DE2624130A1 - METHOD FOR MANUFACTURING ARTIFICIAL FIBER PRODUCTS - Google Patents
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Description
MÜLLER-BOR^ -GROEiSfING · REUIEL · SCHÖN - HERTELMÜLLER-BOR ^ -GROEiSfING REUIEL SCHÖN-HERTEL
PATESTANWÄLTEPATEST LAWYERS
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(PATENTANWALT VON 1927-1975}(PATENT ADVOCATE FROM 1927-1975}
m Λ -iZrO HANS W. GROENING, DlPU-ING.m Λ -iZrO HANS W. GROENING, DlPU-ING.
-L 1 JOO DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM.-L 1 JOO DR. PAUL DEUFEL. DIPL.-CHEM.
28. Mai 1976May 28, 1976
TAG CONSTRUCTION MATERIALS LIMITED
Manchester M2 2EA, EnglandTAG CONSTRUCTION MATERIALS LIMITED
Manchester M2 2EA, England
Verfahren zur Herstellung künstlicher FaserprodukteProcess for making man-made fiber products
609851/0985609851/0985
Verfahren zur Herstellung künstlicher FaserprodukteProcess for making man-made fiber products
Die Erfindung betrifft die Herstellung von künstliehen Faserprodukten, z· B. von Pappen und Bahnen, mit Hilfe eines Verfahrens, bei dem aus einer wäßrigen Aufschlämmung auf der Oberfläche eines Rotationssiebes eine Schicht gebildet wird.The invention relates to the manufacture of artificial fiber products, for example from cardboard and webs, with the aid of a process in which from an aqueous slurry a layer is formed on the surface of a rotary screen.
Derartige Verfahren wurden bisher unter Verwendung einer Aufschlämmung durchgeführt, die Asbestfasern und Zement enthielt, gegebenenfalls zusammen mit Modifikationsmitteln, Füllstoffen und dergleichen, die dazu dienen, die Dichte des Endprodukts zu steuern. In den üblichsten derartigen Verfahren werden Asbest und Zement vermischt und mit einer großen Menge Wasser verrührt zur Bildung einer dünnen Aufschlämmung, die dann unter Rühren aufbewahrt wird in einem als "Stoffbütte" bekannten Behälter. Dieser Behälter stellt ein Vorratsgefäß dar, aus dem Aufschlämmungs-Beschickungsgut entnommen, mit Wasser verdünnt und in einen oder mehrere Bottiche, in jedem von denen ein Siebzylinder rotiert wird, eingespeist wird. Jeder dieser Zylinder nimmt die Aufschlämmung als eine kontinuierliche, dünne, nasse Schicht auf, das überschüssige Wasser rinnt durch die Maschen des Siebes ab, und die Schicht wird auf ein endloses !Transportband aufgebracht, durch das es zu einem sich drehenden Zylinder transportiert wird, auf welchen es überführt und aufgewunden wird. Der Überzug auf dem Zylinder baut Schicht um Schicht auf, bis die erforderliche Dicke erreicht ist. Zur Herstellung einer flachen Bahn wird das Schichtprodukt auf dem Zylinder (der nunmehr üblicherweise als Formungswalze bezeichnet wird) axial zerschnitten, wenn es die erforderliche Dicke erreicht hat.Such processes have heretofore been carried out using a slurry containing asbestos fibers and cement, optionally together with modifiers, fillers and the like, which serve to increase the density control of the end product. In the most common of such processes, asbestos and cement are mixed and with one A large amount of water is stirred to form a thin slurry which is then stored in one under stirring container known as a "cloth chest". This container represents a storage vessel from which the slurry charge is made taken, diluted with water and placed in one or more vats, in each of which a sieve cylinder is rotated, is fed in. Each of these cylinders takes the slurry as a continuous, thin, wet layer, the excess water runs off through the mesh of the sieve, and the layer is applied to an endless! by which it is transported to a rotating cylinder, onto which it is transferred and wound. The coating on the cylinder builds up layer by layer until the required thickness is achieved. To make a flat web becomes the sheet product on the cylinder (now commonly referred to as the forming roll) axially cut when it has reached the required thickness.
