NO790251L - Fremgangsmaate ved fremstilling av syntetiske mineralfibre for anvendelse som forsterkningsmateriale - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte ved fremstilling av syntetiske mineralfibre for anvendelse som armeringsmateriale'

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling

av syntetiske mineralfibre for anvendelse som fibrøst armeringsmateriale. Oppfinnelsen angår spesielt en fremgangsmåte ved hvilken mineralull våtrenses for fjerning av ikke-fibrøst materiale, såkaldte perler.

Uttrykket "våtrensning" skal her forståes som en behandling, som omfatter dispergering av et fibrøst materiale i et vandig medium, idet ikke-fibrøst materiale får anledning til å bunnfelles, fraskillelse av den dannede dispersjon og separasjon av dispersjonen i en første fraksjon, som hovedsakelig omfatter fibre, og en annen fraksjon^ som hovedsakelig omfatter det vandige medium.

Ved forsøk-på å anvende syntetiske mineralfibre i ste-det for asbestfibre som fibrøs armering i sementprodukter har det vist seg at den forbedring av bruddmodulen som oppnåes, er meget mindre enn den forbedring som oppnåes ved å anvende asbestfibre.

Hvis et sementprodukt, f.eks. et produkt med bruddmodui 75 - 100 kp/cm 2 (fuktig tilstand) armeres med vanlige stenullfibre,- økes bruddmodulen til 100 - 130 kg/cm 2. Ved anvendelse av asbestfibre som armeringsmateriale oppnåes imidlertid en bruddmodui på fra 250 til 300 kg/cm 2.

Efter detaljerte studier av den forsterkende virkning

av stenullfibre i sementprodukter har det vist seg at stenullfibre som er blitt våtrenset for fraskillelse av perler, frem-bringer en høyere bruddmodui enn ubehandlede stenullfibre.

En kjent fremgangsmåte for fremstilling av våtrensede stenullfibre for anvendelse som fibrøs armering i sementprodukter omfatter en dispergering av mineralullfibre i vann for ut-feldning av perler. Ved denne kjente fremgangsmåte, hvor ut-

gangsmaterialet består av relativt lange stenullfibre, dvs. fibre med en fiberlengde på ca. 2,5 mm, har det i praksis vist seg nødvendig å anvende et tensid for å holde fibrene dispergert og å omrøre dispersjonen kraftig.

Som følge av denne kraftige omrøring av dispersjonen reduseres fiberlengden på en uforutsigelig måte, og som følge herav oppnåes der tilslutt fibre med varierende lengde, idet dog den midlere lengde er ca. 1 mm.

Oppfinnelsen er basert på erkjennelsen av at den oppnådde armeringseffekt er særlig stor når det anvendes våtrensede syntetiske mineralfibre med relativt liten og ensartet fiberlengde, og at slike fibre kan fremstilles ved en enkel fremgangsmåte som ikke krever anvendelse av tensider.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse er karakteristisk ved at lengden av mineralullfibre reduseres ved slagmaling, f.eks. i en hammermølle, at det således dannede fib-røse materiale våtrenses ved å dispergeres i et vandig medium, og at de våtrensede fibre utvinnes fra dette.

Det har overraskende vist seg at når lengden av syntetiske mineralullfibre reduseres ved slagmaling, f.eks. i en ham-mermølle, har de dannede fibre i det vesentlige ensartede fiberlengder. Ved f.eks. å anvende en vanlig hammermølle med en

bunnsikt med åpninger av diameter fra 1 til 100 mm, kan der fremstilles fibre som hovedsakelig har fiberlengder fra 100 til 800

■ fim.

Behandlingen av det fibrøse materiale i hammermøllen resulterer ikke bare i en reduksjon av fiberlengdene, men frem-bringer også en nedbrytning av perlene og fraskillelse av perlene fra fibrene. Ved å behandle vanlig stenull i en hammermølle og derefter sikte det erholdte materiale kan mengden av perler

reduseres fra ca. 25 % til 15 - 20 %.

Som følge av den oppnådde reduserte fiberlengde kan det dannede fibrøse materiale lett dispergeres i vann uten anvendelse av tensider.

Videre forbedres effektiviteten av våtrensningsopera-sjonen som følge av reduksjonen av fiberlengden.. Dette skyldes formodentlig den kjennsgjerning at en vesentlig andel av de per ler som opprinnelig var tilstede i det fibrøse materiale-, frigjø-. res fra fibrene under behandlingen i hammermøllen og lett utfel-les når det fibrøse produkt dispergeres i vann.

