FI58484C - Saett att framstaella en mineralfiberprodukt - Google Patents

Description

r . KUULUTUSJUUCAI1U c Q , 0 .

40%» -W (11) utlAognInosskript 5 8484 ^ (51) Kv.lk?/1ne.Cl.3 C W B 43/02 SUOMI-FINLAND <*) νημ-ρμ, T63U95 (22) Hslwi*FlMI—Aieeimhw^ 03.12.76 (29) AlkvplM·—GMglwt*d*| 03.12.76 (41) TirtlMt JulkMal—>Mvft effincRg 20.07.77

Mnctt-j· r*kitt*rfh*llftu· (4Λ NMMUp». J.toag-tk^-n ^m._ PMant· oeh r*flst«rttyr*lMn ' ' AnaMon utb|d oeh utljkrifttn public·»* 31.10. Ö0 (32)(33)(31) **r ««Miinw—4«gM prior** i9.Ol.76

Ruotsi-Sverige(SE) 7600^62-1 (71) Rockwool Aktiebolaget, Skaravagen, S~5^1 00 Skövde, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Gunnar Cederqyist, Lerdala, Ulf Aberg, Skovde, Ruotsi-Sverige(SE) (7*0 Oy Kolster Ab (5^) Kivennäiskuitutuotteen valmistusmenetelmä - Sätt att framställa en mineralfiberprodukt

Esillä olevan keksinnön kohteena on kivennäiskuitutuotteen valmistusmenetelmä ja edullisesti keksintö kohdistuu kokonaan tai osaksi tällaisista kivennäiskuiduista muodostuvan raina- tai arkki-maisen tuotteen valmistamiseen.

Erityyppisten raina- tai arkkimaisten tuotteiden valmistuksessa on tunnettua käyttää asbestikuituja niiden lämmön ja kemiallisen korroosion kestävyyden hyväksikäyttämiseksi. Eräs etu on tällöin asbestikuitujen hyvät arkinmuodostusominaisuudet. Viime aikoina on kuitenkin yhä enemmän havaittu, että asbestikuidut ovat useissa yhteyksissä sopimattomia aiheuttaneensa terveydellisten vaarojen takia. Sen tähden on yleisenä toivomuksena käyttää yhteyksissä, joissa tähän asti on käytetty asbestikuituja, niiden asemesta muita samanarvoisia korvaavia aineita. Tällaisina korvaavina aineina tarjoavat kivennäiskuidut monia etuja, erityisesti kemiallisen inertian ja lämmönkestävyyden kannalta. Kivennäiskuiduilla on kuitenkin huonommat arkinmuodostusominaisuudet, koska niitä ei normaalisti voida dispergoida yhtenäisesti nesteisiin, kuten veteen, vaan ne 2 58484 muodostavat paakkuja. Lisäksi kivennäiskuidut usein sisältävät huomattavia määriä ei kuitumaista, pienten ns. helmien muodossa olevaa hiukkasainetta, joka vaikuttaa epäsuotuisasti lopullisen tuotteen ominaisuuksiin, ei vähiten sen ulkonäköön. Hiukkasaineen määrä voi olla jopa 20-40 % kivennäiskuitujen painosta.

Yllä mainittu huomioon ottaen ei aiemmin ole ollut mahdollista käyttää kivennäiskuituja asbestikuitujen korvaamiseen tai muissa yhteyksissä, missä tarvitaan hyvät arkinmuodostusominaisuudet omaavaa kuituainetta.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti on esitetylle ongelmalle saatu aikaan ratkaisu ja onnistuttu tuottamaan kivennäiskuituja, jotka on vapautettu hiukkasaineesta (helmistä) ja jotka ovat yhtenäisesti dispergoitavissa ja joilla on hyvät arkinmuodostusominaisuudet, minkä ansiosta on käynyt mahdollisesti valmistaa kivennäis-kuitutuote dispergoitavista kivennäiskuiduista. Keksinnön mukaiset kivennäiskuidut sopivat myös lisättäviksi muihin sinänsä dispergoi-taviin kuituihin, esim. selluloosaan, vahvistusaineeksi, esim. kip-silevyihin muotokappaleiden, esim. tuuletuslaitosten diffuusorien valmistukseen ym. tarkoituksiin.

Keksinnön lähemmät tunnusmerkit käyvät ilmi patenttivaatimuksista.

