DK145154B - Fremgangsmaade til fremstilling af et mineralfiberprodukt - Google Patents

Description

14515A

i

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et mineralfiberprodukt og af den i krav l's indledning angivne art.

En sådan fremgangsmåde kendes fra U.S. patentskrift nr.

2.772.603. Ifølge dette skrift spindes f.eks. glasfibre fra den smeltede masse direkte ind i en dispergeringsvæske, såsom vand, som til forbedringen af befugtningsforholdet er tilsat et befugtningsmiddel. Da der ved den direkte indspin-ding opnås, at fibrene dykker ned i dispergeringsvæsken med en tilsvarende løs forbindelse, undgås de ellers hyppigt forekommende fibersammenklumpninger, som selv under kraftig omrøring og rigelig befugtningsmiddeltilsætning ikke mere lader sig løsne og dispergere. Den dannede dispersion føres hen over en gennemtrængelig flade, f.eks. et endeløst sigte-bånd, hvorved der herpå dannes en glasfiberbane. Denne ikke-vævede bane tørres umiddelbart herefter og udgør fremgangsmådens hovedprodukt. Fremstillingen af hovedproduktet fra de primært tilsatte mineralstoffer foregår kontinuerligt efter et stift fremgangsmådeforløb, så at forstyrrelser ved ét fremgangsmådetrin direkte påvirker andre fremgangsmådetrin. De enkelte trins kapacitet må derfor også tilpasses hinanden. Ved spindingen af en smeltet masse af silikatindeholdende mineralmateriale fremkommer der ud over de tilstræbte mineralfibre regelmæssigt også partikelformet, kornet materiale i mængder op til 20-40 vægt% af mineralfibrene. Det partikelformede materiales tilstedeværelse påvirker mineralfiberproduktets kvalitet i uheldig retning, hvorfor det må fjernes fra mineralfibrene, før disse videre-forarbejdes til mineralfiberprodukterne. Til dette formål er det fra U.S. patentskrift nr. 3.055.498 kendt, før anbringelsen af de fra en smeltet masse spundne mineralfibre i dispergeringsvæsken, at foretage en sortering af spinde-materialet på et endeløst bånd under påvirkning af børster efterfulgt af en vindsigtning. Herved bliver den groveste del af det partikelformede materiale fjernet fra fibrene.

2 145154

Den resterende del af det partikelformede materiale fjernes derefter i flere bundfældningstanke, hvorefter den på denne måde raffinerede mineralfiberdispersion videreforarbejdes til fiberbanen. Ved den forudgående i gasfasen foretågede sortering af de fra det smeltede materiale spundne råfibre i en fiberkomponent og en ikke-fibret komponent foregår der imidlertid ifølge sagens natur en vis dannelse af små totter under indbyrdes fastgørelse af de enkelte fibre, som som følge heraf kun vanskeligt lader sig dispergere i vand.

Den kendte fremgangsmåde må derfor arbejde med ret kraftigt fortyndede dispersioner. En separat opstilling på stedet af de anlæg, der kræves for at gennemføre de enkelte fremgangsmådetrin, vil derfor medføre en transport af uforholdsmæssigt store dispersionsmængder og heraf følgende uforholdsmæssigt store transportomkostninger. På grund af den i gasfasen foregående sortering optræder der derudover nødvendigvis også en høj støvudvikling, overfor hvilken der må gribes til dyre beskyttelsesforanstaltninger.

