DE2804069C2 - Process for the production of non-combustible mineral fiber felts or sheets - Google Patents
Process for the production of non-combustible mineral fiber felts or sheetsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von nicht-brennbaren Mineralfaserfilzen oder -platten, bei dem ein Vlies aus Mineralfasern mit einem Alkalisilikat-Bindemittel getränkt und anschließend getrocknet wird.The invention relates to a method for the production of non-combustible mineral fiber felts or sheets, in which a fleece made of mineral fibers is impregnated with an alkali silicate binder and then dried will.
Es ist bekannt, bei der Herstellung von Mineralfaserfilzen oder -platten die Bindung der Mineralfasern mittels Kunststoff durch eine solche mittels Wasserglas zu ersetzen, um dadurch auf billige Weise zu nicht-brennbaren MineralfasTfilzen oder -platten zu kommen. Die derart hergestellten Produkte erfüllen jedoch nicht die an sie zu stellenden Forderungen, weil die mit Wasserglas imprägnierten Mineralfasern vom Wasserglas so stark beeinträchtigt werden, daß sie beim Trocknen verspröden oder sogar zerfallen.It is known, in the production of mineral fiber felts or sheets, the binding of the mineral fibers by means Replacing plastic with water glass, in order to make it non-flammable in a cheap way Mineral fiber felts or sheets. However, the products manufactured in this way do not meet the requirements of them Requirements to be made because the mineral fibers impregnated with water glass are so severely affected by the water glass that they become brittle or even disintegrate when drying.
Um diese auf die alkalische Reaktion des Wasserglases mit den Glasfasern zurückzuführenden Erscheinungen zu beseitigen, ist man z. B. nach der DE-Zeitschr. Baustoffindustrie 18 (1975) Band 5, Seite 25 dazu übergegangen, dem Wasserglas Kalzium- oder Magnesiumchlorid oder Aluminiumsulfat zuzusetzen.To these phenomena, which can be traced back to the alkaline reaction of the water glass with the glass fibers to eliminate, one is z. B. according to the DE magazine. Building materials industry 18 (1975) Volume 5, page 25 moved to add calcium or magnesium chloride or aluminum sulfate to the water glass.
Die nach den bekannten Verfahren erzielte pH-Wert-Herabsetzung führt zwar dazu, daß der Angriff des Wasserglases auf die Mineralfasern eingeschränkt oder sogar vermieden wird, jedoch wird bei Verwendung solcher Bindemittel mehr oder weniger Kieselsäure freigesetzt, was zu einer Versprödung des Bindemittels und zu einer Minderung von dessen Klebkraft führt.The reduction in pH achieved by the known method leads to the fact that the attack of the Water glass is restricted or even avoided on the mineral fibers, however, when using it such binders released more or less silica, resulting in embrittlement of the binder and leads to a reduction in its bond strength.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von nicht-brennbaren Mineralfaserfilzen oder -platten vorzuschlagen, das bei wirtschaftlich kurzen Trocknungszeiten und unter Verwendung flüssiger Bindemittel auf Alkalisilikatbasis zu nicht spröden, gebundenen und/oder beschichteten Mineralfaserfilzen oder -platten führt.The object of the invention is to provide a method for producing non-combustible mineral fiber felts or - to propose panels that use economically short drying times and the use of liquid binders based on alkali silicate to non-brittle, bonded and / or coated mineral fiber felts or sheets leads.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination der Verwendung von Mineralfasern, die einen Zusatz von TiO2, Fe2O1 und/oder Cr2Oj über die unvermeidbaren Verunreinigungen hinaus enthalten, mit der Trocknung durch Mikrowellen höchstens bis zum Beginn der Abspaltung des Im Bindemittel enthaltenen chemisch gebundenen Wassers.This object is achieved according to the invention by the combination of the use of mineral fibers, which contain an addition of TiO 2 , Fe 2 O 1 and / or Cr 2 Oj over and above the unavoidable impurities, with drying by microwaves at most up to the start of the separation of the Im The binding agent contains chemically bound water.
Fortbildungen des Verfahrens nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Developments of the method according to the invention are characterized in the subclaims.
