NO852696L - Apparat for fremstilling av sement-kompositt-materialer - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et apparat for fremstilling av sement-kompositt-materialer forsterket med glassfibrer.

For fremstilling av sement-kompositt-materialer forsterket med glassfibrer, er Hatschek, Magnani og Bell Flow-on maskiner de tre viktigste maskintypene som for tiden benyttes. Alle disse maskinene omfatter midler for dannelse av en vandig slurry av sement, asbest og vann, og en gjennomhullet overflate hvorpå et lag av slurry kan avsettes og hvorigjennom vann kan fjernes for å av-vanne sement-kompositt-materialet. I Hatschek-maskinen er det benyttet en fortynnet slurry med et faststoffinnhold på rundt 6-10 vekt% og den gjennomhullete overflaten befinner seg rundt en roterende sylindrisk sylinder som er delvis nedsenket i en beholder inneholdene slurryen. Slurrylaget avsettes som et belegg på overflaten av sylinderen hvorigjennom en del av vannet fjernes og belegget overføres til et filtbelte som er i kontakt med den delen av sylinderen som er over slurryen, videre av-vanning ved at vannet suges gjennom beltet og overføring til en samlevalse der ønsket tykkelse av sement-kompositt-material bygges opp. I Magnani-maskinen avsettes en tykk slurry med rundt 45 - 50 vekt% faststoffinnhold på et bevegelig filtbånd ved hjelp av en frem og- tilbakeført fordeler og av-vanning ved at vannet suges gjennom båndet. Bell-maskinen anvender en slurry med faststoffinnhold i størrelsesorden mellom det som anvendes for Hatschek og Magnani-maskinene, som tilføres overflaten av et bevegelig filtbånd gjennom valsegapet mellom en av valsene som omsluttes av båndet og en ovenpåliggende motroterende valse. Slurrybelegget på båndet av-vannes ved sugevirkning og over føres til en samlevalse for oppbygning av den ønskede tykkelse.

Anvendelsen av disse tre maskintypene med asbestfibre som for-sterkning i sementen er avhengig av asbestfibrenes evne til å fuktes av sementslurryen og til å holde tilbake små sementpartikler.

Utskiftningen av asbest med glassfiber har lenge vært sett på som ønskelig utfra et helsemessig synspunkt, men det fører til betydlige fremstillingsproblemer på grunn av forskjellene i egenskaper mellom asbestfibrer og glassfibrer, i særdeleshet det faktum at glassfibrene ikke fuktes av vanlig vandig sement-slurry og har en tendens til å klumpe seg sammen, noe som fører til tap av små sementpartikler når materialet av-vannes og en ikke homogen struktur i komposittmaterialet. Anvendelse av flokkuleringsmidler og andre tilsetninger, slik som cellulosemasse, i slurryen kan forbedre bakeholdelsen av små partikler som beskrevet i UK Patentansøkning nr. 1543951, for å muliggjøre en økonomisk fremstilling av sement-kompositt-materialer på apparatur beregnet spesielt for fremstilling av asbest-sementprodukter, men visse uoverensstemmelser i de glassfiberforsterkede sement-kompositt materialene har vært funnet i praksis.

Man har nå funnet at disse uoverensstemmelsene skyldes tempe-raturforandringer som påvirker fremgangsmåten for fremstilling av sement-kompositt-materialer når det anvendes slurryer inneholdende et flokkuleringsmiddel. Spesielt dersom slurrytemperaturen er for lav, vil en effektiv flokkulering ikke finne sted og overskuddsmengder av små materialpartikler passerer gjennom den gjennomhullede overflaten og tilstopper den slik at filtreringen opphører. Dersom temperaturen er for høy, har de flokkulerende partikler en tendens til å bli for store, noe som resulterer i en åpen porøs struktur i kompositt-materialet og tilbakeholdelse av for mye vann, noe som resulterer i lav initial styrke og en lavere sluttstyrke av kompositt-materialet .