Den forbedrede våtrensning kommer blant annet til ut-trykk i et øket utbytte av rensede fibre. Således har man ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen oppnådd utbytter på fra 50 til 60 vekt?"av den opprinnelige fibermengde, mens utbyttet, som oppnåes ved den kjente metode, vanligvis er ca. 30 vekt%.

Behandlingen av mineralullen i hammermøllen kan utføres i nærvær av mindre mengder vann (opp til 3 vekt%) for å unngå støvutvikling.

Som ovenfor nevnt kan den midlere fiberlengde innstil-les efter ønske, f.eks. ved å velge en passende diameter for åp-ningene i bunnsikten, ved å innstille rotasjonshastigheten og ved å innstille avstanden mellom hammertuppene og hammermøllens fundamentplate.

Det fibrøse materiale som forlater.hammermøllen blir fortrinnsvis tørrsiktet for å fjerne eventuelle gjenværende gro-ve perler. På denne måte kan konsentrasjonen av perler reduseres til under 5 %. Tørrsiktningen utføres fortrinnsvis på en vibrasjonssikt med sikteåpninger på f.eks. 1,5 mm. Ved anvendelse av en slik sikt passerer perlene gjennom sikten, og det fibrøse materiale blir tilbake på sikten.

De våtrensede fibre skilles fortrinnsvis fra det vandige medium/som anvendes ved våtrensningen, i en hydrocyklon.

Oppfinnelsen angår også et anlegg for utførelse av den ovenfor beskrevne fremgangsmåte. Anlegget ifølge oppfinnelsen omfatter en hammermølle for behandling av mineralullfibre, en våtrensebeholder forsynt med røreorganer, organer for overføring av mineralull fra hammermøllen til våtrensebeholderen, en hydrocyklon for fraskillelse av perler eller perlerester fra en vandig dispersjon inneholdende slike, organer for overføring av en dispersjon av fibre, perler og perlerester i et vandig medium fra våtrensebeholderen til hydrocyklonen og eventuelt en lagertank forsynt med en ledning som forbinder våtrensebeholderen med hydrocyklonen, idet lagertanken er forsynt med røreorganer, og organer for utvinning av de våtrensede fibre.

Når der anvendes en hammermølle, som roterer med en gitt hastighet, og hvor avstanden mellom hammertuppene og fundamentplaten samt avstanden mellom hammertuppene og bunnsikten er gitt, kan den midlere fiberlengde for fibrene i det malte produkt varieres ved å anvende bunnsikt med åpninger med varierende dia-metre. Diametrene av disse åpninger kan f.eks. variere mellom 1 og 100 mm.

Efter at malingen er avsluttet, innføres det fibrøse materiale fortrinnsvis på en vibrasjonssikt for å fjerne perler eller perlerester, og det fibrøse materiale overføres derefter, f.eks. ved hjelp av vibrasjonssikten og/eller et transportbånd til våtrensebeholderen, som er forsynt med en rører og er fyllt med vann.

Under innvirkning av røreren, som f.eks. ro"terer med en hastighet av 500 - 1400 omdreininger pr. minutt, dannes der en dispersjon som kan inneholde fibre, perler og perlerester i en konsentrasjon på inntil 12 vekt%.

Den således dannede dispersjon pumpes fortrinnsvis inn i en lagertank, hvor det også er anordnet røreorganer. Under oppholdet i lagertanken omrøres dispersjonen langsomt, idet rør-erne roterer med en hastighet av f.eks. 15 - 30 omdreininger pr. minutt. Lagertankens hovedfunksjon er å tjene som buffertank. Dispersjonen, hva enten den kommer fra lagertanken eller direkte fra våtrensebeholderen, pumpes inn i hydrocyklonen, hvor den se-pareres i en første vandig fraksjon inneholdende en relativt stor mengde fibre og en relativt mindre mengde perler og perlerester,. og i en andre vandig fraksjon inneholdende en relativt stor mengde perler og perlerester og en relativt liten mengde fibre.

Den førstnevnte fraksjon blir derefter avvannet, og det gjenvundne vann resirkuleres enten direkte til våtrensebeholderen eller til bunnen av hydrocyklonen, hvor vannet anvendes påny for oppslemming av fibre.