Aus der US-PS 30 02 857 ist es bereits bekannt, die alkalische Reaktion des Wasserglases mit den erwähnten negativen Wirkungen auf die Glasfasern dadurch zu beseitigen, daß man den pH-Wert des Wasserglases, der bei Wassergläsern entsprechender Konzentration bei 11-12 liegt, durch den Zusatz von sauren Borverbindungen auf mindestens 10 absenkt. Hier wird jedoch das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem insofern anders angegangen, als man grundsätzlich von einer pH-Absenkung auf weniger als 10 ausgeht, während gemäß der Erfindung mit der vollen Alkalität des Wasserglases gearbeitet wird, um das Wasserglas nicht spröde zu machen. Deshalb spielt es auch keine Rolle, wenn andere Zusatzstoffe, wie Oxide, Hydroxide oder Silikate, qualitativ im Falle der vorliegenden Erfindung mit den Vorschlägen nach der US-PS 30 02 857 übereinstimmen; außerdem erkennt man, daß die Mischungsverhältnisse mit dem Wasserglas beim Gegenstand der Vorveröfl'cntlichung umgekehrt zum Vorschlag nach der vorliegenden Erfindung sind.From US-PS 30 02 857 it is already known, the alkaline reaction of water glass with the mentioned to eliminate negative effects on the glass fibers by adjusting the pH value of the water glass, which is at Water glasses with a corresponding concentration of 11-12 is due to the addition of acidic boron compounds at least 10 lowers. Here, however, the problem on which the present invention is based becomes insofar approached differently than one basically assumes a pH decrease to less than 10, while according to According to the invention, the full alkalinity of the water glass is used in order not to make the water glass brittle do. Therefore it does not matter if other additives, such as oxides, hydroxides or silicates, qualitatively agree in the case of the present invention with the proposals according to US-PS 30 02 857; In addition, one recognizes that the mixing ratios with the water glass in the case of the pre-publicization are the reverse of the proposal according to the present invention.
Ferner ist aus der DE-AS 10 57 742 eine säurebeständige Wolle bekannt. Säure- und Alkalibeständigkeil brauchen aber keineswegs parallel zu gehen, sondern sind im Gegenteil eher gegenläufig. So beruht z. B. die in dieser Patentschrift angegebene gute Säurebeständigkeit nur auf den Gehalten an SlO2, B2O1 und TiO2, während AIrO1 und Fe2O1 in dieser Hinsicht negativ wirken.Furthermore, from DE-AS 10 57 742 an acid-resistant wool is known. Acid and alkali-resistant wedges do not need to go in parallel, on the contrary, they tend to work in opposite directions. So z. B. the good acid resistance specified in this patent only on the contents of SlO 2 , B 2 O 1 and TiO 2 , while AlrO 1 and Fe 2 O 1 have a negative effect in this regard.
Zur erfolgreichen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im Gegensatz zum gesamten Stand der Technik also Maßnahmen erforderlich, die wechselseitig so aufeinander wirken, daß die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe auch tatsächlich lösbar ist.For the successful implementation of the method according to the invention, in contrast to the entire prior art the technology therefore requires measures that mutually act on one another so that that of the invention the underlying task can actually be solved.
Die Erfindung soil im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments.
Ais VergleichsmatcTial sei eine Glaswolle mit folgender Zusammensetzung genannt:A comparison material is a glass wool with the following composition:
63 Gew.-% SiO2 63 wt% SiO 2
3 Gew.-% AI2O3 3 wt% Al 2 O 3
6 Gew.-% B2O3
14 Gew.-% Na2O6 wt% B 2 O 3
14 wt% Na 2 O
0,8 Gew.-% K2O0.8 wt% K 2 O
7.4 Gew.-% CaO
3 Gew.-% MgO7.4% by weight CaO
3 wt% MgO
2.5 Gew.-% BaO2.5 wt% BaO
0,3 Gew.-% Fe2O3 als schwer vermeidbare, aber aus schmelztechnischen Gründen auch nicht uner-0.3% by weight Fe 2 O 3 as difficult to avoid, but also not unavoidable for reasons of melting technology
100,0 Gew.-96 wünschte Verunreinigung100.0 wt. 96 wanted impurity
Damit verglichen wird das Verhalten einer Glaswolle folgender Zusammensetzung:The behavior of a glass wool of the following composition is compared with this:
61,5 Gew.-% SiO2 61.5 wt% SiO 2
2,9 Gew.-% AI2O3 2.9 wt% Al 2 O 3
5,9 Gew.-% B2O3
13,7 Gew.-% Na2O5.9 wt% B 2 O 3
13.7 wt% Na 2 O
0,8 Gew.-% K2O0.8 wt% K 2 O
7,2 Gew.-% CaO7.2 wt% CaO
2,9 Gew.-* MgO2.9 wt. * MgO
2,4 Gew.-96 BaO2.4 wt. 96 BaO
0,3 Gew.-% Fe2O3 als schwer vermeidbare, aber aus schmelztechnischen Gründen nicht unerwünschte Verunreinigung0.3% by weight Fe 2 O 3 as an impurity that is difficult to avoid but not undesirable for reasons of melting technology
2,4 Gew.-% Cr2O3 als gewollter zusätzlicher Glasbestandteil.2.4% by weight of Cr 2 O 3 as a desired additional glass component.