Det samme gør sig gældende for den fra DE-fremlæggelsesskrift nr. 22 38 529 kendte fremgangsmåde, ved hvilken fibermaterialet uden forudgående rensning for partikelformet materiale dispergeres fint i gasfasen. Umiddelbart derefter foregår der en ved hjælp af sugevirkning understøttet aflejring af fibermaterialet på et gennemtrængeligt underlag (sigte). Den herved dannede fiberbane bringes sammen med underlaget ned i et væskebad, i hvilket den fuldstændige befugtning af fibrene foregår. Herved bevæges befugtnings-væsken oven på en del af fiberbanestrækningen styret igennem den oven på underlaget dannede fiberbane. Efter befugt-ningen og behandlingen i badet kan ifølge fremlæggelsesskriftet fibrene holdes oven på transportindretningen og derpå udbringes som en højkoncentreret opmagasinerbar suspension og tilføres den yderligere bearbejdning. Bortset fra den indledende dispergering i gasfasen, som nødvendigvis er forbundet med høj støvdannelse og derfor ikke er særlig fordel- 3 14 5 15 Λ agtig, er der i den endelige suspension også partikelformede komponenter til stede, som påvirker mineralfiberproduktets kvalitet i uhensigtsmæssig retning. Den tilvejebragte suspension foreligger ganske vist i højere koncentreret form, men medfører stadigvæk uhensigtsmæssige høje transportomkostninger, hvis videreforarbejdningsanlægget er separat placeret. Hele anlægget bør derfor opstilles på ét og samme sted og drives i vidt omfang under et stramt procesforløb. Man må nemlig også erindre, at ved den afsluttende dannelse af fiberbanen skal det fraskilte vand sammen med medfølgende tilsatte materialer føres regelmæssigt tilbage til et tidligere trin for, at mængderne af det anvendte vand og de tilsatte materialer kan være så små som mulig.

Fra dansk patentansøgning nr. 603/¾ kendes en fremgangsmåde til fremstilling af dispersioner af mineralfibre i vand, hvorunder mineralfibrene opslæmmes i vand i nærværelse af en overfladeaktiv forbindelse med mindst én gruppe af kationisk karakter. Dette skrift giver derudover ikke nogen anvisning til opdeling af fremgangsmåden i flere trin med mellemliggende transport eller opmagasinering.

Formålet med opfindelsen er derfor i forbindelse med en fremgangsmåde af den indledningsvis nævnte type at tilvejebringe en fremgangsmåde, som undgår et stramt procesforløb og samtidigt muliggør fremstillingen af et for partikelformede materialer befriet produkt under minimal brug af be-fugtningsmiddel, selv om en delproces foregår både på et andet sted og på et andet tidspunkt end den øvrige del af processen, idet samtidigt fiberproduktfremstillingen under det andet fremgangsmådetrin skal foregå så problemfrit som muligt.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at det udispergerbare, partikelformede materiale indledningsvis adskilles fra dispersionen, hvorpå dispersionen afvan- 4 145154 des mekanisk til opnåelse af et tørstofindhold på 30-70 vægt% og en fiberdensitet på 200-400 kg/m^, hvorefter den tilvejebragte fibermasse transporteres til et gendisper-geringstrin, ved hvilket fibrene uden nogen tilsætning af yderligere befugtningsmiddel dispergeres på ny i vand.

Herved opnås en fremgangsmåde, som arbejder over to trin, idet der efter det første trin fremkommer et mellemprodukt, som på grund af dets optimale volumen kan transporteres og med henblik på yderligere forarbejdning let lader sig dis-pergere på ny i vand, uden at der herved kræves endnu en tilsætning af befugtningsmiddel. Det under det første fremgangsmådetrin tilsatte befugtningsmiddel kan på grund af den mekaniske afvanding til mellemproduktet holdes på et minimum og derved for størstedelens vedkommende recirkuleres under det første fremgangsmådetrin. Videreforarbejdningen under det andet fremgangsmådetrin kan foregå på et helt andet sted.

Den mekaniske afvanding medfører altså et mellemprodukt, som kun indeholder fra 30 til 70 vægt% vand. Herved undgås de til en fuldstændig tørring nødvendige, betydelige energimængder. Ved fuldstændig tørring ville derudover den afvan-dede fibermasses volumen tiltage. For transporten af mellemproduktet er transportvoluminet mere tungtvejende end transportvægten. Denne overvejelse er for så vidt også betydningsfuld, da en til reducering af transportvoluminet foretaget sammenpresning af fibermassen, i det mindste er generende for en gendispergering.

Ved fremstillingen ifølge opfindelsen udgår man fra mineralfibre, som fremstilles på konventionel måde.

