DE2831633C2 - Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzmittels - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzmittels

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DE2831633C2
DE2831633C2 DE2831633A DE2831633A DE2831633C2 DE 2831633 C2 DE2831633 C2 DE 2831633C2 DE 2831633 A DE2831633 A DE 2831633A DE 2831633 A DE2831633 A DE 2831633A DE 2831633 C2 DE2831633 C2 DE 2831633C2
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Description

3. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die Abdampfstrecke (5) verlassende Granulat und/oder die die Mühie (6) verlassenden Fasern einem Trockner (T-N77zugeführt werden.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere in dem Endprodukt gewünschte Zusatzstoffe während ies Mischens in pulveriger Form zugegeben werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzmittels, das aus Fasern, die bei der Herstellung von Papier oder Zellstoff anfallenden faserigen Restabwasser-Klärschlämmen mit den üblichen Additiven gewonnen werden, auf deren Oberfläche Borsäurepartikel anhaften, besteht.
Brandschutzmittel liegen fast ausschließlich in Form von Salzen vor, so Brom und die Bromate. Bor und die Borate, Phosphate, Sulfate und ähnliche. Diese Salze werden, gegebenenfalls untereinander oder mit weiteren Zusätzen gemischt, in gemahlener beziehungsweise pulvriger Form auf den Markt gebracht. Diese Produkte sind alle mehr oder weniger gut in Wasser löslich; die zu schützenden Erzeugnisse werden daher in aller Regel mit einer Lösung aus diesen Salzen getränkt. Bei den meisten zu schützenden Erzeugnissen ist jedoch eine Tränkung nicht möglich; hier müssen diese Brandschutzmittel dann in pulvriger Form den Rohstoffen, die zur Herstellung dieser Erzeugnisse dienen, zugemischt oder eingestreut werden. Dieses Zumischen führt jedoch nur dann zum Erfolg beziehungsweise zu homogenen Mischungen, die über den gesamten Querschnitt gleichmäßig mit Brandschutzmitteln versetzt sind, wenn sie mit anderen pulvrigen Stoffen vermischt werden. Eine Mischung mit grobkörnigen oder großflächigen Ausgangsrohstoffen oder mit Rohstoffen, die deutlich andere Volumengewichtc aufweisen als die Brandschutzmittel, ist die Herstellung und insbesondere die Beibehaltung einer homogenen Mischung nicht möglich, da sich die Brandschuizmiitel im Verlaufe des Bcarbeitungsvorganges wieder von den Rohstoffen trennen. So ist es beisDielsweise nicht möglich, pulvrige Borsäure Holzspänen zur Erzeugung brandgeschützter Spanplatten beizumischen, da sich bereits beim Streuen des Spankuchens die Borsäurepartikel von den Holzspänen separieren und sich am Grund des Plattenkuchens ansammeln. Es wurde daher schon vorgeschlagen, derartige Rohstoffe mit der oben erwähnten Brandschutzmittel-Lösung zu tränken, was jedoch nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen abzulehnen ist, sondern auch dann nicht zugelassen werden kann, wenn durch die Tränkung die Verbindung der einzelnen Rohstoff partikel untereinander behindert wird. Dies ist beispielsweise wiederum bei der Herstellung von Holzspanplatten der Fall, wo durch eine solche Tränkung die Verleimung der einzelnen Holzspäne untereinander so behindert wird, daff das fertige Produkt nicht mehr die gewünschte Festigkeit aufweist
Um diese Schwierigkeiten zu umgehen, sind auch bereits - nach der DE-PS 1812 825 — faserige Brandschutzmittel bekannt geworden, also Fasern, an die die Brandschutzmittel angelagert sind. Derartige Fasern entmischen sich auch bei starken Vibrationen nicht von den grobkörnigen oder großflächigen Rohstoffen, so daß mit diesen Rohstoffen hergestellte Erzeugnisse über den gesamten Querschnitt mit Brandschutzmitteln versehen sind. Zur Anlagerung der Brandschutzmittel an die Fasern sind verschiedene Verfahren bekannt geworden. Ein sehr wirtschaftliches und zuverlässiges Verfahren nach der DE-PS 20 18 151 oder der DE-OS 25 46 130 besteht darin, die pulvrigen Brandschutzmittel zusammen mit Fasern enthaltenden Granulaten in Prallmühlen zu mahlen, wobei sich die Brandschutzmittei infolge molekularer Anziehungskräfte an den Fasern anlagern. Ein weiter - nach der US-PS 39 83 040 bekanntes Verfahren unter Verwendung von Borsäure als Brandschutzmittel besteht darin. Borminerale mit einer Mineralsäure in solcher Konzentration und Menge zu besprühen, daß die Bormineralien in Borsäure umgesetzt werden, und dieses Produkt sodann, wie beispielsweise die DE-PS 18 12 825 lehrt, mit feinzerteilten Trägerstoffen, die auch in faseriger Form vorliegen können, zu vermischen. Bei diesem Mischvorgang lagern sich Borsäurepartikel an diesen feinzerteilten Trägerstoffen an, womit sich also auch wieder, bei Verwendung von faserigen Trägerstoffen, faserige Brandschutzmittel bilden.
