NO850632L - Fremgangsmaate ved fremstilling av hoeyfylte ark paa basis av mineralfibre - Google Patents

Description

Plateprodukter basert på asbest anvendes for en rekke tekniske formål. Aktuelle eksempler er for pakninger, tetninger og støttematerialer. Ved alle disse anvendelser utfolder de gode termiske og mekaniske egenskaper til asbest seg. På lignende måte utnyttes den gode kjemiske motstandsdyktighet til asbest i f.eks. sylindertopppak-ninger for bensin- eller dieselmotorer. En rekke plater som inneholder asbest, kan lamineres og presses til en be-tydelig densitet. Et slikt produkt kan anvendes som frik-sjonsmateriale i hettclutcher eller mekaniske bremser For støttematerialer som består av asbest sammen med et

egnet bindemiddel, er det som er av betydning den kjensgjerning at asbest ikke nedbrytes og er stabilt ved fuktighetsvariasjoner. Eksempler på slike produkter er støtte-materialer for PVC-belagte gulv'- og veggprodukter.

I de senere år har medisinske undersøkelser av mennesker som tidligere har vært eller for tiden er i kontakt med asbest, vist at disse er mer utsatt for visse lungesykdommer enn hva som kunne forventes. Dette har på sin side ført til forbud mot å anvende asbest eller har i det minste omgitt anvendelsen av asbest med så mange strenge lovbestemmelser at dette utgjør et forbud da de foreskrevne støvfjernelsesanordninger og annet utstyr økonomisk blir altfor kostbare.

Til forskjell fra asbest oppviser de såkalte '"tekniske" fibre, som mineral-, glass- eller slaggfibre, ikke disse medisinske ulemper. På den annen side er disse fibres egenskaper langt fra å være like gode hva gjelder deres termiske, kjemiske eller mekaniske virkninger. Dette har gjort det vanskelig å erstatte asbest med denne type av kunstige fibre. I ett tilfelle har et erstatningsmateriale for et støttemateriale hatt en viss suksess. Dette produkt består av like deler mineralfibre (stenfibre), cellulose og et bindemiddel av latextypen. Den høye andel av cellulose setter motstandsevnen mot nedbrytning i fare, og det er der-for nødvendig å tilsette en nedbrytningsinhibitor. Den høye andel av cellulose forårsaker også en utilstrekkelig fuktighetstabilitet (dimensjonsstabilitet), og dette kom- penseres f.eks. ved tilsetninger av polyethylenglycol (PEG). Et lignende produkt er beskrevet i svensk patentsøknad 7608398-8. Det kan imidlertid påpekes at et alternativt materiale er blitt markedsført, og med hensyn til dette er et forsøk blitt gjort på å komme bort fra de forholdsvis kostbare råmaterialer som anvendes i det ovenfor be-skrevne produkt. Dette oppnås ved til massen å

tilsette store mengder av fyllstoff, som kaolin. Ved denne produksjonsmetode har det vist seg at problemer oppstår hva gjelder retensjon, og materialutbyttet ved denne prosess er dårlig. Dette produkt er beskrevet i europeisk patentsøknad 3481. En forholdsvis moderat suksess er blitt oppnådd med dette produkt.

Hva gjelder de ovennevnte anvendelsesområder som paknings- og friksjonsmaterialer, har ingen nye produkter hittil hatt noen stor suksess. Hva gjelder mekaniske bremser, har monolittiske materialer som inneholder en stor andel av metaller, nydt en viss suksess.

Det kan som en oppsummering angis at det fortsatt er meget vanskelig å erstatte materialer som inneholder asbest. En fleksibel prosess som er egnet for anvendelse sammen med flere enn ett av de ovennevnte anvendelsesområder, forelig-ger ikke. De for tiden anvendte plateformningsmetoder ved produksjon av asbesterstatninger er generelt bare beregnet for ett av de her omtalte produktområder.

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte ved fremstilling av platelignende produkter for de ovennevnte anvendelser prinsipielt ved hjelp av en og den samme maskin.

Det tas ved fremgangsmåten sikte på i et første trinn å produsere etf løst bundet plate som i et senere trinn impregneres med en blanding av bindemiddel og fyllstoff. Den løst bundne plate som til å begynne med produseres, inneholder for det meste mineralfibre (av stenfibertypeni, men kan også inneholde visse mindre mengder av cellulose-fibre (innbefattende mekanisk eller termomekanisk tremasse) eller glassfibre av den kontinuerlig trukkede type med en fiberlengde som klart overskrider den gjennomsnittlige

fiberlengde for stenfibre.

