DE742298C - Verfahren zum Verfestigen mineralfaserhaltiger lockerer Gemische - Google Patents

Description

• Verfahren zum Verfestigen mineralfaserhaltiger lockerer Gemische Bei der Herstellung von Platten, Streifen, Schalen u. dgl. aus Mineralfasern, beispielsweise Glasfasern, wie solche für Wärme- und Schallisolierungen und andere Zwecke Verwendung finden, ist es üblich, den Fasermassen ein Bindemittel zuzusetzen, um den hergestellten Produkten für idie Handhabung, den Transport und,den Einbau den nötigen Zusammenhalt und @dieerforderliche Festigkeit zu .geben. Es ist bekannt, als Bindemittel hierbei eine Mischung von fein unterteilten anorganischen Stoffen, wie z. B. Ton, und einer Bitumendispersion zu verwenden und,das mit dem Bindemittel versetzte Fasergemisch in Formen ein Trockenöfen zu bringen, um bei den üblichen Temperaturen das Wasser auszutreiben und das Erzeugnis zu trocknen. Diese Faserstoffkörper lassen insofern noch zu wünschen übrig, als sie noch nicht die erstrebenswerte Zähigkeit und Festigkeit besitzen. Sie werden vielfach zu -dicht und spröde und besitzen vor allem eine mangelnde Widerstandsfähigkeit gegen höhere Temperaturen.
• Die Erfindung sieht für die Gemische der vorangegebenen Art eine Wärmebehandlung bei Temperaturen vor, die wesentlich höher liegen als für das Trocknen erforderlich ist. Dias erfindungsgemäße Verfahren liegt darin, däß das Gemisch so lange auf etwa 3oo bis höchstens 48o° erhitzt wird, bis der bituminöse bzw. bitumenartige Stoff unter Zerfall und Verharzung zäh und hart geworden ist.
• Die nach diesem Verfahren hergestellten Faserstoffkörp.er besitzen eine hohe Zähigkeit und Festigkeit, behalten die gewünschte PQ-rösität und widerstehen Temperaturen bis zu 65o° C, ohne daß sich unangenehme Gerüche entwickeln. 41.s anorganischen Bestandteil des Bindemittels benutzt man zweckmäßig, wie an sich bekannt, einen feinen plastischen Ton, wie Bentonit. Um die Masse zu versteifen und ihre Festigkeit zu erhöhen, können auch Zumischungen von anderen, vorzugsweise keramischen Tonen vorgenommen werden. Ferner können Diatoineenerde oder ähnliches feinteiliges Material benutzt werden. Für die bituminöse Dispersion des Bindemittels lassen sich bekannte billige Stoffe, wie Kohlenteer, Petroleumasphalt und bituminöse Destillationsrückstände, beispielsweise aus der Steinkohlenteer- oder Erdöldestillation, mit Erfolg verwenden. Sehr bewährt hat sich die Verwendung Beines unter dem Warennamen Pturesinol im Handel befindlichen, stark aroni:ttischen Destillationsrückstandes. Gerade bei hitzebeständigen organischen Verbindungen sind die aromatischen Verbindungen vorherrschend. Weitere bituinenartige Stoffe, die einer pyrolytischen Reaktion fähig sind, harzige Rückstände hinterlassen und sich deshalb für das erfindungsgemäle Verfahren eignen. sind Kohlehydrate, Wachse, Harze. Fette und @)le sowohl aliphatischer wie aromatischer Art: Eine für die Praxis geeignete Bindemittelu z.ischung besteht aus ein bis sieben Teilen Bentonit, ein bis sieben Teilen anderem Ton und ein bis sieben Teilen bituminöser Substanz. Die Verhältnisse der Bestandteile können natürlich je nach dem Charakter der verwendeten Materialien geändert «=erden. In jedem Fall soll jedoch genügend Bentonit zur Emulsierung der bituminös en Stoffe, clie durch Heizen und Hindurchschicken durch eine Kolloidmühle oder ähnliche Vorrichtung erfolgt, verwendet werden. Der aus den obengenannten Bestandteilen gebildeten Mischung kann So bis go°J, Wasser zugesetzt werden, um eine weiche Emulsion zu bilden und die Verteilung über die Fasern zu erleichtern. Man kann auch den bituminösen und anorganischen festen Bestandteilen zunächst eine geringere Wassermenge (3o bis .I0°/,) zusetzen und darin die Mischung in einem mechanischen Misch- oder Knetapparat durchführen. \Tach --lem Mischen und Kneten kann dann weiteres \,Vasser zugesetzt werden, um die für die Anwendung des Mittels erforderliche Konsistenz herbeizuführen. Das Wasser, welches als Emulgierungsmittel dient und eine gute Verteilung über die Oberfläche der Fasern ermöglicht, gestattet dem Bindemittel, sich vortiehmlich an den Kreuzungspunkten der Fasern zu konzentrieren.