Keksinnössä lähdetään kivennäiskuiduista, jotka on valmistettu tavanomaiseen tapaan.

Saadut kivennäiskuidut joutuvat ensin dispergointi- ja erotus-vaiheeseen sellaisten kivennäiskuitujen aikaansaamiseksi, jotka on vapautettu hiukkasaineesta ja joilla on kyky dispergoitua yhtenäisesti veteen. Dispergointivaihe suoritetaan niin, että kivennäiskuidut sekoitetaan ja dispergoidaan veteen, johon on lisätty kostutus-ainetta. Kivennäiskuitujen sekoitettu määrä valitaan tällöin niin, että saadaan dispersio, jonka kivennäiskuitupitoisuus on korkeintaan 7 paino-%, edullisesti korkeintaan 4 paino-%, laskettuna nesteen määrästä. 7 paino-%:a ylittävien pitoisuuksien on todettu antavan epätyydyttäviä dispergointituloksia. Optimaalisen dispergoin-nin saavuttamiseksi käytetään nesteessä kostutusaineen lisäystä, joka on 0,001-5,0 paino-%, edullisesti 0,01-3,0 paino-%, laskettuna kivennäiskuitujen painosta. Dispergointi suoritetaan sopivasti 20-40°C:n lämpötilassa, jolloin normaali ympäristön tai huoneen lämpötila on edullinen. Dispergointi voidaan suorittaa dispersioai- 3 58484 neen erilaisilla pH-arvoilla, jolloin emäksisen alueen pH-arvot ovat edullisia ja pH-arvo n. 9 on osoittautunut erityisen suotuisaksi. Erityyppisistä saatavana olevista kostutusaineista, ts. anioniaktiivisista ja kationiaktiivisista kostutusaineista, ovat kationiaktiiviset kostutusaineet osoittautuneet erityisen sopiviksi keksinnön mukaiseen dispergointiin. Erityisen edullisista kationiaktiivisista kostutusaineista voidaan mainita imidatsoliinit, imi-datsolit, amino-oksidit, kvaternääriset ammoniumyhdisteet jne., joilla on sopiva molekyylirakenne.

Edellä esitetyillä edellytyksillä saadaan hyvä kivennäiskui-tujen dispergointi, kun sitä vastoin kivennäiskuiduissa oleva hiuk-kasaine ei dispergoidu, vaan vajoaa pohjaan, ts. kivennäiskuidut erotetaan hiukkasaineesta samalla kun kuidut dispergoidaan. Hiuk-kasaineen täydelliseksi erottamiseksi kivennäiskuiduista suoritetaan saadulle dispersiolle dynaaminen erotus, edullisesti käsittelemällä sitä hydrosyklonissa, jolloin saadaan hiukkasista vapaa kivennäis-kuitufraktio. *

On huomattava, että vaikkakin keksinnössä on edullista suorittaa dispergointi lisäämällä kostutusaine nesteeseen, on myös mahdollista sen sijaan lisätä kostutusaine kivennäiskuituihin esi-käsittelemällä nämä kostutusaineella ennen dispergointia.

Saadun dispersion kivennäiskuitufraktiosta poistetaan sen jälkeen vesi mekaanisesti. Mekaaninen vedenpoisto voidaan suorittaa monin eri tavoin, kuten poistamalla vesi viirakankaalla, pyörivällä rummulla, linkoamalla jne. Mekaanisen vedenpoiston mahdollisista eri menetelmistä pidetään nykyään linkoamista edullisena. Keksinnön mukaisesti vedenpoisto on suoritettava niin pitkälle ja sellaisissa olosuhteissa, että kuivatun kuitufraktion kuivapitoisuus on 30-70 3 paino-% ja kuitutiheys 200-400 kg/m . Vedenpoisto suoritetaan sopivasti samoissa lämpötilaolosuhteissa kuin sitä edeltävä dispergointi- ja erotusvaihe, ts. 20-40°C:ssa, edullisesti ympäristön lämpötilassa. Taloudellisista syistä on tärkeää, ettei kuitufraktiosta täysin poisteta vettä, vaan että tuote, josta vesi on poistettu, sisältää vettä n. 30-70 paino-%. Täydellinen vedenpoisto edellyttää nimittäin kuitufraktion kuivaamista, mikä vaatii suurta energiamäärää. Täydellisessä kuivauksessa kuivatun kuitutuotteen tilavuus lisäksi kasvaa, ts. saadaan kuivattu kuitutuote, jolla on alhaisem- “ 58484 pi kuitutiheys kuin pelkässä mekaanisessa vedenpoistossa. Tämä vuorostaan nostaa kuljetuskustannuksia, koska sama määrä kuitutuotetta, josta vesi on poistettu, vaatii suuremman tilan täydellisessä vedenpoistossa (kuivauksessa) verrattuna mekaaniseen vedenpoistoon. Vaikka kuivaus aiheuttaa painon alenemisen vedenpoistosta johtuen, on käynyt ilmi, ettei tämä painon aleneminen ole pystynyt vaikuttamaan lisääntyneitä kuljetuskustannuksia vastaan, joita tilavuuden lisäys kuivauksessa aiheuttaa. Sen tähden on selvää, että osittainen vedenpoisto verrattuna täydelliseen vedenpoistoon muodostaa keksinnön oleellisen osan.