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Versuche, die Asbestfaser vollständig durch glasartige Faser zu ersetzen, schlugen "bisher jedoch fehl, da die physikalischen Eigenschaften von Glasfaser von denjenigen des Asbests so grundverschieden sind, daß die Ausbildung einer zusammenhängenden Bahn auf dem Rotationssieb extrem schwierig, wenn nicht gar unmöglich ist.Attempts to completely replace the asbestos fiber with glass-like fiber have so far "failed because the physical Properties of fiberglass differ from those of asbestos are so fundamentally different that the formation of a coherent Web on the rotary screen is extremely difficult, if not impossible.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren geschaffen zur Herstellung von faserverstärkten Pappe- und Plattenprodukten aus einer wäßrigen Aufschlämmung durch Bildung einer Schicht auf der Oberfläche eines Rotationssiebes, von dem die Schicht anschließend entfernt wird, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als wäßrige Aufschlämmung eine solche aus Wasser, einem anorganischen Bindemittel und 1/2 bis 20 % Glasfaser zusammen mit einer geringen Menge Nichtasbest-Hilfsfaser eines durchschnittlichen Durchmessers von weniger als 3 Mikron und eines dem Canadian Standard Freeness entsprechenden Mahlungsgrads im Bereich von 20 bis 300° verwendet. Der Prozentgehalt an Glasfaser bezieht sich auf das Endprodukt.According to the invention a process is provided for the production of fiber-reinforced cardboard and board products from an aqueous slurry by forming a layer on the surface of a rotary screen, from which the layer is then removed, which is characterized in that the aqueous slurry is made from water, an inorganic binder and 1/2 to 20 % glass fiber along with a small amount of non-asbestos auxiliary fiber having an average diameter of less than 3 microns and a freeness freeness in the range of 20-300 degrees. The percentage of fiberglass relates to the end product.
Der hier und im folgenden gebrauchte Ausdruck "Canadian Standard Freeness" (CSF) bezieht sich auf den Standard-Bahnbildungstest, wie er in der Papierproduktionsindustrie üblicherweise angewandt wird und wonach z. B. eine rohe Zellu— losepulpe eine CSF von 700 bis 900° und eine sehr stark aufgeschlossene Papierherstellungs-Zellulosepulpe eine CSF von etwa 300° aufweist.The term "Canadian Standard Freeness "(CSF) refers to the standard web formation test commonly used in the paper making industry is applied and after which z. B. a raw cellu- losepulpe a CSF of 700 to 900 ° and a very heavily digested papermaking cellulose pulp a CSF of has about 300 °.
Bei der glasartigen Faser kann es sich um Glasfaser oder Mineralwolle oder ein Gemisch derselben handeln. Der Ausdruck "Mineralwolle" umfaßt sowohl Schlackenwolle/ Steinwolle. Bei Verwendung von Glasfaser liegt die Stapellänge vorzugsweise in der Größenordnung von 2 i/2 cm oder darunter, wobei eine Länge von 1 1/4 cm besonders bevorzugt wird.The vitreous fiber can be glass fiber or mineral wool or a mixture thereof. The expression "Mineral wool" includes both slag wool / rock wool. When using fiberglass, the stack length is preferably on the order of 2 1/2 cm or less, with a length of 1 1/4 cm being particularly preferred.
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Die Mineralwolle kann erforderlichenfalls vorbehandelt sein zur Verminderung ihrer Stapellänge, z. B. dadurch, daß sie einer Mahl "behandlung unterworfen wird.The mineral wool can, if necessary, be pretreated to reduce its pile length, e.g. B. by the fact that they is subjected to a meal treatment.