Perler og perlerester som inneholdes i den annen fraksjon, taes ut gjennom bunnen av hydrocyklonen.

Den avvannede fiberfraksjon tørres og er derefter klar for anvendelse som fibrøst armeringsmateriale i sementprodukter.

Oppfinnelsen skal i det nedenstående beskrives 'nærmere under henvisning til tegningen, som skjematisk illustrerer, en foretrukken utførelsesform av anlegget ifølge oppfinnelsen.

På tegningen betegner 1 en hammermølle, som er anordnet over et transportbånd 2. Transportbåndet 2 ender over en våtrensebeholder 3, som er forsynt med en rører 4. Et rør 5 forbinder den nederste del av våtrensebeholderen 3 med en pumpe 6. Pumpen 6 er via et rør 7 forbundet med en lagertank 8, som er forsynt med en rører 9.. Et rør 10 forbinder lagertanken 8 med en hydrocyklon 11, og en pumpe 12 er innsatt i røret 10. Et rør 13 utgår fra den nedre del av hydrocyklonen 11 og ender over en vannoppsamlingsbeholder 15, som via et rør 16 og en pumpe 17 er forbundet med den nedre ende av hydrocyklonen. Et annet rør 18 forbinder vannoppsamlingsbeholderen 15 med våtrensebeholderen 3, og en pumpe 19 er montert i røret 18. Det viste anlegg omfatter også et shuntrør, som i den ene ende er forbundet med røret 5 og i den annen ende med den del av røret 10 som forbinder lagertanken 8 med pumpen 12. Virkemåten av det viste anlegg er som følger: Mineralull innføres i hammermøllen" 1, hvor lengden av fibrene reduseres. De avkortede fibre transporteres til våtrensebeholderen 3 ved hjelp av transportbåndet 2 og dispergeres i vannet i beholderen ved hjelp av røreren 4. Den således dannede dispersjon pumpes til lagertanken 8 ved hjelp av pumpen 6 eller direkte til hydrocyklonen ved hjelp av pumpen 12. Såfremt dispersjonen føres til lagertanken 8, omrøres den i denne ved 'hjelp av røreren 9 og transporteres derefter til hydrocyklonen 11 ved hjelp av pumpen 12. Den i hydrocyklonen 11 dannede fraksjon inneholdende en relativt stor mengde fibre føres gjennom røret 13 til båndet 14, hvorefter den avvannes. Det således oppnådde fibrøse materiale transporteres derefter til et tørke-apparat (ikke vist). Dispergeringsvannet oppsamles i vannoppsamlingsbeholderen 15 og resirkuleres enten til den nedre ende av hydrocyklonen, hvor det anvendes påny for oppslemming av fibre, og/eller resirkuleres til våtrensebeholderen 3.

Oppfinnelsen illustreres ytterligere i det følgende eksempel .

Eksempel

Vanlig stenull ble innført i en mengde av 218 kg i en hammermølle med 48 hammere,.som hver hadde dimensjonene 6xl50x 160 mm. Hamrenes periferihastighet var ca. 99 m/sek, og avstanden mellom hammertuppene og sikten og fundamentplaten var ca.

7 mm. Diameteren av hullene i sikten var 5 mm. Den anvendte

3

stenull hadde følgende egenskaper: romvekt 20 kg/m , midlere fiberlengde 2,5 mm, midlere fiberdiameter 5 p, størrelsesforde-ling av perlene: 2 %>0,5 mm, 8 %>0,250 mmog 23 %>0,125 mm. De angitte prosentinnhold er basert på totalvekten av fibre og perler.

Efter å ha forlatt hammermøllen var fibrene blitt av-kortet, og det fibrøse materiales egenskaper var som følger: Romvekt 252 kg/m 3, midlere fiberlengde ca. 250/^m, størrelsesfordeling av perlene: 0,2 %>0,5 mm, >2,6 %>0,250 mm og 16,8 %<>>0,125 mm.

De således oppnådde fibre ble tørrenset, hvorved der ble erholdt 158 kg fibrøst materiale inneholdende 84,4 % fibre, idet resten var perler. Mengden av perler av diameter over 125^m var 5,1 %. I det materiale (60,7 kg) som ble oppnådd ved siktningen, var konsentrasjonen av perler 90,8 %, idet resten var fibre. Mengden av perler med diameter over 125 ^nv var 52,9 %.