Zur wirtschaftlichen Herstellung derartiger faseriger Brandschutzmittel wurde nach der DE-PS 18 12 825 bereits vorgeschlagen, in den Restabwasser-Klärschlammen insbesondere von Papier-, Karton- und Zelistofffabriken mitgeführte Fasern zu verwenden. Der Nachteil bei der Verwendung dieser Fasern ist, daß die Restab'vasser-Klärschlämme erst aufbereitet, insbesondere vor Durchführung des bekannten Verfahrens, getrocknet werden müssen. Wiederum zur wirtschaftlichen Herstellung dieser Brandschutzmittel zweckmäßig wäre es, wenn in großen Mengen als Nebenprodukt anfallende konzentrierte Schwefelsäure verwendet werden könnte. Die Verwendung konzentrierter Schwefelsäure ist jedoch bei der Durchführung des bekannten Verfah-60 rcns nicht möglich, da die Fasern durch die konzentrierte Schwefelsäure zerstört würden. Die Schwefelsäure muß daher auf eine Konzentration von unter 50 Gew.% verdünnt werden. Sowohl die Trocknung der Restabwasser-Klärschlämme, wie auch die notwendige Verb's dünnung der Schwefelsäure, verteuern das bekannte Verfahren so. daß der Einsatz der faserigen Brandsehutzmiltcl trotz ihrer eminenten Vorteile nur zögernd vorgenommen wird.
Ein nach dem bekannten Verfahren hergestelltes Brandschutztnittel enthält neben der Faser etwa 40-45 Gew.% Borsäure, etwa 50-55 Gew.% Calciumsulfat und den Rest Wasser. Die Brandschutzwirkung dieses Brandschutzmittels ergibt sich daher ausschließlich durch die Wirkung der Borsäure im Brandfalle. Glas- und keramikbildende Mineralien sind bei einem derartigen Brandschutz nicht erkennbar.
Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das bekannte faserige Brandschutzmittel so weiterzubilden, daß durch ein entsprechendes Verfahren dessen Herstellung verbilligt und das Brandschutzmittel auch gleichzeitig mit weiteren dem Brandschutz dienlichen Materialien, insbesondere mit glas- und keramikbildenden Materialien, die im Brandfalle durch Einkapselung der Rohstoffe sehr zu einem verstärkten Brandschutz beitragen, verbunden ist Erreicht wird dies nach der Erfindung dadurch, daß die Fasern mit einer Feuchte bis 80 Gew.% in einem Mischer mit pulverigem Colemanit (Calciumborat) innig vermischt werden und unter Eindüsen von konzentrierter Schwefelsäure (96 Gew.%) weitergemischt wird, daß das entstehende Granulat einer Abdampfstrecke zugeleitet und sodann einer Prallmühle zum Vereinzeln der Fasern zugeführt wjrd.
Das erfindungsgemäße Verfahren erspart nicht nur das aufwendige Trocknen der Schlämme, denen die Fasern entstammen, sondern es ermöglicht auch die Verwendung billiger konzentrierter Schwefelsäure ohne die sonst notwendige Verdünnung. Insgesamt ergibt sich so ein sehr wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung derartiger faseriger Brandschutzmittel.