Bei dem anorganischen Bindemittel kann es sich um ein hydraulisches Bindemittel handeln, z. B. um gewöhnlichen Portland-Zement (O.P. cement), und in diesem Falle erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die glasartige Faser entweder alkalibeständig oder zumindest vorbehandelt ist, um ihre Empfindlichkeit gegenüber einem Angriff durch Alkali zu vermindern. Das Bindemittel kann auch eine pulverisierte Brennstoffasehe enthalten.The inorganic binder can be a hydraulic one Act binders, e.g. B. Ordinary Portland cement (O.P. cement), and in this case it turns out to be particularly advantageous if the glassy fiber is either alkali-resistant or at least pretreated to to reduce their susceptibility to attack by alkali. The binder can also be a powdered one Fuel stand included.
Bei der nicht aus Asbest bestehenden Hilfsfaser handelt es sich vorzugsweise um ein zelluloseartiges Material, das üblicherweise in Form einer Pulpe vorliegt; ist dies der Fall, so umfaßt das Verfahren zweckmäßigerweise eine Raffinations-Vorbehandlung, um der Pulpe den gewünschten Aufschlußgrad zu verleihen, entsprechend einem Canadian Standard Freeness-Wert im Bereich von 20 bis 300°, wobei sich 150° in der Praxis als sehr zweckmäßig erweisen. Bei der üblichen Papierherstellung werden bekanntlich CSF-Werte von weniger als 300° in der Regel als sehr niedrig eingestuft. Demgegenüber arbeitet das erfindungsgemäße Verfahren sehr gut bei CSF-Werten von 150° oder sogar noch niedriger. Unter der Voraussetzung, daß die Oberflächenbezirkseigenschaften der Kichtasbest-Hilfsfaser zumindest ähnlich denjenigen von Asbest oder Zellulosefaser sind, können jedoch auch andere Materialien erfindungsgemäß verwendet werden.The non-asbestos auxiliary fiber is is preferably a cellulosic material, usually in the form of a pulp; Is that the case, thus the process expediently comprises a refining pretreatment in order to give the pulp the desired degree of digestion give, corresponding to a Canadian Standard Freeness value in the range of 20 to 300 °, with 150 ° in practice prove to be very useful. In conventional paper production, it is known that CSF values of less than 300 ° are in the Usually classified as very low. In contrast, the method according to the invention works very well at CSF values of 150 ° or even lower. Provided that the surface area properties of the auxiliary fiber asbestos are at least similar to those of asbestos or cellulose fiber, but other materials can also be used according to the invention be used.
Obwohl das Merkmal "vergleichsweise geringe Mengen" Gehalte von bis zu 49 G-ew.-^ umfaßt, können andere Erfordernisse, z. B. das Erfordernis nach Nicht-Brennbarkeit, die anwendbare Menge auf sehr viel geringere Werte begrenzen, z. B. auf 5 oder 10 $.Although the characteristic "comparatively small amounts" contents of up to 49 G-ew .- ^, other requirements, z. B. the requirement for non-flammability, the applicable Limit the amount to much lower values, e.g. B. to $ 5 or $ 10.
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Gegebenenfalls können zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens der Aufschlämmung auch Dichtemodifikationsmittel, z. B. Perlit, Kaolin und/oder Kieselgur, zugesetzt werden, um die Dichte des künstlichen Fertigprodukts in den für einen bestimmten Verwendungszweck geeigneten Bereich zu bringen. If appropriate, density modifiers, z. B. perlite, kaolin and / or kieselguhr, are added to the density of the artificial finished product in the for one appropriate area for specific use.
Es ist ferner möglich, freie siliciumdioxidhaltige Materialien für den speziellen Zweck zuzusetzen, daß diese mit praktisch dem gesamten freien Kalk reagieren, der beim Abhärten des Bindemittels freigesetzt wird. Dies trifft besonders auf Verfahren zu, bei denen hydraulischer Zement als das Bindemittel verwendet wird und wo das Bindemittel durch Autoklavenbehandlung zum Härten gebracht wird. Freier Kalk würde selbstverständlich dazu neigen, die G-lasfaserkomponente des künstlichen Faserprodukts abzubauen, wenn nicht versucht würde, dessen Wirkung auf ein Minimum herabzusetzen.It is also possible to add free silica-containing materials for the specific purpose that they come in handy react with all the free lime that is released when the binder hardens. This is particularly true Methods too where hydraulic cement is used as the binder and where the binder is autoclaved is brought to harden. Free lime would of course tend to be the glass fiber component of the artificial fiber product if no attempt is made to minimize its effect.