Vedenpoistossa erotettu vesi, joka sisältää käyttämätöntä kostutusaineen ylijäämää, palautetaan dispergointi- ja erotusvai-heeseen ja sitä voidaan tarpeellisen lisäkostutusaineen lisäyksen jälkeen käyttää uudelleen uusien kivennäiskuitumäärien dispergointiin. Tällä tavoin vältetään likaavan, kostutusainetta sisältävän nesteen poisto, mikä on ympäristön kannalta eduksi, samalla kun prosessin taloudellisuus paranee.

Kivennäiskuituaineelle, josta vesi on poistettu ja jota voidaan pitää välituotteena, suoritetaan sen jälkeen seuraavassa uudelleendispergointivaiheessa uusi dispergointi, muodostus ja vedenpoisto sekä kuivaus lopullisen kivennäiskuitutuotteen aikaansaamiseksi. Tämä käsittely suoritetaan normaalisti eri paikassa kuin kuituvälituotteen, josta vesi on poistettu, valmistus, ts. välituotteen valmistus on erotettu seuraavasta käsittelystä sekä paikallisesti että ajallisesti. Kuituvälituote pakataankin sen tähden tavallisesti esim. kontteihin edelleen kuljetusta varten paikkaan, missä jälkikäsittely suoritetaan.

Uudelleendispergointikäsittely tapahtuu siten, että kuituväli-tuotteeseen, josta vesi on poistettu, lisätään riittävä määrä nestettä, kuten vettä, halutun pitoisuuden omaavan dispersion saamiseksi. Tässä yhteydessä on tärkeää huomata, ettei uudelleendispergoinnissa tarvitse lisätä mitään erityistä kostutusainetta kivennäiskuitujen dispergoimiseksi, koska nämä ovat aiemmassa dispergointi- ja erotus-vaiheessa ja sitä seuraavassa mekaanisessa vedenpoistossa saaneet sopivan määrän kostutusainetta ollakseen uudelleen dispergoitavia. Tällä tavoin on siis täysin poistettu ne ongelmat, joita olisi syntynyt, jos uudelleendispergoinnissa olisi tarvinnut lisätä kostutusai- 5 58484 netta, jolloin olisi täytynyt lisätä ylimääräistä kostutusainetta ja kiertovesi olisi niin ollen uudelleen dispergoitujen kivennäis-kuitujen vedenpoiston jälkeen sisältänyt kostutusainetta, josta olisi ollut seurauksena likaantumis- ja ympäristöongelmia. Voidaan sanoa, että alkudispergointi- ja erotusvaiheen sekä mekaanisen vedenpoiston avulla saadaan uudelleen dispergoitavat kivennäiskuitu-tuote, jolle on automaattisesti annettu oikea kostutusaineen annostus, jotta se olisi dispergoitavissa. Tämän ansiosta vältetään seuraavassa lopullisen tuotteen valmistuksessa sekä prosessitekni-set että ympäristölliset ongelmat.

Mekaanisesti kuivatun kuituvälituotteen uudelleendispergoin-nissa tähän voidaan lisätä lisäaineita, kuten sideaineita, erilaisia kuituja, esim. selluloosakuituja, riippuen siitä, halutaanko valmistaa lopputuote, joka muodostuu pelkästään kivennäiskuiduista tai joka muodostuu kivennäiskuiduista yhdistettyinä muuhun aineeseen.

Tämä muu aine voi esim. muodostus selluloosakuiduista tai epäorgaanisen tai orgaanisen aineen, kuten sementin, kipsin tai muovin matriisista.

