ dungseigenschaften zu verleihen. Dabei sind die Eigenschaften der Grundfaser bekannt und durch das Hinzufügen der Eigenschaften des die Faser ummantelnden Materials werden die Gesamteigenschaften der Faser in Bezug auf ihre Belastbarkeit und Anwen­ dungsqualität verbessert. Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, einem Werkstoff bekannter Art durch gezieltes Hinzufügen von geeigneten Materialien eine erhöhte Qualität zu verleihen. Das "Information Circular, United States Departement of the Interior, June 1939, I.C.698 4R" informiert darüber, daß es bekannt sei, durch eine genaue Gattierung der Zuschlagsstoffe des Materials aus dem das Fasermaterial hergestellt wird, dessen Qualitätsmerkmale im voraus zu bestimmen. Danach ist es durchaus bekannt, einzelne Zuschlagsstoffe brikettiert oder nach anderen Methoden verfestigt als Zuschlagsstoff einzugeben. Das "Information Circular" gibt an, in welchen Gattierungsgrößen und Antei­ len die Zuschlagsstoffe für sich, in kompakter oder schüttfähiger Form in die Schmelze eingegeben und verarbeitet werden. Diese Methode hat den Vorteil einer genauen Mengen­ gattierung, schließt aber nicht aus, daß die Grundstoffe in ihren Zusammensetzungen, welche Grundlage für die Materialzusammensetzungen der späteren Endprodukte bilden, für sich nicht genau spezifisch festzustellende Eigenschaften aufweisen. Durch die große, nicht einzuschränkende Toleranzbreite der einzelnen Zuschlagsstoffe und des sich damit subsumierenden großen Toleranzfeldes beim Zusammengeben vieler einzelner Zuschlags­ stoffe in der Schmelze, ist eine Ungenauigkeit der Zusammensetzung und der gewünschten Qualität des Fasermaterials nach dem Austritt aus der Schmelze vorprogrammiert. Damit ist eine Einhaltung der erwünschten oder auch geforderten Eigenschaften des Fasermateri­ als und der daraus hergestellten Mineralwolle nicht zu erreichen.