Hinzu kommt jedoch noch, daß die Restabwasser-Klärschlämme der Papier- beziehungsweise Kartonfabriken, jedoch auch der Zellstoffindustrie, Fasern enthalten, die bereits mit Mineralien beladen sind, die ebenfalls dem Brandschutz dienlich sind. Dies sind insbesondere Kaoline, Talkum, Kreidemehl und Titanoxid, also Stoffe, die zur Glas- beziehungsweise Keramikbildung notwendig oder zweckmäßig sind. Eine weitere Mineralzugabe erfolgt durch die Verbindung der Bormineralien mit der Schwefelsäure, da das in diesen Mineralien vorhandene Natrium beziehungsweise Calcium auf den Fasern verbleibt.
Eine weitere Möglichkeit die Fasern zu beladen, ergibt sich noch dadurch, daß während des Mischvorganges weitere pulverförmige Materialien, Brandschutzsalze oder ganz allgemein Materialien, die im Endprodukt erwünscht sind, beigegeben werden. Hierbei können diese Materialien an der Umsetzung mittels der Schwefelsäure beziehungsweise an der Oxydation beteiligt sein oder auch nicht, je nachdem, ob die Materialien vor oder nach der Säurezugabe in den Mischer eingegeben werden.
Die Umsetzung der Bormineralien in Borsäure und Calciumsulfat erfolgt exotherm. Die Mischung erwärmt sich dadurch auf etwa 80°C bis 100°C, wodurch sowohl das eingebrachte, wie auch das freiwerdende Wasser, auf der dem Mischer nachfolgenden Abdampfstrecke zum größten Teil verdampft. Nach der Abdampfstrecke liegen daher dann Granulate vor mit einer Feuchte — je nach der Feuchte der Faserstoffe beziehungsweise des Klärschlammes und dem Anteil der Bormineralien beziehungsweise der Schwefelsäure — zwischen 2 Gew.% und 30 Gew.%. Die Granulate können daher im allgemeinen ohne weitere Trocknung bereits einer Prallmühle zugeleitet und dort wieder in Fasern vereinzelt werden, wobei sich auf dtr Faser nunmehr nicht nur BorsäureDartikel befinden, sondern auch die Materialien, die im Endprodukt gewünscht sind, insbesondere? aber auch glas- und keramikbildende Materialien, die sich für den Brandschutz als besonders zweckmäßig erwiesen haben. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, sowohl nach der Abdampfstrecke, wie auch nach der Mühle einen weiteren Trockner vorzusehen, um das Material in der gewünschten Feuchte zu erhalten beziehungsweise um ein Optimum hinsichtlich Energieeinsatz zum Trocknen beziehungsweise zum Vereinzeln
ίο der Fasern erreichen zu können.
Wie entsprechende Versuche ergeben haben, bilden sich faserige Brandschutzmitlei mit ausgezeichneten brandhemmenden Eigenschaften beim Einsatz von Restabwasser-Klärschlämmen von Papierfabriken mit folgenden Einsatz-Anteilen: Fasern atro 10 Gew.% bis 75 Gew.%, Bormineralien 25 Gew.% bis 65 Gew.%, konzentrierte Schwefelsäure (96%) 15 Gew.% bis 35 Gew.%.
Die gestellte Aufgabe, die Herstellung derartiger faseriger Brandschutzmittel deutlich zu verbilligen und die Möglichkeit zu geben, diesen Fiiern auch noch im Endprodukt erwünschte Zusatzstoffe anzulagern, ist damit erfüllt.
Anhand eines Fließschemas und einiger Beispiele soll das erfindungsgemäße Verfahren weiter erläutert werden. N ich dem beigefügten Fließschema wird Restabwasser-Klärschlamm KL aus dem Abwasser einer Papierfabrik mit einer Feuchte bis 80 Gew.% über eine Dosiereinrichtung 1 einem Schaufelmischer 2 zugeführt
Über eine weitere Dosiereinrichtung !werden pulvrige Bormineralien BM ebenfalls dem Mischer 2 zugeleitet. Der Klärschlamm wird mit den pulvrigen Bormineralien in dem Mischer innig vermischt, so daß sich eine maischeartige Mischung ergibt. Nach diesem ersten Mischtakt wird aus einem Behälter 4 konzentrierte Schwefelsäure ebenfalls dem Mischer während des laufenden Mischvorganges zugegeben, worauf die Umsetzung der Bormineralien in Borsäure und Calciumsulfat beginnt. Ist der Mischvorgang beendet, wird das Mischgut einer Abdampfstrecke 5 zugeführt, auf der der größte Teil des im Mischgut enthaltenen Wassers abdampfen kann. Hierauf gelangt das nun in Granulatform vorliegende Material in eine Prallmühle 6, in der die Granulate wieder zu Einzelfasern zerlegt werden. Zwischen der Abdampfstrecke 5 und der Mühle 6 kann ein Trockner T eingeschaltet sein; eine Nachtrocknung kann auch nach der Mühle 6 durch einen eingefügten Nachtrockner NT erfolgen.