100,0 Gew.-%100.0% by weight
Verglichen werden miteinander als Bindemittel:The following are compared as binders:
normales Wasserglas mit einem Mol-Verhältnis von
SiO2: Na2O = 3,35 auf 10 Gew.-% (SlO2 + Na2O) verdünnt,
undnormal water glass with a molar ratio of
SiO 2 : Na 2 O = 3.35 diluted to 10% by weight (SlO 2 + Na 2 O),
and
Kaliwasserglas mit einem Molverhältnis vonPotash water glass with a molar ratio of
SlO2: K2O = 3,35 auf 10 Gew.-% (SiO2 + K2O) verdünnt, sowieSlO 2 : K 2 O = 3.35 diluted to 10% by weight (SiO 2 + K 2 O), as well as
als Trocknungsarten:as drying types:
Trocknung Im TrockenschrankDrying in the drying cabinet
Trocknung Im MikrowellenschrankDrying in the microwave cabinet
g der betreffenden Wolle - in Form einer runden, ungebundenen Matte - wurden auf einer Porzellan-Nutsche mit dem angegebenen verdünnten Wasserglas Übergossen. Der Überschuß wurde abgesaugt. Die nasse Matte mit einem Gewicht von 17 bis 18 g wurde dann In sechs etwa gleich dünne Vliese aufgespalten, um ein Auswandern des Wasserglases beim Trocknen im Trockenschrank zu verhindern, sowie um bessere Ausgangsbedingungen für den anschließenden Rütteltest zu haben.g of the wool in question - in the form of a round, unbound mat - were put on a porcelain nutsche Pour the specified diluted water glass over it. The excess was filtered off with suction. The wet mat with a weight of 17 to 18 g was then split into six approximately equally thin nonwovens to make one To prevent migration of the water glass when drying in the drying cabinet, as well as to provide better starting conditions available for the subsequent vibration test.
Je nach der gewählten Trocknungsmethode wurden die genannten Vliese dann entweder in einem Trockenschrank bei 12O0C oder in einem handelsüblichen Mikrowellenschrank getrocknet, was eine Trocknungszelt von etwa 50 bis 60 Minuten bzw. 5 bis 6 Minuten erforderte. Die sich ergebenden, gebundenen Vliese mit einem Bindemittelgehalt von 14 bis 16%, bezogen auf die trockene Wolle, wurden dann zur Bestimmung ihrer Sprödigkelt einem Rütteltest unterworfen. Bei diesem Rütteltest handelt es sich um eine Art von Siebanalyse unter Verwendung von zwei genormten Gummiwürfeln als sogenannte Siebhilfen. Dabei wurden 3 g Wollevlies und zwei Gummiwürfel auf einem Sieb von 1 mm lichter Maschenweite einer handelsüblichen Siebmaschine aufgegeben und 5 Minuten gerüttelt.Depending on the selected method of drying the nonwovens mentioned were then dried either in an oven at 12O 0 C or in a commercially available microwave oven, requiring a drying tent of about 50 to 60 minutes or 5 to 6 minutes. The resulting bonded nonwovens with a binder content of 14 to 16%, based on the dry wool, were then subjected to a vibration test to determine their brittleness. This vibration test is a type of sieve analysis using two standardized rubber cubes as so-called sieve aids. 3 g of wool fleece and two rubber cubes were placed on a sieve of 1 mm clear mesh size of a commercially available sieving machine and shaken for 5 minutes.
Hierbei trommeln die Gummiwürfel auf das zu prüfende Material und zertrümmern es mehr oder weniger, je nach seiner Sprödigkeit. Der sich ergebende Feinanteil fällt durch das Sieb hindurch und wird am Ende des Tests gewogen und in % des eingesetzten Vliesgewichtes umgerechnet, wodurch man ein Maß für die Sprödigkeit des Vlieses hat.Here, the rubber cubes drum on the material to be tested and smash it to a greater or lesser extent, depending on its brittleness. The resulting fine fraction falls through the sieve and is weighed at the end of the test and converted into % of the fleece weight used, which gives a measure of the brittleness of the fleece.
Es zeigen sich folgende ErgebnisseThe following results are shown
Aus dieser Tabelle kann klar sowohl die Wirksamkeit jeder einzelnen Maßnahme als auch aller Maßnahmen zusammen entnommen werden.From this table, both the effectiveness of each individual measure and of all measures can be clearly seen taken together.