Die zum Stand der Technik ermittelten Schriften lassen erkennen, daß der Nachteil der bekannten Verfahren darin zu sehen ist, daß aufgrund der Eigenschaften der verwendeten Stoffe, welche großen Teils aus natürlichen Vorkommen oder aus Industrierückständen gebildet werden, in denen unerwünschte Komponenten in den Zuschlagsstoffen enthalten sind, sich die Rezepturen ungenau gestalten. Diese unerwünschten Komponenten bringen bei nicht genauen Rezepturen qualitätsmindernde, nicht beeinflußbare nachteilige Parame­ ter der Fasereigenschaften hervor. Durch die Nachteile der bekannten Verfahren ist der Hersteller der Produkte ständig gezwungen, kostenintensive und qualitätsverringernde Kompromisse einzugehen, und zum einen die Wirtschaftlichkeit des Produktionsprozesses einzuhalten und zum anderen die Qualitätsanforderungen des Anwenders annähernd zu erfüllen. Es ist bisher auf der Grundlage der zur Verfügung stehenden Materialien und der damit verbundenen Verfahrensregime nicht gelungen, Rezepturen zusammenzustellen, deren vorgesehenes Endergebnis, in Vereinbarung mit dem Verfahrensregime, auch er­ reicht werden kann. Die für die Herstellung des Ausgangsmaterials von Dämmstoffen ver­ wendeten Einrichtungen, insbesondere die Ausbildung der darin verwendeten Schmelzwan­ nen und -tiegel haben den Vorzug, gute Qualitätsparameter des für die Faserherstellung zu schmelzenden Materials zu sichern, jedoch haben sie gegenüber Kupolöfen mit ihren doch größeren Dimensionen erhebliche wirtschaftliche und technologische Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Mineral­ wolle, die vorher festgelegte Eigenschaften aufweist und zur Verwendung als Dämmstoff in Industrie und Bauwesen geeignet ist, deren Schmelze in Kupolöfen vorgenommen und danach auf bekannte Art und Weise einem weiteren Verarbeitungsprozeß unterzogen wird, wobei die jeweiligen, den Anforderungen ihres Einsatzes entsprechenden Stoffe zur Erzeu­ gung der Eigenschaften des Fertigproduktes zusammengestellt und vermischt werden, zu schaffen, mit dem Dämmstoffe unter Ausschaltung von Qualitätseinbußen mit genau im voraus zu bestehenden Qualitätsparametern, hergestellt werden können.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zur Herstellung der Mineral­ wolle ausgewählten Stoffe nach ihrer Zusammenstellung und Vermischung entsprechend der Rezeptur zu einem kompakten Festkörper verdichtet und geformt werden. In diesem Festkörper sind grundsätzlich alle für die Herstellung der Mineralwolle benötigten Zu­ schlagsstoffe enthalten und zu einem Kompaktkörper zusammengefügt, d. h., daß die Zu­ schlagsstoffe vorher analysiert und in ihrer Zusammensetzung alle Elemente genau dosiert aufweisen, die zur Einhaltung der Rezepturvorgaben notwendig sind. Dieses Regime erlaubt es, bereits vorher alle Voraussetzungen eines Grundmaterials zu erfüllen, um für das Endprodukt die aus der Sicht der späteren Einsatzbedingungen zu erreichende Material­ qualität zu erhalten. Dabei sind die Eigenschaften der Gattierungsanteile, die erforderlich sind, genau bekannt, vorher analysiert, aufgelistet, um dann den Festkörper mit allen seinen vorher festgelegten Eigenschaften einem Schmelzvorgang zu unterziehen, nach dessen Abschluß eine weitere Verarbeitung der Schmelze in bekannter Art und Weise vor­ genommen wird. Die Erfindung ist sinnvoll ausgestaltet, wenn der Festkörper, der in die Schmelze eingeführt wird, als ein Kunststein ausgebildet ist, der dem erfindungsgemäßen Vorteil folgend in seiner Zusammensetzung alle Bestandteile einschließt, die zum Erzielen der vorausbestimmten Eigenschaften einer daraus zu fertigenden Mineralwolle notwendig sind. Es ist eine Ausgestaltungsform der Erfindung, daß die Zusammensetzung der Ele­ mente des Kunststeins zum Erreichen der physikalischen, chemischen und ästhetischen Eigenschaften der Mineralwolle nach einer Vorausbestimmung der Art und Wertigkeit des Fertigproduktes, d. h. den jeweils an das Produkt zu stellenden Anforderungen, gebildet wird. Es ist eine vorteilhafte Form, wenn die Rezeptur des Kunststeines derartig gewählt wird, daß eine chemisch resistente Faserqualität des Endproduktes gewährleistet werden kann. Vorteilhaft im Sinne der Erfindung ist es dabei, wenn der Kunststein eine derartige Rezeptur erhält, mit der eine höhere Biolöslichkeit der Fasern gewährleistet wird. Weiter­ hin vorteilhaft ausgeführt ist die Erfindung, wenn der Kunststein in solche geometrischen Formen gebrochen wird, die einen günstigen Einsatz in den dafür vorgesehenen Schmel­ zeinrichtungen gestatten. Es ist sinnvoll, unter Kenntnis des Verfahrensregimes als Schmel­ zeinrichtung, die für die Anwendung der Erfindung vorgesehen ist, einen Kupolofen zu verstehen. Ausgebildet ist die Erfindung weiterhin, daß Sand, Kalk, Dolomit, Tonerde, Zuschlagsmineralien und temperaturbeständige Bindemittel zu Mehl vermahlen und zu einem Kunststein geformt werden, dessen Bestandteile in der Summe von Na, K, B, Ca, Mg, Ba-Oxyde, 2 × AL₂O₃ zwischen 1 und 50 Massebestandteile liegt. Es ist ein Vorzug der Erfindung und eine pragmatische Verfahrensform, daß der Kunststein mit Industrie­ schlacke oder Naturstein vermischt, im Kupolofen zusammengegeben und eingeschmolzen wird. Dabei werden die ausgewählten Stoffe vorher genau analysiert, wenn möglich ein­ zeln brikettiert und dann mit dem Kunststein gemeinsam in den Kupolofen eingegeben, um das Anliegen der Erfindung in der Schmelze bereits alle Eigenschaften des späteren Dämm­ stoffes enthalten zu haben, erfüllen zu können. Es ist eine weitere Form der Erfindung, daß die ausgewählten Stoffe aus geeigneten Abfallstoffen als Einzelelement gebildet, gleich bei der Kunststeinherstellung als Gattierungselement zugesetzt werden. Dabei ver­ steht es sich von selbst, daß die Abfallstoffe mit mehreren Stoffverbindungen in einer Kombination hergestellt und dann den Grundstoffen des herzustellenden Kunststeines zuge­ geben werden.

