NO148449B - Fremgangsmaate for fremstilling av et fiberformet brannbeskyttelsesmiddel - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for fremstilling av et fiberformet brannbeskyttelsesmiddel.

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av et fiberformet brannbeskytteIses-

middel bestående av naturlige fiberstoffer med på deres overflate vedheftende borsyrepartikler og ytterligere vedheftende glass- og keramikk-dannende mineraler,

og det særegne ved fremgangsmåten i henhold til opp-

finnelsen er at cellulose-fiberstoff fra de ved frem-

stilling av papir (papp) resulterende fiberholdige avvanns-klåreslam som inneholder mineraler, spesielt kaolin, talkum, krittmel og titandioksyd, med et fuktighetsinnhold på opptil 80 vekt% blandes intimt i en blandeinnretning med pulveriserte bormineraler,

idet eventuelt i sluttproduktet ønskede tilsetningsstoffer tilsettes under blandingen i pulverform, det blandes videre under innsprøyting av konsentrert svovelsyre { 96%), det dannede granulat tilføres en avdampningsstrekning og tilføres deretter en slagmølle for separering av fibrene.

Disse og andre trekk ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Brannbeskyttelsesmidler foreligger nesten utelukkende i

form av salter, således brom og bromater, bor og borater, fosfater, sulfater og lignende. Disse salter bringes på markedet, eventuelt blandet med hverandre eller med andre tilsetninger, i malt eller pulverformet form.

Disse produkter er alle mer eller mindre godt

løselige i vann. De produkter som skal beskyttes impregneres nesten alltid med en løsning av disse salter.

Ved de fleste produkter som skal beskyttes er imidler-

tid en impregnering ikke mulig. Her må da disse brannbeskyttelsesmidler tilblandes eller drysses inn i pulverform i de råstoffer som skal tjene til fremstilling av disse produkter. Denne tilblanding fører imidlertid bare til gode resultater henholdsvis gode blandinger som over hele tverrsnittet er jevnt tilsatt brannbeskyttelsesmidler når de blandes med andre pulverformede stoffer. En blanding med utgangs-råstoffer med grove korn eller store overflater eller med råstoffer som tydelig fremviser andre volumvekter, enn brannbeskyttelsesmidlet, er ved fremstillingen og spesielt

ved bibeholdelse av en homogen blanding ikke mulig, da brann-beskyttel sesmidlene i løpet av bearbeidingsprosessen på nytt skiller seg fra råstoffene. Således er det f.eks. ikke mulig å innblande pulverformet borsyre i trespon for fremstilling

av brannbeskyttede sponplater, da borsyrepartiklene allerede ved utlegging av sponkaken separerer fra tresponene og samler seg på bunnen av platekaken. Det ble derfor tidligere foreslått å impregnere slike råstoffer ved den ovennevnte brann-beskyttel sesmiddel-løsning. Dette kunne imidlertid ikke bare la seg gjøre av økonomiske grunner, men også på grunn av at forbindelsen mellom de enkelte råstoffpartikler innbyrdes hindres ved impregneringen av forbindelsen. Dette er f.eks. også tilfellet ved fremstilling av tresponplater, hvor en slik impregnering ville hindre sammenlimingen av de enkelte trespon i den grad at det ferdige produkt ikke lenger ville fremvise den ønskede styrke.

For å unngå disse vanskeligheter er det også tidligere foreslått brannbeskyttelsesfibre, også fibre hvorpå brannbe-skyttel sesmidlet er avsatt. Slike fibre separerer seg heller ikke ved sterke vibrasjoner fra råstoffene med grove korn eller store flater, slik at med disse råstoffer fremstilte produkter blir forsynt med brannbeskyttelsesmidler over hele tverrsnittet. For anleiring av brannbeskyttelsesmidlet på fibrene er det kjent med forskjellige metoder. En meget økonomisk og pålitelig metode består deri at pulverformede brannbeskyttelsesmidler sammen med granulater som inneholder fibre males i slagmoller, hvorved brannbeskyttelsesmidlet på grunn av molekylære tiltrekningskrefter setter seg av på fibrene. En ytterligere kjent metode under anvendelse av borsyre som brannbeskyttelsesmiddel består deri å blande bormineraler med findelte bærerstoffer, som også kan fore-ligge i fiberform og deretter besprøyte med en mineralsyre i slike konsentrasjoner og mengder at bormineralene omsettes i borsyre.Ved denne prosess leirer borsyrepartikler seg på disse findelte bærerstoffer hvorved det også ved anvendelse av fiberformede bærerstoffer danner seg brannbeskyttelsesfibre.