Oppfinnelsen tilveiebringer følgelig apparatur for dannelse av sement-kompositt-materialer forsterket med glassfibrer, omfattende : a) midler for dannelse av en vandig slurry omfattende sement, glassfiber, pulverisert brenselsaske, findelt amorf

silika, cellulosemasse og vann,

b) en gjennomhullet overflate hvorpå et belegg av slurry kan avsettes og hvorigjennom vann kan fjernes for å av-vanne

sement-kompositt-materialet,

c) midler for tilsetting av flokkuleringsmiddel til slurryen nær den gjennomhullede overflaten, og d) midler for temperaturkontroll av den vandige slurryen inneholdende et flokkuleringsmiddel før og under avsetning på

den gjennomhullete overflaten.

Foretrukne midler for dannelse av den vandige slurryen omfatter et vannreservoar hvorfra vann kan tilsettes til en slurryblander, og midler for temperaturkontroll av slurryen inneholdende flokkuleringsmidlet omfattende midler for oppvarming og avkjøling av vannet i reservoaret. Midlene for oppvarming av vannet i reservoaret kan omfatte en dampgenerator forbundet gjennom en reguleringsventil, som styres ved hjelp av en temperaturstyrer til en røråpning i vannet i reservoaret, mens midlene for avkjøling av vannet i reservoaret kan omfatte en pumpe styrt ved hjelp av en temperaturstyrer og innordnet for å sirkulere vannet fra reservoaret til og fra en kjølebeholder. Midlene for temperaturkontroll av slurryen kan videre omfatte en temperaturføler i reservoaret, forbundet med temperaturstyreren.

I en spesiell form av oppfinnelsen, er slurryblanderen innordnet for å tilføre en relativ tykk slurry omfattende vann og sement til en blander utstyrt med midler for tilføring av glassfibrene i slurryen, blanderen er i sin tur innordnet for å tilføre den glassfiberinnholdende slurryen til en oppbevaringsbeholder som står i forbindelse med vannreservoaret for tilførsel av vann for fortynning av slurryen, og er også forbundet til beholderen i en Hatschek-type maskin for tilførsel av fortynnet slurry til ovennevnte beholder, en tank inneholdende oppløsningen av flokkuleringsmiddel forbundet til røret mellom oppbevaringsbeholderen og beholderen i Hatschek-

maskinen.

En spesiell form av oppfinnelsen, som angår Hatschek-type maskinen og en Bell Flow-on maskin, vil nå bli beskrevet ved hjelp av eksempler med henvisning til vedlagte tegninger hvor: FIGUR 1 viser oversiktstegningen av en Hatschek-maskin og til-førsel av den temperaturkontrollerte slurryen til denne, og FIGUR 2 viser en Bell-Flow-on maksin i skjematisk sideopp-riss .

Som vist i figur 1, omfatter en vanlig Hatschek-type maskin en horisontal, hulsylindrisk sil av trådnetting 55 for rotering i retning mot urviseren rundt sylinderaksen 56 i en beholder 57 inneholdende slurry.

Over silen 55 befinner seg et kontinuerlig bevegende vevd filtbånd 62 som holdes i nær kontakt med silen 55 ved hjelp av en roterende overliggende tung valse 63 og går rundt de på-følgende valsene 65, 66, 67, 68. Båndet 62 går fra silen 55 til en samlevalse 64 hvorpå et slurrybelegg kan bli overført som beskrevet i det følgende: Endene av silen 55 er utstyrt med tetninger (ikke vist) slik at vannet fra slurryen bare kan renne gjennom metalltrådnettingen og ut gjennom utløpet anordnet gjennom tetningene.

I bruk roterer silen 55 med en overflatehastighet i størrel-elsesorden 45 m/minutt og et tynt, jevnt slurrybelegg an-bringes på silens metalltrådnettingoverflate idet største-parten av vannet fjernes. Tykkelsen av belegget avhenger av slurrynivået i beholderen 57, slurryens konsistens og rotasjonshastigheten av silen 55.

Det tynne belegget av sementslurry inneholdende glassfibrer som samler seg på metalltrådnettingen på silen 55 overføres til det vevde filtbåndet 62. Belegget blir så behandlet på samme måte som anvendes for å lage asbest-sementprodukter ved hjelp av en Hatschek-maskin, ved at belegget føres over minst en vakuumkasse 72 som suger det resterende vannet ut av belegget. Belegget føres så under en samlevalse 64 av jern eller stål, ytterligere vann fjernes på grunn av sammenklem-ningen mellom valsene 64 og 66, og føres kontinuelig videre til samlevalsen inntil det har dannet seg en plate av ønskelig tykkelse. Belegget kan skjæres langs et spor i samlevalsen 64 og overføres fra valsen til et transportbord 73 og tilpasses og kuttes deretter i passende lengder ved hjelp av sager 74.