Die erfindungsgemäße Lösung schließt eine Summe von Vorteilen ein. Im Vordergrund steht der Vorteil, jetzt der Industrie eine Möglichkeit zu eröffnen, im Vorfeld, also als separate Zulieferung, ohne den Nachteil der technologischen Zwänge des Herstellers der Mineralwolle, langzeitig vorher einen genau dosierten Kunststein herstellen zu können und an den Produzenten der Mineralwolle zu liefern. Damit ist der Produzent der Mineralwol­ le in die Lage versetzt, zumindest in der Palette der Standardzusammensetzungen, den er­ findungsgemäßen Kunststein rechtzeitig zu ordern und ohne aufwendige Analysen- und La­ bortätigkeit als Ausgangsmaterial in den seinen Herstellungsprozeß einzusetzen. Es ist vor­ teilhaft möglich, jegliche Faserdicken und -längen in einem Durchmesser von 1-10 µm und 11-50 mm Länge in einer Temperaturbeständigkeit von größer 1150°C, also nahe dem Schmelzpunkt, in gewünschten chemischen Resistenzen oder benötigten Löslichkeiten der Faser in Flüssigkeiten herzustellen. Selbstverständlich ist es möglich, auch außerhalb der Standardzusammensetzung einen Kunststein zu fertigen, der dann für eine, besondere Anforderungen erfüllende Mineralwolle bzw. Dämmstoffart, zur Verfügung gestellt wird. Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist es weiterhin selbstverständlich im Rahmen des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens durchführbar, daß Abfälle aus dem Zerfaserungs- oder Ofenpro­ zeß der Kunststeinfertigung, selbstverständlich vorher analysiert, zur Anwendung gelangen können. Die Vorteile zusammenfassend, ist hier zu betonen:

• - Der Einsatz des erfindungsgemäßen Kunststeines entlastet das technologische Regime der Hersteller.
• - Es ermöglicht diesem, Dämmstoffe aus Mineralfasern herzustellen, welche genaue Qualitätsparameter aufweisen, da die Grundmaterialien in dem Kunststein, auf die Parameter der Endprodukte bezogen, präzise gattiert enthalten sind.
• - Durch die Rückführung von Restteilen aus der Produktion der Mineralwolle an den Hersteller des Kunststeinmaterials und dessen Verarbeitung im Kunststein, kann eine bedeutende Entlastung der Umwelt erfolgen.

Es ist jetzt vorteilhafterweise möglich, bisher in Kupolöfen nicht oder nur bedingt einsetz­ baren Naturstein oder Industrieschlacken mit dem erfindungsgemäß hergestellten Kunst­ stein zu vermischen.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle, die vorher festgelegte Eigenschaften aufweist und zur Verwendung als Dämmstoff in Industrie- und Bauwesen geeignet ist, deren Schmelze in Kupolöfen vorgenommen und danach auf bekannte Art und Weise einem weiteren Verarbeitungsprozeß unterzogen wird, wobei die jeweiligen, den Anforderungen ihres Einsatzes entsprechenden Stoffe, zur Erzeugung der Eigenschaf­ ten zusammengestellt und vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die ausge­ wählten Stoffe nach ihrer Zusammenstellung und Vermischung zu einem Festkörper verdichtet und geformt werden, der in seiner Zusammensetzung alle Elemente auf­ weist, welche zum Erzielen der vorher, aus der Sicht der späteren Einsatzbedingungen, streng festgelegten Eigenschaften erforderlich sind, um dann den Festkörper einem Schmelzvorgang zu unterziehen, wonach eine Weiterverarbeitung der Schmelze in bekannter Art und Weise vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper als Kunst­ stein ausgebildet wird, der in seiner Zusammensetzung alle Bestandteile einschließt, die zum Erzielen der vorausbestimmten Eigenschaften der daraus zu fertigenden Mine­ ralwolle erforderlich werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenset­ zung der Elemente des Kunststeines, zum Erreichen der physikalischen, chemischen und ästhetischen Eigenschaften der Mineralwolle, nach einer Vorausbestimmung der Art und Wertigkeit der jeweiligen vorliegenden Anforderung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststein in solche geometrischen Formen gebrochen wird, die seine Verarbeitung im Schmelzvor­ gang eines Kupolofens gewährleistet.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Sand, Kalk, Dolo­ mit, Tonerde, Zuschlagsmineralien und temperaturbeständige Bindemittel zu Mehl gemahlen, vermischt und zu einem Kunststein geformt werden, dessen Bestandteile in der Summe von Na, K, B, Ca, Mg, Ba-Oxyde, 2 × M₂O₃ zwischen 1 und 50 Massebe­ standteilen liegt.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststein mit Industrieschlacke oder Naturstein vermengt, im Kupolofen zusammengegeben und geschmolzen wird.

7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewähl­ ten Stoffe aus geeigneten Abfallstoffen als Einzelelement hergestellt, bei der Kunstst­ einherstellung zugesetzt werden.

8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgewähl­ ten Stoffe aus geeigneten Abfallstoffen in einer Kombination hergestellt und für den zu fertigenden Kunststein verwendet werden.

9. Verfahren nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rezeptur des Kunststeines als alleinige Komponente oder im Gemenge mit anderen Komponenten so ausgebildet ist, daß ein Schmelzpunkt des Fasermaterials größer als 1150°C gewährleistet wird.