De opnåede mineralfibre underkastes først et dispergerings-og separationstrin for tilvejebringelse af mineralfibre, som er befriet for partikelformet materiale, og som er i 145154 5 stand til at blive ensartet dispergeret i vand. Disper-geringstrinnet udføres således, at mineralfibrene blandes og dispergeres i vand, som bliver tilsat befugtningsmiddel.

Den blandede mængde mineralfibre afvejes herved, således at der opnås en dispersion med et mineralfiberindhold på højst 7 vægt%, fortrinsvis højst 4 vægt%, regnet på væskemængden. Indhold, der overstiger 7 vægt%, har vist sig at give et utilfredsstillende dispergeringsresultat.

For at opnå optimal dispergering kan der ifølge opfindelsen anvendes et befugtningsmiddel i væsken i en mængde på 0,001-5,0 vægt%, fortrinsvis 0,01-3,0 vægt% i forhold til mineralfibrenes vægt.

Dispergeringen udføres passende ved en temperatur på 20-40°C, hvorved normal omgivelses- eller stuetemperatur foretrækkes. Dispergeringen kan foretages ved varierende pH-værdier i dispersionsmaterialet, hvorved pH-værdien inden for det basiske område foretrækkes, og en pH-værdi på ca.

9 har vist sig særlig hensigtsmæssig. Af de forskellige typer af befugtningsmidler, der findes, dvs. anionaktive, kationaktive og ikke-ionaktive befugtningsmidler, har de kationaktive befugtningsmidler vist sig særligt hensigtsmæssige til dispergeringen ifølge opfindelsen. Blandt de særligt foretrukne kationaktive befugtningsmidler kan nævnes imidazoliner, imidazoler og aminooxider og kvaternære ammoniumforbindelser med passende molekylstruktur.

Under de ovenfor anførte betingelser opnås en god dispergering af mineralfibrene, medens partikelformet materiale i mineralfibrene derimod ikke dispergeres, men synker til bunds, dvs., at der opnås en separation af mineralfibrene fra det partikelformede materiale, samtidig med, at fibrene dispergeres. For fuldstændigt at adskille det partikelformede materiale fra mineralfibrene underkastes den opnåede dispersion dynamisk adskillelse, hvilket passende 6 145154 foregår ved behandling i en hydrocyklon, hvorved opnås en partikelfri mineralfiberfraktion.

Det bemærkes, at det, selv om man foretrækker, at disper-geringen foretages med befugtningsmidlet tilsat væsken, også er muligt i stedet for at tilsætte befugtningsmidlet til mineralfibrene ved at forbehandle disse med befugtningsmid-del før dispergeringen. Den opnåede dispersions mineralfiberfraktion afvandes derefter mekanisk. Denne mekaniske afvanding kan udføres på mange forskellige måder, såsom ved afvanding på et metaltrådslærred, ved afvanding på roterende tromlefilter eller ved centrifugering osv.. Af de forskellige former for mekanisk afvand, som er mulige, foretrækkes der til nærværende opfindelse centrifugering. Afvandingen udføres passende under samme temperaturbetingelser som det forudgående dispergerings- og separationstrin, dvs. ved 20-40°C, fortrinsvis ved omgivelsernes temperatur.

Den ved afvandingen fraskilte væske, som indeholder uudnyttet overskud af befugtningsmiddel, tilbageføres til dispergerings- og separationstrinnet og kan dér, efter fornøden tilsætning af yderligere befugtningsmiddel, anvendes på ny til dispergering af yderligere mængder af mineralfibre. Herved undgår man udslipning af forurenende, befugtningsmiddel-indeholdende væsker, hvilket er en fordel, set ud fra et miljømæssigt synspunkt, samtidig med, at der opnås en forbedret procesøkonomi.