Fremgangsmåten som er beskrevet så langt er vanlig for fremstilling av sement-kompositt materialer i en Hatschek-maskin.

I oppfinnelsen dannes slurryen som tilføres beholderen 57 ved at man først blander en relativt tyktflytende slurry av sement, pulverisert brenselsaske, silikastøv, cellulosemasse og vann, med et faststoffinnhold fra 40 - 60%. Slurryen blandes i en vanlig skjær-blander 10, hvor vann og vandig cellulosemasse tilføres gjennom ledningene 11, 12 og 13, mens sement og pulverisert brenselsaske tilføres gjennom ledningen 14 og vandig slurry av silikastøv tilføres gjennom ledningen 15. Silikastøv er finfordelt amorf silika dannet som et bi-produkt fra den elektroproduserende prosessen i silisiumpro-duksjonen. Dersom andre faste stoffer skal iblandes, blir de fordelt i sement/pulverisert brenselsaskeblandingen tilført gjennom ledningen 14. Den oppnådde tyktflytende slurryen føres til en midlertidig oppbevaringsbeholder 16 der den om-røres ved hjelp av en en roterende blander 17.

Alkali-resistente glassfibrer som er beskrevet i UK Patentan-ansøkning nr. 1290528, blandes med porsjoner av den tykke slurryen i blanderen 18. Glassfibrene tilføres ved hjelp av en vibrerende tilførselsanordning 19 fra en trakt 20 og iblandes slurryen ved hjelp av den roterende og vertikale sir-kulasjonen i blanderen 18.

Porsjonene av den tyktflytende fiberholdige slurryen overføres til en stor oppbevaringsbeholder 21 som inneholder en roterende omrører 211 med lav sk jaervirkning og hvor slurryen for-tynnes til et faststoffinnhold fra 6 - 10%, normalt 7,5 vekt% ved hjelp av vann som tilføres gjennom røret 22. Røret 22 mottar vannet som anvendes til fortynningen fra en konisk formet hovedbeholder 24 som også forsyner skjærblanderen 10 med vann gjennom røret 11. Den fortynnede slurryen tilføres fra beholderen 21 gjennom røret 23 til beholderen 57. Flokkuleringsmidlet fra beholderen 25 tilsetes slurryen gjennom røret 23 slik at flokkuleringsmidlet iblandes slurryen like før den føres inn i beholderen 57.

Beholderen 57 er utstyrt med en omrører 26 som består av en rekke like parallelle blader 27 (bare ett er vist i figuren) anbrakt i vertikale plan loddrett på aksen 56 av silen 55 i avstand fra hverandre fordelt tvers over bredden av beholderen. Bladene er festet på hjul 28 slik at de kan be-vege seg frem og tilbake parallelt med silaksen for at den ønskede omrøringen av slurryen kan oppnås.

For temperaturkontroll av slurryen, er det anbrakt en tempera-turmåler i den konisk formede hovedbeholderen 24 som er forbundet med en termostat 30 som kontrollerer en ventil 31 i et damptilførselsrør som har et utløp 33 i beholderen 24. En enveisventil 34 er anbrakt i åpning av en forgrenet del av røret 32 for å lufte røret 32 når damptilførselen stenges av.

For å kjøle vannet i hovedbeholderen 24 når det er nødvendig, er inn- og utførselsrør 35 og 36 og en pumpe 37 anbrakt for å sirkulere vannet til en utenforstående kjølebeholder 38, som igjen er kontrollert av termostaten 30.

Som et alternativ til ovennevnte oppvarmingsinnretning, som anvender en direkte tilførsel av damp gjennom røret 32 inn i reservoaret 24, kan en varmeveksler innlemmes i røret 23 før eller etter rørets forbindelsespunkt med tilførselen fra tanken 25 inneholdende flokkuleringsmiddel,for anvendelse av resirkulert damp eller varmt vann for oppvarming. Videre kan føleren 29 befinne seg i beholderen 57 istedet for i vannreservoaret 24 .