Grunnen til at stenfibre velges som de hovedsakelige primære platedannelsesmaterialer beror på den kjensgjerning at en plate fås som består av en fiber som er inert overfor vann og har forholdsvis gode termiske og mekaniske egenskaper uten at den er for kostbar. Hva gjelder å bibringe pJLatjen en viss slitefasthet, men spesielt ved hjelp av et prosesshjelpemiddel i form av et våtstyrkebefordrende middel, er en viss cellulosemengde aksepterbar så lenge dimensjons-stabiliteten i nærvær av fuktighetsvariasjoner ikke går tapt. De opphuggede, langfibrede glassfibre som er kostbare, blir

i en viss grad erstattet da stenfibre ikke er lange.

For på et senere trinn efter impregneringsbehandlingen å kunne oppnå en plate med isotrope eller i det minste med så tilstrekkelige isotrope egenskaper som mulig må platen fremstilles på en slik måte at det sikres at mellomrommene mellom fibrene så langt som mulig blir like store. Dette kan oppnås ved å benytte en platefremstillingsprosess som er anvendt i forbindelse med non-woven teknologien. Denne prosess er særpreget ved at det benyttes en skrått for-løpende vire, idet massekonsentrasjonene dessuten er lavere enn for vanlige maskiner med flat vire. Det bør her be-merkes at det også er mulig å oppnå den samme virkning med maskiner med flat vire dersom massen er tilstrekkelig for-tynnet .

For å kunne oppnå en plate som er tilstrekkelig sterk for senere impregnering, må den avsatte fiberblanding være bundet.

Bindingen skal være tilstrekkelig stabil overfor fuktighet til at det er mulig senere å oppnå en tilstrekkelig våtstyrke for impregneringstrinnet. Dette oppnås ved å benytte plastherdemidler med god stabilitet overfor fuktighet, og først og fremst fenoliske harpikser. Andre typer av plastherdemidler, som carbamid- eller melaminharpikser, er også anvendbare. I visse tilfeller kan en mer elastisk komponent tilsettes til dette bindemiddel for å unngå en for sterkt fremherskende skjørhet. Dette kan oppnås ved hjelp av f.eks. SBR-latex eller andre typer av latex. Kommersiel-

le produkter er Urecoll blandet med Acronal.

Tilsetningen av dette bindemiddel finner sted via en sekundær brystkasse anordnet over viren. Av hygieniske grunner er det tilrådelig dessuten å tilveiebringe en spesialvire for denne sekundære brystkasse. Overføringen fra den første til den annen vire kan være av typen "fattig-mannsopptak". Den sekundære brystkasse har en spalte fra hvilken den ovennevnte binderforbindelse strømmer jevnt ut over platen som fås ved den forutgående fiberdannelse.

En sugekasse må være anordnet som strekker seg fra under spalten over en viss avstand utover bindemiddelpåmatnings-anordningen. Denne kasse som står i forbindels med en vakuum-pumpe, tjener til å suge bindemidlet gjennom platen for å oppnå homogen fordeling. Den tilsatte bindemiddelmengde kan reguleres med hjelp av konsentrasjonen eller ved å variere det negative trykk i kassen. Hva gjelder konsentra-sjonsvariasjoner, bør det kanskje tilføyes at det også er mulig å regulere bindemiddelopptaket ved å variere viskositeten ved hjelp av forskjellige tilsatser.

Straks bindemidlet er blitt tilsatt, må det herdes/ tørkes. Dette kan med fordel utføres ved hjelp av vanlige tørkesylindre, men også ved hjelp av varmluft som blåses på eller gjennom fiberlaget.

Sluttrinnet ved fremstillingen av produktet består av impregnering. Dette kan utføres direkte efter fremstillingen av råplatene eller bare efter lagring i løpet av en forholdsvis lang eller kort tidsperiode.

Impregneringen kan utføres med en rekke forskjellige typer av utstyr. Dersom et fyllstoff inneholdt i overflaten foretrekkes, er det vanlig å benytte kniv- eller bladbe-strykning. Dersom et mer homogent impregnert produkt er påkrevet, anvendes en metningsmetode eller en presse-prosess, som en limpresse. Valget av utstyr er avhengig

av den anvendte type fyllstoff. Dette er primært avhengig av impregneringsvæskens egenskaper.

Det er vanlig å anvende betraktelig høyere konsentrasjoner av såvel bindemiddel som fyllstoff. Tørrstoffene kan utgjøre så meget som %• Dette skyldes selvfølgelig impregneringsvæsken rheologiske egenskaper.