Oppfinnelsen vedrører en videre utvikling av den sistnevnte metode, hvor det som bærerstoffer anvendes fibre og hvor det på disse fibre ikke bare skal hefte borsyrepartikler,

men også ytterligere materialer som skal tjene brannbeskyttelsen henholdsvis forbedring av de produkter som skal frem-stilles dermed. Derved anvendes spesielt glass- og keramikk-dannende materialer, som i branntilfeller ved innkapsling av råstoffene skal bidra meget til en forsterket brannbeskyttelse.

Fremstillingen av slike brannbeskyttelsesfibre ble tidligere gjennomført slik at de tørre fiberstoffer ble sammenblandet med de pulverformede bormineraler og at mineralsyre i tilsvarende konsentrasjoner og mengder ble innsprøytet under fortsettelse av blandeprosessen. Forutsetning for gjennom-føring av fremgangsmåten var altså på den ene side tilstede-værelsen av de tørre fiberstoffer og de pulverformede bormineraler såvel som også mineralsyre i tilsvarende konsentrasjon og mengde.

For økonomisk fremstilling av slike brannbeskyttelsesmidler

ble det også tidligere foreslått å anvende fibre medført i restavvanns-klareslam oppnådd spesielt fra papir-,papp- og cellulose-fabrikker. Ulempen ved anvendelsen av disse fibre er at restavvanns-klareslammene først må tilberedes ved tørking, spesielt før gjennomføringen av den kjente metode. Videre ville det for økonomisk fremstilling av brannbeskyttelsesfibrene være hensiktsmessig når konsentrert svovelsyre som oppnås som biprodukt i store mengder kunne anvendes ved gjennom-føring av den kjente metode. Dette er imidlertid ikke mulig

ved cellulosefibre av denne type, da disse fibre ville bli ødelagt av den konsentrerte svovelsyre. Svovelsyren må følgelig fortynnes til en konsentrasjon på under 50 vekt%. Både tørkingen av restavvanns-klareslammene såvel som den nødvendige fortynning av svovelsyren fordyrer den kjente fremgangsmåte i den grad at anvendelse av brannbeskyttelses-fibere til tross for deres uttalte fordeler bare i liten grad foretas.

Etter den kjente metode fremstilte brannbeskyttelsesfibre inneholder ved siden av fibrene omtrent 40 - 45 vekt% borsyre, omtrent 50 - 55 vekt% kalsiumsulfat og resten vann. Brann-beskyttelsesvirkningen av disse brannbeskyttelsesfibre oppnås følgelig utelukkende ved virkningen av borsyren i branntilfeller. Glass- og keramikkdannende mineraler kan ikke på-vises i slike brannbeskyttelsesfibre.

Den oppgave som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse er å fremstille brannbeskyttelsesfibre som ved en spesiell fremstillingsmåte blir billigere og hvor fibrene også samtidig er forbundet med ytterligere materialer som tjener brannbeskyttelsen.

Til forskjell fra de kjente metoder blir tørre fibre ikke lenger blandet med pulverformede bormineraler og deretter besprøytet med en syre med lavere konsentrasjon, men klareslammet med en fuktighet på opptil 80 vekt% blandes direkte med de pulverformede bormineraler og den grøtaktive blanding tilsettes deretter høykonsentrert svovelsyre. Denne for-anstaltning i henhold til oppfinnelsen sparer følgelig ikke bare den eventuelt nødvendige omstendelige tørking av slammet, men muliggjør også anvendelsen av billig konsentrert svovelsyre uten den ellers nødvendige fortynning. Totalt oppnås altså en økonomisk metode for fremstilling av slike brann-beskyttelsesf ibre, da for det første også restavvanns-klareslam, som ellers spesielt måtte tørkes og brennes, da en avsetning av klareslammene i løpet av rimelig tid ikke lenger var mulig, kunne anvendes i den tilstand fibrene oppnås, og for det annet anvendelse av et ytterligere avfallsprodukt, nemlig konsentrert svovelsyre, muliggjøres på en ytterst økonomisk måte. I tillegg kommer det forhold at restavvanns-klareslam fra papir- henholdsvis papp-fabrikker, men også fra celluloseindustrien, inneholder fibre som allerede kan være fylt med mineraler, som likeledes er tjenelige for brannbeskyttelse. Disse mineraler er spesielt kaolin, talkum, krittmel og titanoksyd, altså stoffer som for dannelse av glass eller keramikk er nødvendige eller hensiktsmessige.