Keksintöä selitetään seuraavassa valaisevan, mutta ei rajoittavan esimerkin avulla viitaten oheiseen kuvioon 1.

Kuvion 1 mukaisesti syötetään kivennäiskuituraaka-aineita 1 kuljetushihnalla 2 kääntövalssin 3 yli kaaressa 5 olevan aukon kautta sulatusuuniin 6.. Sulatusuuni toimii sähköisesti kahden elektrodin 7 avulla ja raaka-aineet muuttuvat juoksevaan muotoon sulatushautees-sa 8. Sulatushauteesta sula aine valuu uunin seinän aukon 9 ja kourun 10 kautta suihkuna 11 alas kuidunmuodostuslaitteelle, joka sisältää kaksi nopeasti pyörivää terässylinteriä 12, joita akselit 13 käyttävät, joita vuorostaan käyttää moottori 14.

Tuuletin 15 kuljettaa ilmavirran kanavan 16 läpi kuidunmuo-dostuslaitteen ohi, minkä jälkeen kuidut johdetaan hajottimeen 17, johon on sijoitettu sekoitin 18, joka pyörii suurella nopeudella. Hajottimen pohjalla on suppilomainen kuilu 19, joka alapäästään päättyy kuljetusruuviin 20, jolla karkea ja dispergoimaton aine kuljetetaan pois.

Varastosäiliöstä, jota ei ole esitetty piirustuksessa, johdetaan kostutusainetta johdon 21 kautta hajottimeen 17. Kostutusainetta annostellaan venttiilin 22 kautta, jota ohjaa säätöyksikkö 23 hajottimeen 17 johdettavasta kuitumäärästä riippuen. Säätöyksik- 6 58484 köä 23 säätämällä voidaan säätää mikä tahansa toivottu hajoitti-meen syötetyn kivennäiskuitumäärän ja kostutusainemäärän välinen suhde. Hajottimeen johdetaan myös vettä venttiilin 24 kautta, jonka toimintaa ohjaa säätöyksikkö 25. Säätöyksikkö saa impulssinsa ha-jottimen 17 vedentason mittauksesta. Hajottimesta 17 saatu dispersio johdetaan pumpun 25 avulla sykloniin 27, josta hiukkasmaisista epäpuhtauksista vapautetut kivennäiskuidut johdetaan sidpersiona varastosäiliöön 28. Varastosäiliössä dispersio pidetään liikkeessä se-koittimen 29 avulla.

Syklonissa 27 erotetut hiukkasmaiset epäpuhtaudet johdetaan ulos suodatinhihnalle 30 sulun 31 kautta, jonka muodostaa kaksi venttiiliä 32 ja 33, joiden toimintaa säätää säätöyksikkö 34. Suodatinhihnalle johdetaan myös kuljetushihnan 35 avulla ruuvilla 20 hajottimesta 17 ylös kuljetettu aine.

Kivennäiskuitujen ylijäämävedestä vapautetut, erotetut dis-pergoimattomat ja vastaavasti hiukkasmaiset aineosat johdetaan kui-vatusrumpuun 36 ja kuivataan. Näin kuivattu aine johdetaan nuolella 37 osoitetulla tavalla takaisin kuljetushihnalle 2 uudelleen panostettavaksi uuniin 6. Varastosäiliöstä 28 kivennäiskuitudisper-sio johdetaan säätöyksikön 39 ohjaaman annostusventtiilin 38 kautta linkoon 40, joka muodostuu linkokorista 41, jota käyttää akseli 42 ja jota ympäröi lingon runko 43. Lingon rungosta linkoamalla erotettu vesi poistetaan johdon 44 kautta takaisin hajottimeen 17 pumpun 45 avulla. Myös suodatinhihnalta 30 tuleva vesi johdetaan johdon 46 kautta pumppuun 45.

Lingossa oleva kivennäiskuitumassa, josta vesi on poistettu poistetaan raapan 47 avulla siiloon 48, josta massa ruuvin 49 avulla syötetään alas tyhjiin pakkausyksiköihin eli kontteihin 50. Täytetyt kontit 51 varastoidaan myöehmpää kuljetusta 52 varten aiemmin selitetystä järjestelmästä erilliseen toiseen järjestelmään. Tässä jälkimmäisessä järjestelmässä kuitumassa 53, josta vesi on poistettu viedään hajottimeen 54, jossa on sekoitin 55.