I forbindelse med fremstillingen av f.eks. dimen-sjonsstabile støttematerialer har det vist seg å være for-delaktig å anvende rimelige materialer, sam kritt, som ikke påvirkes av fuktighet. Visse leiremineraler har vist seg å gi interessante friksjonsmaterialer. Dessuten kan disse stoffer med fordel kombineres med en viss andel av metallpulver for å øke deres varmeledning og for å oppnå forskjellige friksjonskoeffisienter. Barytter kan også anvendes sammen med de ovennevnte materialer. I visse tilfeller kan friksjonen bli for høy, og det kan da være nød-vendig å anvende et smøremateriale, som grafitt eller molybdensulfid. Selvfølgelig kan også asbest benyttes, men dette er ikke tilrådelig i lys av hva som innledningsvis er blitt sagt angående helserisikoen som følger med asbest. Siliciumcarbid, siliciumnitrid eller aluminiumoxyd kan anvendes for fremstilling av slipt tremasse fremstilt i overensstemmelse med den metode som er beskrevet i henhold til oppfinnelsen.

Ved hjelp av en ytterligere beskrivelse av den fremgangsmåte som utgjør oppfinnelsens gjenstand, er et anlegg for å utføre fremgangsmåten beskrevet nedenfor. Denne beskrivelse er fremsatt som eu spesiell utførelsesform og begrenser ikke på noen måte fremgangsmåten.

Figur 1 viser skjematisk en skisse av en maskin som er istand til å produsere råplaten. Figuren viser ikke ut-styret for fremstilling av massen og heller ikke sirkulasjons-nettverket for bakvannet. Den viser isteden hvorledes den primære brystkasse (1) mottar masseoppslemningen nedenfra. Den endeløse vire (11) filtrerer ut fiberen tilført til massen på en måte sam er typisk for skrått forløpende vire-maskiner, hvorved en spesielt god fiberfordeling oppnås, spesielt dersom lavere konsentrasjoner benyttes enn for vanlige papirmaskiner. Awanning kan utføres ved hjelp av en sugekasse (2) hvorpå, som vist på figuren, platen over-føres til en annen vire (12) med den annen brystkasse (3) anordnet over denne vire. Også her anvendes en sugekasse som ifølge denne utførelsesform regulerer fordelingen av bindemidlet i den vertikale retning i forhold til platen ved (4). Bindemidlet tilføres til den sekundære brystkasse via ledningen (8) som er innkoplet efter pumpen (7) som på sin side står i forbindelse med tanken (5). Tanken er forsynt med et røreverk (6) for å sikre en jevn konsentra-sjon. Spalten (13) er forholdsvis liten (2-5 mm) og må holdes ren for å oppnå jevn fordeling av bindemidlet. Råplaten som er blitt impregnert med en bindemiddelbland-ing som er egnet for råplaten, må tørkes/herdes. For dette formål kan en sylinder benyttes med kontaktvarmeover-føring eller ved hjelp av påblåsing på overflaten eller gjennom laget av fibre. Straks dette er blitt gjort, kan produktet rulles opp på en opprullingsmaskin. Figuren viser tørkesylinderen (9) i form av en yankee-sylinder, men det er ingen grunn til at ikke flere på hverandre følgende sylindre skulle kunne anvendes, som i forbindelse med en vanlig papirmaskin. Det er også mulig direkte å erstatte opprullingsmaskinen med impregneringstrinnet. Impregneringstrinnet er beskrevet ved hjelp av Figur 2.

Figur 2 viser et system som er egnet for a impregnere råplaten med en impregneringsoppløsning bestående av et bindemiddel og en stor fyllstoffmengde. I det foreliggende tilfelle er en limpresse (14). vist.. Denne mottar materiale fra en valse (10). Impregneringsmaterialet overføres fra en beholder til pressnippet via en ledning (20) og pumpes ved hjelp av en pumpe (21) som står i forbindelse med be-holderen (22). Pressnippet reguleres slik at det delvis regulerer mengden av materiale som holdes tilbake i arket. Efter pressetrinnet er et IR-trinn anordnet, og formålet med dette er å tørke overflaten av materialet for å redusere enhver tilbøyelighet til klebing under påfølgende sylinder-tørking. IR-trinnene er merket (24) og sylindrene (15) til (18), og disse efterfølges av en opprullingsmaskin (19) av den samme type som den som er beskrevet ovenfor (10).