Beispiel 1:
In den Schaufelmischer 2 werden chargenweise 120 kg Restabwasser-i-Clärschlamm aus einer Feinpapier.'abrik mit einem Feststoffgehalt von ca. 33 Gew.% (Feuchtegehalt von 67 Gew.%) und 172 kg Colemanit mit 45% Bortrioxid eingetragen und während 4 Minuten gemischt. Anschließend werden unter weiterem Mischen 73 kg konzentrierte Schwefelsäure (96%) während einer Minu"; eingedüst und das ganze noch 2 Mi-
ho nuten homogenisiert. Sodann wird das Mischgut auf die Abdampfstrecke 5 abgelassen. Es entsteht ein Granulat, das mit einer Restfeuchte von weniger als 20 Gew.% Wasser vorliegt. In dieser Form wird das Granulat in die Prallmühle 6 gegeben und in einen faserigen Stoff zer-
f>5 legt, der dann auf i'.i.e gewünschte Restfeuchte von 2 bis 5 Gew.% nachgetrocknet werden kann. Danach liegt ein faseriges Brandschutzmittel vor, wobei an die Fasern Borsäure und Calciumsulfat sowie die bei der Fein-
papierherstellung benötigten Materialien, also Kieselsäure, Tonerde, kieselsaurer Magnesia und Kalk, angelagert sind. Dieses Brandschutzmittel ist dazu geeignet, beispielsweise plattenförmige Baustoffe, Profile und Formkörper aus Holz oder Kunststoffen durch Unter· mischung vor der Verarbeitung wirksam und nachhaltig brandhemmend auszustatten.
Beispiel 2:
IO
Es werden die gleichen Mengen Mischgut dem Schaufelmischer 2 zugeführt. Nach Beendigung dieses Mischvorganges werden dem Schaufelmischer 2 zusätzlich 5,7 kg Ammoniumbromid in feinpulverisierter Form zugegeben und 2 Minuten weitergemischt. Nach Durchlaufen der Abdampfstrecke 5 und der Prallmühle 6 ergibt sich ein faserförmiges Brandschutzmittel, das zur Erreichung bestimmter internationaler Normen von Bedeutung ist. Neben der Borsäure und Jen oben angeführten Mineralien sind auf den Fasern dieses Brand-Schutzmittels noch zusätzlich etwa 1.9 Gew.% (NhU)3SO4 und etwa 2,6 Gew.°/o (NH4)Br angelagert. In gleicher Weise lassen sich auch andere Flammschutzmittel als Ammoniumbromid. beispielsweise Phosphate, Bor und Borate, andere Bromide oder Sulfate in feinpulvriger Form zugeben oder in Lösungen einsprühen. In besonderen Fällen kann es auch zweckmäßig sein, diese Brandschutzmittel oder Mineralien oder auch Chemikalien vor der Zugabe der Schwefelsäure in die Mischung zuzugeben. jo
Hierzu I Blau Zeichnungen
40
50
55

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Brandschutzmittels, das aus Fasern, die bei der Herstellung von Papier oder Zellstoff anfallenden faserigen Restabwasser-Klärschlämmen mit den üblichen Additiven gewonnen werden, auf deren Oberfläche Borsäurepartikel anhaften, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mit einer Feuchte bis 80 Gew. % in einem Mischer (2) mit pulverigem Colemanit (Calciumborat) innig vermischt werden und unter Eindosen von konzentrierter Schwefelsäure (96%) weitergemischt wird, daß das entstehende Granulat einer Abdampfstrecke (5) zugeleitet und sodann einer Prallmühle (6) zum Vereinzeln der Fasern zugeführt wird.
2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anteilig Fasern atro 10 Gew.% bis 75Gew.%, GoJemanit (BM) 25 Gew.% bis 65 Gew.-% und konzentrierter Schwefelsäure (96%) 15 Gew.% bis 35 Gew.% verwendet werden.
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