• Beim Aufbringen des Bindemittels im Zustand der Emulsion können die Fasern sich in .rgendeiner der- üblichen Formen befinden. Es ,ö nnen Platten, Streifen oder Schalen sein, deren Form sich jeweils nach den Gegenständen richtet, auf welchen die Isolierung angebracht wird. Die Fasermassen besitzen zweckmäßig eine geringe Dichte, beispielsweise 76 bis 76o kg pro Kubikmeter. Das Bindemittel wird dann in reichlicher Menge in die Fasermasse eingebracht. Es geschieht dieses z. B. durch Aufgießen oder Aufsprühen oder auch .lurch Eintauchen der F aserniasse in ein Bad der Bindeflüssigkeit. Überschüssige Mengei3 an Bindemittel läßt man abtropfen, während das in der Masse verbleibende Bindemittel alle Fasern gleichmäßig und vollst:birlig tiinhüllt.
• Der Faserkörper wird dann der Pvrolysetemperatur unterworfen, welche bei etwa 300 bis 40o' C, aber nicht über d80=' C liegt. Die Wärmebehandlung erfolgt zweckmäßig 111 einem Ofen, durch welchen man zur Bvschleunigung des Trocknens hehle Luft zirkulieren läßt.
• Die erforderliche Zeit für die Behandlung hängt von der Temperatur ab. je höher die angewandten Temperaturen sind. desto zäher ist das sich ergebende Produkt. Es ist jedoch bei Anwendung hoher Temperaturen sorgfältig darauf zu achten. daß. wenn die Pyrolyse den optimalen Zustand erreicht hat, diie Gegenstände aus dem Ofen entfernt «-erden. s Bei 430"C werden für das Trocknen und die Pyrolyse in der Regel d.ij, bis i Stunden henötigt. Bei niedrigeren Temperaturen sind die Vorgänge wesentlich langsamer und berttispruchen wesentlich mehr Zeit. So sind z. B. bei a0o@ C etwa 72 bis 73 Stunden 110twendig, um voni nassen zum festen, zähen Zustand zu gelangen. Bleiben die Gegenstände zu lange im Ofen, so werden sie brüchig und hart. und schließlich entzünden sie sich und brennen aus.
• `Vesentlich ist, daß die WärinebehanAhirig unterbrochen wird, bevor die Reaktionen zu weit gehen. Auf alle Fälle muß zur Vermeidung des Brüchigwerdens der Masse eine Entzündung der brennbaren Bestandteile vermieden werden. Deshalb wird die Reaktion unterbrochen, wenn die inazimale Zähigkeit erreicht ist. Auch bei Temperaturen um 300v (', wie beispielsweise 320=, gehen die IZeaktioneli noch langsam vor sich. Im allgemeinen kann nian sagen, daß bei niedrigen Temperaturen Stunden erforderlich sind, wo bei hohen Teni-1>eraturen llintiten zur Erzielung der gleichen Ergebnisse genügen. 4ußerdem scheint die Natur der Reaktionen bei niedrigen Temperaturen anders als bei hohen Temperaturen zu sein, indem sich mit den letzteren gewöhnlich eine größere Zähigkeit erreichen läßt. Deshalb ist es zweckmäßig, in den Trockenöfen so hohe Temperaturen wie möglich anzuwen-den, aber dafür zu sorgen, daß die Gegenstände bei Erreichung der größten Zähigkeit aus den Ofen entfernt werden.
• Während der pyrolytischen Reaktion trägt die Gegenwart von Wasserdampf dazu bei, eine Verbrennung der bituminösen Bestandteile des Bindemittels zu verhüten und die Zersetzungen zu hemmen, damit sie nicht zu weit gehen und auf einen Punkt gelangen, an welchem eine übelmäßige Verflüchtigung derselben stattfindet, wodurch das Produkt eher brüchig als zäh werden könnte. Außerdem ist es wichtig, daß im Innern .des Produktes keine übermäßige exotherme Reaktion eintritt, die zu einem Ausbrennen im Innern des Produktes und damit zu einer Steigerung der Temperatur führen könnte, durch welche schließlich eine weitere Verbrennung der bituminösen Bestandteile und dadurchein Brüchigwerden verursacht werden könnte.