En spesiell utførelsesform er beskrevet nedenfor. I dette eksempel er en prøveoppskrift beskrevet.. Dette er den hovedsakelige metode ved hjelp av.hvilken et stort om-

råde av produkter for tekniske formål kan fremstilles.

På en maskin med skrått forløpende vire av typen "Hydroformer" produseres et ark med en flatevekt av 10 0 g/m<2>. Arket består av 72% stenfibre av en type til hvilke: ten-sider tilsettes for å lette dispergering i vann. Dessuten anvendes 6% glassfibre av typen "Vetrotex" og med en lengde av 20 mm og en diameter av 13^um. Dessuten tilsettes 6% furusulfatcellulose som er blitt malt til 35° Schopper-Riegler. Som bindemiddel opp til en mengde av 6% anvendes Urecoll 147 C og Acronal 240 D i et forhold av 5:25 (absolutt tørt).

Dette ark føres derefter gjennom en limpresse som har et pressnipp som er blitt regulert til 2,6 kg ./cm lengde av pressnippet. Impregneringsmaterialet er sammensatt som følger: Bindemiddel av typen CIAGO 1541 E og fyllstoff av typen Millicarb. Vektforholdet (absolutt tørt) var 1:3. Dessuten ble 0,3% av dispergeringsmidlet Calgon PTH tilsatt, beregnet i forhold til mengden av Millicarb. Et ytterligere tilsetningsmiddel besto av 0,1% av antiskumnings-midlet Nopco NXZ, beregnet i forhold til mengden av absolutt tørt bindemiddel. 0,1% antioxydasjonsmiddel ble også tilsatt (i forhold til mengden av bindemiddel). Innholdet av tørrstoff utgjorde 70% og ble regulert ved tilsetning av vann. Materialet ble med en hastighet av 30 m/min ført gjennom en limpresse, hvorved arkets flatevekt økte fra 10 0 g/m<2>til 30 0 g/m<2>(mer nøyaktig 298 g/m<2>).

Det således fremstilte produkt var særpreget ved en meget god dimensjonsstabilitet (0,1% sammenlignet med 0,2% for markedsførte støtteprodukter). Bruddlasten i maskin-retningen utgjorde 10,5 kg/15 mm sammenlignet med 11,5 i overensstemmelse med den ovenstående sammenligning, og 9,8 i tverretningen (sammenlignet med 6,9).Forlengelsen ved brudd utgjorde gjennomsnittlig 2,3% (sammenlignet med 3,5) .

Det således fremstilte produkt er med godt resultat blitt forsøkt som baksidemateriale for PVC-matter.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av impregnerte, mineralfiberbaserte ark for anvendelse som støttematerialer, friksjonsmaterialer og pakninger eller lignende produkter, karakterisert ved at et råark med følgende fibersammensetning

60-100% mineralfibre

0-40 % cellulose eller mekanisk tremasse

0-40 % opphuggede glassfibre (av typen trukkede glassfibre) dannes på en vire som forløper skrått, eller ved at masse-oppslemningenskonsentrasjonen, dersom en flat vire benyttes, er under 1 g/l. Til dette ark tilsettes i et senere trinn et herdnende bindemiddel til mellom 5-20% av arkets vekt, fra en annen brystkasse anordnet over arket. Dette ark herdes enten over tørkesylindere eller ved gjennomstrømning av varmluft. Det således fremstilte bunde ark kan enten først lagres for påfølgende behandling eller direkte be-handles med et impregnerende materiale i en impregnerings-stasjon, idet impregneringsmaterialet består av et organisk bindemiddel av latextypen blandet med et fyllstoff. For-holdet bindemiddel/fyllstoff utgjør mellom 1:1 og 1:10 basert på vekt.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bindemidlet av den herdnende type sam tilsettes ved den annen brystkasse, er basert på fenolisk harpiks, ureaharpiks eller melaminharpiks eller en blanding av disse og kan også være modifisert med en elastisk komponent av typen SBR-latex til mellom 1-20%.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,. karakterisert ved at bindemidlet blandet med fyllstoffet består av produkter av latextypen eller blandinger derav, idet anvendelse hovedsakelig gjøres av latexprodukter av SBR-og NBR-typen.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at fyllstoffet i impregneringsmaterialet er ett eller en blanding av de følgende: kritt, talkum, glimmer, kaolin eller et annet leiremineral, barytt, metallpulver (hovedsakelig jern og kobber), molybdensulfid, grafitt, asbest, zeolitter, aluminiumoxyd, siliciumcarbid, siliciumnitrid.