Bei Verwendung einer Glaswolle mit Cr2O3 ergibt sich eine Verringerung der Brüchigkeit, die in etwa derjenigen entspricht, die man beim Übergang der Trocknung normaler Glaswolle im Trockenschrank auf eine solche im Mikrowellenschrank erreicht und die in etwa bei 50% liegt. Geht man bei einer Glaswolle mit Cr2Oj von der Trocknung im Trockenschrank auf eine solche im Mikrowellenschrank über, so erhält man überraschend eine Verringerung der Brüchigkeit um 75%.When using glass wool with Cr 2 O 3, the result is a reduction in brittleness which corresponds approximately to that which is achieved when drying normal glass wool in a drying cabinet to drying in a microwave cabinet and which is approximately 50%. If a glass wool with Cr 2 Oj is switched from drying in a drying cabinet to drying in a microwave cabinet, a surprising reduction in brittleness of 75% is obtained.
Geht man von diesen mit normalem Wasserglas gebundenen Glaswollen zu solchen über, die mit Kali-Wasserglas gebunden sind, so zeigt sich, daß dadurch noch einmal eine überproportionale Verringerung der Brüchigkeit erzielbar ist.If one goes from these glass wools bound with normal water glass to those with potash water glass are bound, it can be seen that this once again results in a disproportionate reduction in the Brittleness is achievable.
Im folgenden sollen noch einige praktische Ausführungsbeispiele angegeben werden:In the following some practical examples will be given:
Beispiel 1
Verwendete Wolle:example 1
Used wool:
Basaltwolle der folgenden Zusammensetzung:
46,3 Gew.-96 SiO2
13,5Gew.-% AI2Oj
7,2 Gew.-% Fe2O,
4,9 Gew.-% FeO
2,9 Gew.-% TiO2
10,9 Gew.-% CaO
9,5 Gew.-% MgO
2,7 Gew.-% Na2O
1,1 Gew.-% K2OBasalt wool of the following composition:
46.3 wt. 96 SiO 2
13.5% by weight Al 2 Oj
7.2% by weight Fe 2 O,
4.9 wt% FeO
2.9 wt% TiO 2
10.9 wt% CaO
9.5 wt% MgO
2.7 wt% Na 2 O
1.1 wt% K 2 O
Rest Nebenbestandteile wie MnO, P2Os
100 Gew.-96The rest of the secondary components such as MnO, P 2 Os
100 wt. -96
Verwendetes Bindemittel:Used binder:
860 Gew.-Teile Kaliwasserglas (Mol-Verhältnis 3,35) 35 Gew.-% (SiO2+ K2O) 4070 Gew.-Teile Wasser860 parts by weight of potassium silicate (molar ratio 3.35) 35% by weight (SiO 2 + K 2 O) 4070 parts by weight of water
190 Gew.-Teile Kaolin, zu 95% < 10 μ
50 Gew.-Teile Zinkoxid, zu 95% <8 μ190 parts by weight kaolin, 95% <10 μ
50 parts by weight zinc oxide, 95% <8 μ
95 g der als lose Matte vorliegenden und auf ein Format von 20 cm χ 20 cm geschnittenen Wolle, wurden mit der Bindemittellösung übergössen, der Überschuß mit Hilfe eines Ventilators abgesaugt, die nasse Matte auf eine Dicke von 15 mm gepreßt und danach während 7 Minuten In einem Mikrowellenschrank getrocknet. Auf diese Weise wurde eine dunkle Platte mit einem Bindemittelgehalt von 13% und einer Rohdichte von 115 g/l erhalten, die - völlig ungewöhnlich für eine mit Wasserglas gebundene Mlneralfaserplatte - bei der Handhabung keinerlei Staub, d. h. Fascrzerfall, mehr aufwies.95 g of the wool, available as a loose mat and cut to a format of 20 cm × 20 cm, were used with the binder solution poured over it, the excess sucked off with the help of a fan, the wet mat on pressed to a thickness of 15 mm and then dried in a microwave oven for 7 minutes. on a dark plate with a binder content of 13% and a bulk density of 115 g / l was obtained in this way received, which - completely unusual for a mineral fiber board bound with water glass - during handling no dust, d. H. Fiber disintegration, exhibited more.
Beispiel 2
Verwendete Wolle:Example 2
Used wool:
Chromoxidhaltige Glaswolle, wie beim Vergleich angegebenGlass wool containing chromium oxide, as indicated in the comparison
Verwendetes BindemittelUsed binder
wie bei Beispiel 1, jedoch zusätzlich mit je 5 g Eisenoxidgelb und Chromoxidgrün.as in example 1, but with 5 g of yellow iron oxide and green chrome oxide each.
Auf die vorbeschriebene Art wurde eine lindgrüne Platte erhalten, die ebenfalls keinerlei Staubigkeit zeigte.In the manner described above, a lime green plate was obtained which also did not show any dustiness.
Claims (5)
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|---|---|---|---|
| DE19782804069 DE2804069C2 (en) | 1978-01-31 | 1978-01-31 | Process for the production of non-combustible mineral fiber felts or sheets |
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Publications (2)
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