Det afvandede mineralfibermateriale, mellemproduktet underkastes i det efterfølgende gendispergeringstrin fornyet dispergering, formning og afvanding samt tørring for tilvejebringelse af det endelige mineralfiberprodukt. Denne behandling kan som nævnt foregå på et andet sted end fremstillingen af det afvandede fibermiddelprodukt, dvs. fremstillingen af mellemproduktet er adskilt fra den efterfølgende behandling, både med hensyn til sted og tid, og fiber 145154 7 mellemproduktet emballeres derfor almindeligvis i f.eks. containere til videre transport til det sted, hvor efterbehandlingen skal foregå.

Gendispergeringen foregår ved, at det afvandede fibermellemprodukt tilsættes en tilstrækkelig mængde væske, såsom vand, for opnåelse af en dispersion af ønsket koncentration. Det er ved gendispergeringen som nævnt ikke nødvendigt at tilsætte noget særskilt befugtningsmiddel for at dispergere mineralfibrene, eftersom disse ved det tidligere disperge-rings- og separationstrin og den derpå følgende mekaniske afvanding blev forsynet med en passende mængde befugtningsmiddel til at være gendispergerbare. Herved undgås helt de problemer, som ville opstå, hvis det ved gendispergeringen er nødvendigt at tilsætte befugtningsmiddel, i hvilket tilfælde overskydende befugtningsmiddel må tilsættes, og det tilbageværende vand efter afvandingen af de gendispergerede mineralfibre vil som følge heraf indeholde befugtningsmiddel, som vil medføre forurenings- og miljøproblemer. Man kan således sige, at man gennem det indledende dispergerings-og separationstrin og den mekaniske afvanding opnår et gen-dispergerbart mineralfiberprodukt, som automatisk gives den rette dosering af befugtningsmiddel for at være disperger-bar, og at man derigennem undgår problemer ved den efterfølgende fremstilling af det endelige produkt, både set ud fra et rent procesteknisk synspunkt og et miljømæssigt synspunkt.

Ved gendispergeringen af det mekanisk afvandede fibermellemprodukt kan der ifølge opfindelsen tilføres andre materialer, såsom bindemiddel, fibre af en anden slags, f.eks. cellulosefibre, afhængig af, om man ønsker at fremstille et slutprodukt, som kun består af mineralfibre eller som udgøres af mineralfibre i kombination med et andet materiale. Dette andet materiale kan f.eks. udgøres af cellulosefibre eller af en matrice af uorganisk eller organisk materiale, såsom ce- 145154 8 -ment, gips eller plast.

Opfindelsen vil i det følgende blive beskrevet i detaljer under henvisning til tegningen, der skematisk viser et anlæg til udøvelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Ifølge tegningen tilføres mineralfiberråmaterialer 1 via et transportbånd 2 over en vendevalse 3 gennem et hul 4 i en hvælving 5 til en smelteovn 6. Denne smelteovn arbejder ved elektricitet ved hjælp af to elektroder 7, og råmaterialerne overgår til flydende form i et smeltebad 8. Fra smeltebadet løber det smeltede materiale ud igennem en åbning 9 i ovnvæggen og over en rende 10 ud i form af en stråle 11 og ned på et fibreringsaggregat, som indeholder to hurtigt roterende stålcylindere 12, der drives af aksler 13, som igen drives af en motor 14.

En blæser 15 driver en luftstrøm igennem en kanal 16 forbi fibreringsaggregatet, hvorefter fibrene føres til en opløserindretning 17, i hvilken en omrører 18 er placeret og roterer med høj hastighed. I bunden af opløserindretningen er der en tragtformet skakt 19, som nedadtil afsluttes af en transportsnegl 20, ved hjælp af hvilken groft og udisperger-bart materiale bortledes.

Fra en på tegningen ikke vist forrådstank føres befugtnings-middel via ledningen 21 frem til opløseren 17. Dette befugt-ningsmiddel doseres ved hjælp af en ventil 22, som styres af en reguleringsenhed 23 i afhængighed af den fibermængde, som tilføres opløseren 17. Ved indstilling af reguleringsenheden 23 kan der indstilles til ethvert ønsket forhold imellem den til opløseren tilførte mineralfibermængde og be-fugtningsmiddelmængde. Til opløseren føres der også vand via en ventil 24, hvis funktion styres af en reguleringsenhed 25. Denne reguleringsenhed 25 modtager impulser i overensstemmelse med en vandstandsmåling i opløseren 17.