En ytterligere mineraltilsetning skjer ved forbindelsen av bormineralene med svovelsyren, da det i disse mineraler til-stedeværende natrium henholdsvis kalsium blir tilbake på fibrene. Likeledes har det ved slike ytterligere mineral-tilsetninger vist seg gunstig at det som bormineral anvendes kolemanitt, men også bruk av hydratisert natriumborat er å anbefale, når brannbeskyttelsesfibrene skal inneholde større mengder natrium.

En ytterligere mulighet for fylling av fibrene består i at

det under blandeprosessen tilsettes ytterligere pulverformede materialer, brannbeskyttelsessalter eller helt generelt materialer som er ønskelig i sluttproduktet. Herunder kan disse materialer delta i omsetningen medført av svovelsyren henholdsvis oksydasjonen alt etter som disse materialer til-føres før eller etter syretilsetningen i blanderen.

Omsetningen av bormineralene til borsyre og kalsiumsulfat

skjer eksotermt. Blandingen oppvarmes derved til 350 til 380 K hvorved både det innførte som også det frigitte vann for den største del avdamper på den avdampningsstrekning som følger etter blanderen. Etter avdampningsstrekningen foreligger følgelig granulatene med en fuktighet _alt etter fuktigheten av fiberstoffene henholdsvis klareslammet og andelen av bor-mineralet henholdsvis svovelsyre - på mellom 2 og 30 vekt%. Granulatene kan da generelt allerede uten ytterligere tørking tilføres en slagmølle og der på nytt separeres til fibre, idet det nå på fibrene ikke bare befinner seg borsyrepartikler, men også de materialer som er ønskelig i sluttproduktet, men spesielt også glass- og keramikk-dannende materialer, som har vist seg spesielt hensiktsmessig for brannbeskyttelse. Selv-

følgelig foreligger også mulighet for å anordne en ytterligere tørke både før avdampningsstrekningen såvel som etter møllen, for å erholde materialet med den ønskede fuktighet henholdsvis for å .kunne oppnå optimale forhold med hensyn til energi-anvendelse for tørking henholdsvis for separering til enkeltfibre.

Som tilsvarende forsøk har vist dannes ved fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen brannbeskyttelsesfibre med utmerkede brannhemmende egenskaper ved anvendelse av restavvanns-klareslam fra papirfabrikker med følgende mengdeforhold: Fiberinnhold 10 - 75 vekt%, bormineraler 25 - 65 vekt%, konsentrert svovelsyre (96 %) 15 - 35 vekt%.

Den oppgave som ligger til grunn for oppfinnelsen, nemlig fremstilling av slike brannbeskyttelsesfibre på en avgjort billigere måte og muligheten til at disse fibre også kan tilsettes tilsetningsstoffer som er ønskelige i sluttproduktet,

er således oppfyllt.

På grunn av det vedføyde flytskjema og noen eksempler skal fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen illustreres ytterligere I henhold til det vedføyde flytskjema tilføres avvanns-klareslam KL fra avvannet fra en papirfabrikk med en fuktighet på opptil 80 vekt% over en doseringsinnretning 1 til en skovlblander 2. Over en ytterligere doseringsinnretning 3 tilføres pulverformede bormineraler BM også til blanderen 2. Klareslammet blandes intimt med de pulverformede bormineraler i blanderen slik at det oppnås en grøtaktig blanding. Etter dette første blandetrinn tilsettes fra en beholder 4 likeledes konsentrert svovelsyre til blanderen under den løpende blandeprosess, hvoretter omsetningen av bormineralene til borsyre og kalsiumsulfat begynner. Er blandeprosessen avsluttet tilføres blandegodset til en avdampningsstrekning 5 hvor den største delen av det vann som inneholder i blandingsgodset kan avdampes. Deretter kommer det nå i granulatform foreliggende material inn i en slagmølle 6 hvor granulatet på nytt deles opp til enkeltfibre. Mellom avdampningsstrekningen 5 og møllen 6 kan det være innkoblet en tørke T. En ettertørking kan også skje etter møllen 6 ved hjelp av en innsatt etter-

tørke NT.