De tørrede, siktede fibre ble derefter våtrenset, hvorved der ble oppnådd en fiberfraksjon på 117 kg inneholdende 98,5 % fibre. De resterende 1,5 % var perler med diameter over 63 pn, men mindre enn 125^tm. Beregnet på utgangsmaterialets vekt var fiberutbyttet 53,7 %.

Virkningen av de således fremstilte fibre som armeringsmateriale i sementprodukter ble sammenlignet med virkningen av urensede fibre, fibre som kun var blitt tørrenset, og fibre som efter en tørrensning var blitt senket i vann og derefter tørret. Sammenligningsforsøkene ble basert på prøver fremstilt ut fra følgende materialer:

Det fibrøse materiale utgjorde således 10 % av blandin-gen (på tørrvektbasis) .

Fibrene ble dispergert i vann i opptil 15 minutter og derefter tilsatt sementen, hvorefter omrøringen ble fortsatt i 5 minutter. Polyelektrolytten ble så tilsatt, og omrøringen ble fortsatt ytterligere 5 minutter.

Den derved dannede blanding ble overført til en arkdan-nende innretning omfattende et nett belagt med filterpapir. Efter å være blitt avvanriet på filterpapiret ble materialet pres-set under økende trykk (1 minutt ved 4,5 kg/cm 2, 1 minutt ved 9 kp/cm 2 , 1 minutt ved 15 kp/cm 2 og 15 minutter ved 24 kp/cm 2).

Den således dannede plate ble lagret i 24 timer ved 20°C og en relativ fuktighet på 100 % og derefter i 13 dager i et vannbad ved 40°C. Platene ble derefter oppbevart i vann og oppskåret i små staver av bredde 4 cm. Bruddmodulen og tetthe-ten av de således fremstilte prøver ble derefter bestemt.

De fibrøse materialer som er angitt i den nedenstående tabell I, ble anvendt for fremstilling av de nevnte prøver:

Ved undersøkelse av prøver fremstilt ut fra ovennevnte fibrøse materialer ble de -i den nedenstående tabell II oppførte resultater oppnådd:

Som det fremgår av de i tabell II oppførte resultater oppviser de våtrensede fibre en vesentlig forbedret bruddmodui sammenlignet med urensede eller tørrensede fibre. Den høyere bruddmodui er av vesentlig praktisk betydning, idet man anser en bruddmodui på minst 165 kg/cm 2 for å være nødvendig for å er-statte .asbestfibre i fiberarmerte produkter.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av syntetiske mineralfibre for anvendelse som fiberarmeringsmateriale, ved hvilken mineralullfibre våtrenses for å fjerne perler, karakterisert ved at lengden av mineralullfibrene reduseres ved slagmaling, at det således dannede fibermateriale våtrenses ved at fibermaterialet dispergeres i et vandig medium, og at de våtrensede fibre utvinnes fra dette.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det slagmalte fibermateriale tø rrsiktes før det våtrenses.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at utvinningen av de våtrensede fibre oppnåes ved å fraskil-le en vandig dispersjon av de våtrensede fibre fra ikke-fibrøst materiale i en hydrocyklon og å fjerne det vandige medium fra den vandige dispersjon.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det fjernede vandige medium resirkuleres til våtrense-trinnet.

5. Anlegg for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at det omfatter en hammermølle (1) for behandling av mineralullfibre, en våtrensebeholder (3) forsynt med røreorganer (4), en innretning (2) for overføring av mineralull fra hammérmøllen (1) til våtrensebeholderen (3), en hydrocyklon (11) for fraskillelse av perler eller perlerester fra en vandig dispersjon av fibre, perler og perlerester, inn-retninger (5, 6, 7, 12, 10) for overføring av en dispersjon av fibre, perler og perlerester i et vandig medium fra våtrensebeholderen (3) til hydrocyklonen (11), eventuelt en lagertank (8) forsynt med en ledning som forbinder våtrensebeholderen (3) med hydrocyklonen (11), idet lagertanken er forsynt med røreorganer (9), samt en innretning (14) for utvinning av våtrensede fibre.

6. Anlegg ifølge krav 5, karakterisert ved at det ytterligere omfatter en vibrasjonssikt for behandling av mineralullen før den innføres i våtrensebeholderen (3).