I spesielle fremstillingseksempler av glassfiberforsterket sement-komposittmaterialer på apparater som er beskrevet over og illustrert i figur 1, ble det anvendt en slurry med et faststoffinnhold på 7,5 vekt%, og faststoffene omfatter i vekt%:

Slurrytemperaturen i beholderen 57 ble gradvis økt fra en temperatur på 15°C. Ved denne lave temperaturen, var det ikke mulig å samle materialet på den roterende silen 55 fordi flokkuleringen var ineffektiv og overskuddsmengder av små sementpartikler passerte gjennom silen. Ved å øke temperaturen, ble det mulig å samle materialet fra trommelen som klart var av dårlig kvalitet og mengden av faststoffer som passerte gjennom trommelen forble på et uakseptabelt høyt nivå inntil temperaturen av slurryen nådde 20°C. Ved denne temperaturen begynte fremstillingen å fungere tilfredsstillende ved ovennevnte fremgangsmåte, og produktet var av god kvalitet, de beste egenskapene ble oppnådd med slurrytemperatur rundt 23°C. Over 25°C forringes kvaliteten og idet temperaturen overskred 27°C ble produktet funnet å ha en porøs karakter og ga en lav sluttstyrke etter herding.

Samme apparat for slurrytilførsel og temperaturkontroll (nr.

10 - 25 og 29 - 36 i figur 1) ble også anvendt i forbindelse med en Bell Flow-on maskin modifisert for anvendelse med glassfibrer som beskrevet i BT Patentansøkning nr. 8400226.

Som vist på figur 2, omfatter det modifiserte Bell Flow-on apparatet en beholder 40 med en vandig fiberinneholdende sementslurry, og et vanngjennomtrengelig filtbånd 42, som går rundt ledervalsene 43, 44 og 45. Slurry tilføres beholderen 40 kontinuerlig gjennom et tilførselsrør 46 som står i forbindelse med røret 23 i figur 1. Høyre del av beholderen 40 er avgrenset delvis av den øvre overflate av båndet 42 som går rundt ledervalsen 43 og delvis av en overliggende valse 47, som roterer i motsatt retning av ledervalsen 43. En liten åpning mellom øvre overflate av båndet 42 og den nederste delen av omkretsen av valsen 47 utgjør utløpet fra beholderen 40 og fører til at et tynt belegg 49 av sementslurry avsettes på båndet. I overensstemmelse med vanlig praksis, er en roterende omrører 50 innrettet i beholderen 40 for å gi virvel-bevegelse i slurryen.

Det fiberinnholdende sementslurrybelegget 49 på båndet 42 er av-vannet på kjent måte ved anvendelse av tømmekammerene 51. Etter av-vanning, blir belegget 49 en sammenhengende bane av fiberforsterket sement som er overført fra båndet 42 og på-tvunnet en roterende dreibar montert mottakervalse 53. Når en tilstrekkelig tykkelse av fiberforsterket sement er avsatt på overflaten av valsen 53, kuttes den aksialt av valsen og tas av for trykk- av-vanning og herding.

Beholderen 40 er utstyrt med en ytterligere omrører, som stikker frem inn i gapet mellom valsen 47 og båndet 42, og ut-gjøres av en rekke like parallelle bueformede blader 41 som er innrettet i vertikale plan parallelt med bevegelsesretningen av båndet 42 (dvs. rettvinklet på aksene av valsene 43, 47) i avstand fra hverandre tvers over bredden av beholderen 40. Bladene 41 er festet til en horisontal bæreinnretning 48 med utstrekning over bredden av beholderen 40 og som beveger seg frem og tilbake i horisontal retning ved hjelp av en motor

(ikke vist) mellom par av øvre og nedre trinser 54.