145154 9

Fra opløseren 17 ledes den opnåede dispersion ved hjælp af en pumpe 26 frem til en cyklon 27, hvorfra mineralfibre, som er befriet for partikelformede forureninger, i form af en dispersion, føres til en forrådstank 28. I forrådstanken holdes dispersionen i bevægelse ved hjælp af en omrører 29.

De partikelformede forureninger, som udskilles i cyklonen 27, ledes ud på et sigtebånd 30 via en sluse 31, som består af to ventiler 32 og 33, hvis funktion reguleres ved hjælp af en reguleringsenhed 34. Det materiale, som er blevet transporteret op fra opløserindretningen 17 ved hjælp af transportsneglen 20, føres også frem til sigtebåndet ved hjælp af et transportbånd 35.

De udskilte udispergerbare henholdsvis partikelformede bestanddele hos mineralfibrene, og som er blevet befriet for overskud af vand, føres til en tørretromle 36 og tørres. Det således tørrede materiale føres derefter, som antydet ved hjælp af en pil 37, tilbage til transportbåndet 2 for igen at blive tilsat ovnen 6. Fra forrådsbeholderen 28 ledes mineralfiberdispersionen via en doseringsventil 38, som styres af en reguleringsenhed 39, til en centrifuge 40, som består af en centrifugekurv 41, der drives af en aksel 42 og omgives af et centrifugehus 43. Fra centrifugehuset ledes afcentrifugeret vand via en ledning 44 tilbage fra opløserindretningen 17 ved hjælp af en pumpe 45. Også vandet fra sigtebåndet 30 ledes via ledningen 46 frem til pumpen 45.

Den afvandede mineralfibermasse i centrifugen ledes ved hjælp af en skraber 47 ud i en silo 48, hvorfra massen ved hjælp af en snegl 49 ledes ned i tomme emballeringsenheder eller containere 50. De fyldte containere 51 mellemlagres til senere transport 52 til et fra det ovenfor beskrevne system adskilt, andet system. I dette sidste system ledes den afvandede fibermasse 53 ned i en opløserindretning 54, i hvilken der findes en omrører 55.

Claims (2)

145154 ίο I opløserindretningen 54 dispergeres fibermassen 53 i vand ved hjælp af omrøreren 55 og tilføres eventuelt materialer 56, såsom cellulosefibrer. Den således dannede dispersion af fibermassen 53 (og eventuelt materialer 56) udtages derefter fra opløserindretningen 54 og føres ved hjælp af en pumpe 57 frem til en oplagringsbeholder 58, hvorfra dispersionen ved hjælp af en ventil 59, som styres af en reguleringsenhed 60 , udledes på et metaltrådslærred 61. På denne metaltrådssigte afvandes fibermassen med eventuelle tilsatte materialer til en materialebane 62, medens det tilbageværende vand 63 via pumpen 64 føres tilbage til opløseren 54. For at kompensere for det med materialebanen 62 bortførte vand, tilsættes der yderligere vand via en ledning 65 gennem en ventil 66, som styres af en reguleringsenhed 67. De tomme emballeringsenheder 68 kan transporteres tilbage til det første beskrevne system. i stedet for det ovenfor beskrevne system til afsluttende tildannelse af mineralfiberprodukter, kan der anvendes porøse støbeforme, hvori fibermassen støbes til den ønskede form. Patentkrav.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et mineralfiberprodukt af mineralfibre, som fremstilles af silikatindeholdende mineralmateriale ved spinding af det smeltede materiale, ved hvilken fremgangsmåde den af spindingen resulterende mineralfibermasse dispergeres direkte i vand under tilsætning af befugtningsmidler og de dispergerede fibre, eventuelt under tilsætning af yderligere materialer, afvandes til dannelse af en ikke-vævet bane, og sidstnævnte forarbejdes yderligere, kendetegnet ved, at det udis-pergerbare, partikelformede materiale indledningsvis adskil-