• Überhaupt ist es für das Produkt günstig, wenn bei den Reaktionen so wenig wie möglich bituminöse Bestandteile, sei es durch Entzündung oder Destillation, verlorengehen. Es ist im Gegenteil vorteilhaft, wenn sich diese Bestandteile kondensieren und auf der Oberfläche der Fasern, insbesondere an den Kreuzungsstellen der Fasern, polymerisieren, so daß eine möglichst zähe Verbindung entsteht.
• Bezüglich des Heißluftbetriebes und den dabei verwendeten Gebläsen :ist bei der wirtschaftlichen Herstellung des Produktes eine Temperatur von etwa 43o°C am geeignetsten.
• Bei der Wärmebehandlung findet unter anderem durch verschiedene verwickelte Reaktionen eine Wasserentziehung statt. Anscheinend geht der Sauerstoff doppelte Verbindungen ein. Er verbindet sich zum Teil mit Wasserstoff, um Wasser zu bilden, während offenbar gleichzeitig noch Kreuzverbindungen eintreten. In der letzten Stufe spaltet sich mehr Wasserstoff ab, so daß kohlenstoffhaltige Rückstände zurückbleiben. Zwischen diesen Reaktionen ,bilden sich schwere harzige Moleküle von stark aromatischem Charakter, welche hohen Temperaturen verhältnismäßig gut widerstehen. Wenn sich diese auf den Tonen kondensieren, ergibt sich für letztere eine starke Verfestigung. Außerdem findet anscheinend eine Polymerisation statt, durch welche die Zähigkeit des Produktes erhöht wird.
• Die verschiedenen Reaktionen sind jedoch so verwickelt, :daß schwer festzustellen ist, was in jedem Fall vor sich geht. Immer ist jedoch das entstehende Produkt äußerst stark, zäh. wasserbeständig, wasserabweisend und von geringer Dichte. Um ihre wasserabweisende Eigenschaft noch zu erhöhen, können entsprechende Stoffe, wie Wachse, Metallseüfen, Harze usw.. zugesetzt werden, obschon es. natürlich für Gegenstände, die hohen Temperaturen ausgesetzt sind, zweckmäßig ist, ein Mittel zu .benutzen, welches weder Rauch noch Gerüche übermäßig entwickelt. Die Dichte des Produktes kann je nach dem Anwendungszweck verschieden sein. Eine geeignete Dichte ist etwa iao bis i4o kg pro Kubikmeter, bedingt durch :eine Glasfasermasse, die zuletzt eine Dichte von etwa 63 bis i 3o kg pro Kubikmeter hat, und die gleiche Menge von etwa 6o bis iao kg pro Kubikmeter an Bindemittel.
• Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Glasfaserkörper lassen .sich mit Vorteil zur Isolierung von Dampfleitwigen, Öfen usw. anwenden, bei welchen sie Temperaturen von 54o bis 65o° C aushalten können, ohne nachteilig beeinflußt oder zerstört zu -,werden. 1Tätürlich kann man die Produkte auch bei noch höheren Temperaturen benutzen. In diesem Falle tritt allerdings eine Entzündung und Verbrennung der bituminösen Bestandteile ein, so daß nur .die anorganischen Stoffe als Bindemittel zurückbleiben.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum Verfestigen eines aus Mineralfasern, insbesondere Glasfasern, fein verteilten anorganischen Stoffen, wie Ton, und einer wäßrigen Dispersion eines bituminösen bzw. bitumenartigen Stoffes bestehenden lockeren Gemisches :durch Hitzebehandlung, dadurch gekennzeichnet, d aß das Gemisch so lange auf etwa 300 bis höchstens 4£o° erhitzt wird, bis der bituminöse bzw. bitumenartige Stoff unter Zerfall und Verharzung zäh und hart geworden ist. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften ..... Nr. 225 25o, 65o 652; französische Patentschrift 776 920; USA.-Putentschriften ...... Nr. 1 972 4932 a 003 309: Markusson, Die natürlichen und künstlichen Asphalte (192i), S. 18 ff., .S.35.