Lignende tester som ble utført på Hatschek maskinen i figur 1 ble utført på en Bell maskin i figur 2. En slurryblanding ble laget med et faststoffinnhold på 30%, og faststoffene hadde følgende sammensetning: Vanlig Portlandsement 61% Pulverisert brenselsaske 25% Silikastøv 9% Dispergerende oppkuttede glassfiberbånd 3% Cellulosemasse 2% Dispergeringsmidler, flokkuleringsmidler 0,1%

Det ble funnet at ved temperaturer i størrelsesorden 15 - 16°C var flokkuleringen dårlig, og på grunn av de findelte sementmaterialene som tilstopper filtbåndet 49, var det svært vanskelig å samle opp noe material. Ved temperatur på 18 - 19°C, ble sement-kompositt materialet samlet på samlevalsen 53, men vannretensjonen var for høy. Med en slurrytemperatur i området 20 - 25°C, fungerte maskinen ved maksimal hastig-het med god av-vanning og filtbåndet forble rent, mens egenskapene hos sement-kompositt materialet var tilfredsstillende. Med en slurrytemperatur på 27°C ble materialegenskapene funnet å være dårligere på grunn av porøsitet.

Det er antatt at kvaliteten på det anvendte flokkuleringsmiddel i noen grad virker inn på den mest hensiktsmessige temperaturen under fremstillingen. Det er forøvrig klart at tilveiebringelse av midler for temperaturkontroll av den vandige slurryen inneholdende flokkuleringsmiddel før og under avsetting på den gjennomhullete overflaten, i overensstemmelse med oppfinnelsen, muliggjør en ensartet fremstilling av et tilfredsstillende sement-komposittmaterial.

De anvendte glassfibrene er foretrukket som oppkuttete fila-mentbunter med en størrelsessammensetning slik at buntene skiller seg eller filamentiserer seg i individuelle filamenter i slurryen som i de foregående eksemplene, men bunter som beholder sin opprinnelige form kan også anvendes i stedet for eller i tillegg til de dispergerende fibrene.

Claims (6)

1. Apparat for fremstilling av sement-kompositt- materialer forsterket med glassfibrer, omfattende innretninger for dannelse av vandig sement-slurry, glassfibrer, pulverisert brenselsaske, findelt amorf silika, cellulosemasse og vann, en gjennomhullet overflate hvorpå et belegg av slurry kan avsettes og hvorigjennom vann kan fjernes for å av-vanne sement-kompositt-materialet, og innretninger for tilsetning av et flokkuleringsmiddel til slurryen nær den gjennomhullede overflaten , karakterisert ved innretninger for temperaturkontroll av den vandige slurryen inneholdende flokkuleringsmiddel før og under avsetning på den gjennomhullede overflaten .

2. Apparat som angitt i krav 1, karakterisert ved at innretninger for dannelse av en vandig slurry omfatter et vannreservoar hvorfra vann kan tilføres til en slurryblander, og innretninger for temperaturkontroll av slurryen inneholdende flokkuleringsmiddel omfattende innretninger for oppvarming og avkjøling av vannet i reservoaret.

3. Apparat som angitt i krav 2, karakterisert ved at innretninger for oppvarming av vannet i reservoaret omfatter en dampgenerator forbundet gjennom en reguleringsventil som er styrt ved hjelp av en temperaturstyrer til en røråpning i vannet i reservoaret .

4. Apparat som angitt i 3, karakterisert ved at innretninger for av-kjøling av vannet i reservoaret omfatter en pumpe styrt ved hjelp av temperaturstyreren og innordnet for å sirkulere vannet fra reservoaret til og fra en kjøl beholder.

5. Apparat som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at innretningene for temperaturkontroll av slurryen videre omfatter en temperatur-føler i reservoaret, forbundet med temperaturstyreren.

6. Apparat som angitt i kravene 2 - 5, karakterisert ved at slurryblanderen er innordnet for tilførsel av en relativt tykk slurry inneholdende vann og sement til en blander utstyrt med innretninger for tilførsel av glassfiber i slurryen, blanderen er innordnet for tilførsel av slurryen inneholdende glassfiber til en oppbevaringsbeholder, som er forbundet med vannreservoaret for til-førsel av vann for fortynning av slurryen og er også forbundet til beholderen i en Hatschek-maskin for tilførsel av fortynnet slurry til denne, en beholder inneholdende oppløsningen av flokkuleringsmiddel forbundet til røret mellom oppbevaringsbeholderen og beholderen i Hatschek-maskinen.