Hajottimessa 54 kuitumassa 53 dispergoidaan veteen sekoitti-men 55 avulla ja siihen lisätään mahdollisesti lisäaineita 56, kuten selluloosakuituja. Kuitumassasta 53 (ja mahdollisesti lisäaineista 56) näin muodostunut dispersio poistetaan sen jälkeen hajottimesta 54 ja syötetään pumpun 57 avulla varastosäiliöön 58, josta dispersio syötetään säätöyksikön 60 ohjaaman venttiilin 59 avulla viirakankaalle 61.

7 58484

Viiralla kuitumassa sekä mahdolliset lisäaineet kuivataan ainerainaksi 62 kiertoveden 63 palatessa pumpun 64 kautta hajotti-meen 54. Ainerainan 52 mukana poistuneen veden korvaamiseksi lisätään uutta vettä johdon 65 kautta säätöyksikön 67 ohjaaman venttiilin 66 välityksellä. Tyhjät pakkausyksiköt 68 voidaan kuljettaa takaisin ensin selitettyyn järjestelmään.

Edellä selitetyn» kivennäiskuitutuotteen lopulliseen muodostukseen tarkoitetun järjestelmän sijasta voidaan käyttää huokoisia valumuotteja, joissa kuitumassa valetaan haluttuun muotoon.

Claims (10)

1. Menetelmä kivennäiskuitutuotteen valmistamiseksi disper-goitavista kivennäiskuiduista, jotka on saatu silikaattia sisältävistä kivennäisaineista, jotka on sulatettu ja muodostettu kiven-näiskuiduiksi, jossa menetelmässä kivennäiskuidut dispergoidaan veteen ja erotetaan kivennäiskuiduissa olevasta dispergoimattomasta hiukkasaineesta ja veteen dispergoidut kuidut muodostetaan edullisesti arkeiksi, niistä poistetaan vesi ja ne kuivataan, tunnet-t u siitä, että kivennäiskuitujen dispergointi ja erotus dispergoimattomasta hiukkasaineesta tapahtuu kostutusaineen, edullisesti kationiaktiivisen kostutusaineen läsnäollessa dispergointi- ja erotusvaiheessa, ja että dispersion kivennäiskuitufraktiosta sen jälkeen poistetaan vesi mekaanisesti, jolloin saadaan kostutus-ainetta sisältävä, uudelleen dispergoitava kuitufraktio, joka sitten kuljetetaan dispergointi- ja erotusvaiheesta seuraavaan uudelleen-dispergointivaiheeseen, jossa kuidut, oleellisesti ilman lisäkostu-tusainetta, dispergoidaan uudelleen veteen, minkä jälkeen suoritetaan saadun dispersion muodostus, vedenpoisto ja kuivaus.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergointi- ja erotusvaiheesta saadusta kivennäiskuituf raktiosta poistetaan vesi mekaanisesti, niin että kuivapitoi- 3 suudeksi saadaan 30-70 paino-% ja kuitutiheydeksi 200-400 kg/m .

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että kivennäiskuidut dispergoidaan korkeintaan 7 paino-%:n, edullisesti 4 paino-%:n määränä laskettuna nesteen määrästä dispergointi- ja erotusvaiheessa.

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kostutusainetta lisätään 0,001-5,0 paino-%, edullisesti 0,01-3,0 paino-%, laskettuna kivennäiskuitujen painosta dispergointi- ja erotusvaiheessa.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kostutusaineena on kationi-aktiivinen kostutusaine, joka valitaan imidatsoliineista, imidatso-leista, ammoniumoksideista, kvaternäärisistä ammoniumyhdisteistä jne., joilla on sopiva molekyylirakenne.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergoimaton hiukkasaine erotetaan 9 58484 dynaamisen erotuksen avulla erotusvaiheessa.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kivennäiskuiduista poistetaan vesi mekaanisesti linkoamalla dispergointi- ja erotusvaiheen jälkeen.

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mekaanisessa vedenpoistossa erotettu neste palautetaan dispersio- ja erotusvaiheeseen ja käytetään tarvittavan kostutusaineella täydentämisen jälkeen uusien kivennäiskuitujen dispergointiin.

8 584Θ4

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että dispergoitavat kivennäiskuidut dispergoidaan uudelleen selluloosakuitujen kanssa.

10 58484