EKSEMPEL 1:

I skovlblanderen 2 innføres porsjonsvis 120 kg avvanns-klareslam fra en finpapirfabrikk med et faststoffinnhold på omtrent 33 vekt% (fuktighetsinnhold 67 vekt%) og 172 kg kolemanitt med 45 % bortrioksyd og det foretas blanding i 4 minutter.' Deretter innsprøytes under ytterligere blanding

73 kg konsentrert svovelsyre (96 %) i løpet av 1 minutt og hele blandingen homogeniseres etter 2 minutter. Deretter sendes blandingsgodset ut på avdampningsstrekningen 5. Det dannes et granulat som foreligger med en restfuktighet på

mindre enn 20 vekt% vann. I denne form tilføres granulatet i slagmøllen 6 og knuses til et fiberformet stoff som der-

etter kan ettertørkes til den -ønskede restfuktighet på 2 -

5 vekt%. Deretter foreligger et fiberformet brannbeskyttelsesmiddel hvor det på fibrene er tilleiret borsyre og kalsiumsulfat såvel de ved finpapirfremstillingen anvendte materialer,' altså kiselsyre, aluminiumoksyd, kiselsurt magnesia og kalk. Dette brannbeskyttelsesmiddel, de såkalte brannbeskyttelsesfibre,' er egnet for å utstyre f.eks. plateformede bygnings-materialer, profiler og formlegemer av trevirke eller plast ved innblanding før forarbeidelsen på en virksom og varig brannhemmende måte.

EKSEMPEL 2:

De samme mengder blandingsgods tilføres skovlblanderen 2.

Etter avsluttet blandeprosess tilføres skovlblanderen 2 ytterligere 5,7 kg ammoniumbromid i finpulverisert form og blandes videre i 2 minutter. Etter gjennomløping av avdampningsstrekningen 5 og slagmøllen 6 oppnås et fiberformet brannbeskyttelsesmiddel som er av betydning for oppnåelse av bestemte internasjonale normer. Ved siden av borsyre og de ovenfor anførte mineraler er det på fibrene av dette brannbeskyttelsesmiddel ytterligere tillagret omtrent

1,9 vekt* (NH4)2S04 og omtrent 2,6 vekt% (NH^)Br. På

samme måte lar også andre flammebeskyttelsesmidler som ammoniumbromid, f.eks. fosfater, bor og borater, andre bromider eller sulfater seg tilsette i finpulverisert form eller sprøyte inn i form av løsninger. I spesielle tilfeller kan det også være hensiktsmessig å tilsette disse brannbeskyttelsesmidler eller mineraler eller også kjemikalier før tilsetningen av svovelsyren til blandingen.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et fiberformet brannbeskyttelsesmiddel bestående av naturlige fiberstoffer med på deres overflate vedheftende borsyrepartikler og ytterligere vedheftende glass- og keramikk-dannende mineraler, karakterisert ved at cellulose-fiberstoff fra de ved fremstilling av papir (papp) resulterende fiberholdige avvanns-klareslam som inneholder mineraler, spesielt kaolin,talkum, krittmel og titandioksyd, med et fuktighetsinnhold på opptil 80 vekt% blandes intimt i en blande-

innretning med pulveriserte bormineraler, idet eventuelt i sluttproduktet ønskede tilsetningsstoffer tilsettes under blandingen i pulverform, det blandes videre under innsprøyt-ing av konsentrert svovelsyre (96%), det dannede granulat tilføres en avdampningsstrekning og tilføres deretter en slagmølle for separering av fibrene.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1,karakterisert ved at det som pulverformet bormineral anvendes kolemanitt med en borandel over 30 vekts.

3. Fremgangsmåte som -.angitt i krav 1 eller 2,karakterisert ved anvendelse av følgende mengde forhold: 10 til 70 vekt% fiberholdig slam. 25 til 65 vekt% bormineraler, og 15 til 35 vekt% konsentrert svovelsyre ( 96%).

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det granulat som forlater avdampningsstrekningen og/eller de fibre som forlater møllen tørkes i en tørkeinnretning.