Das vom Rotationssieb abgenommene Material befindet sich naturgemäß in einem nassen Zustand und das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt daher in der Regel die Verfahrensstufe des Aushärtens des Bindemittels, z. B. durch Lufttrocknung, Autoklavenbehandlung oder Ofentrocknung, d. h. Erhitzen in einem Ofen, um das Endprodukt herzustellen. Gegebenenfalls können die feuchten Produkte geformt und/oder zerschnitten oder beschnitten werden, bevor das Bindemittel zum Aushärten gebracht wird. Nach dem Aushärten des Bindemittels können die Pappen besandet oder anderweitig für den Verkauf und/oder Gebrauch präpariert werden.The material removed from the rotary screen is naturally located in a wet state and the process according to the invention therefore generally comprises the process step of Curing of the binder, e.g. B. by air drying, autoclaving or oven drying, d. H. Heating in one Oven to make the final product. Optionally, the moist products can be shaped and / or cut or trimmed before the binder is allowed to harden. After the binder has hardened, the Cardboard is sanded or otherwise prepared for sale and / or use.
Die Erfindung betrifft somit auch asbestfreie Pappeprodukte, die nach dem angegebenen Verfahren hergestellt wurden.The invention thus also relates to asbestos-free cardboard products which have been produced by the specified method.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.The following examples are intended to explain the invention in more detail.
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Beispiel ΊExample Ί
Es wurde eine Aufschlämmung der folgenden Zusammensetzung hergestellt:It became a slurry of the following composition manufactured:
Gew. -fa Weight -fa
alkalibeständige Glasfaser (1 I/4 cm Stapellänge) 2alkali-resistant glass fiber (1 I / 4 cm staple length) 2
alkalifceständige Mxneralwollenfaser (vorbehandelt durch Vermählen) 10Alkaline-resistant mxneral wool fiber (pretreated by grinding) 10
gebleichte Kraftpapierpulpe (raffiniert aufbleached kraft paper pulp (refined on
130 - 150° CSF) 5130 - 150 ° CSF) 5
gewöimlieher Portlandzement 50common portland cement 50
Kieselgur 13Kieselguhr 13
Perlit 10Perlite 10
Kaolin 10Kaolin 10
Der Eintrag wurde mit Wasser gemischt in einem Mahlholländer von halbindustriell em Maßstab (pilot plant-Maßstab), wobei 125 1 Wasser für 27 kg Holländercharge benötigt wurden. Die Mischzeit lag in der Größenordnung von 10 bis 15 Minuten, ein schließlich 5 Minuten Verweilzeit nach Zugabe der Glasfaser zu den übrigen Komponenten. Diese "Verfahrensweise wurde gewählt, um eine gründliche Dispergierung der Glasfaser sicherzustellen. Die Wassertemperatur lag im Bereich von 30 bis 35 °C.The entry was mixed with water in a Mahlholländer on a semi-industrial scale (pilot plant scale), 125 l of water were required for 27 kg of Hollander batch. The mixing time was on the order of 10 to 15 minutes, including a 5 minute residence time after adding the glass fiber to the other components. This "procedure was chosen to ensure thorough dispersion of the glass fiber. The water temperature ranged from 30 to 35 ° C.
Die Aufschlämmung wurde sodann auf einer Büttenmaschine gefahren und in Pappenprodukte verarbeitet, die 7 Tage lang an der Luft reifen gelassen und danach 24 Stunden lang bei 100 ofengetrocknet wurden. Die durchschnittlichen MOR-Yferte (bei einer Standarddichte von etwa 720 kg/m-*), die für alle an dieser Grundbeschickung durchgeführten Versuche erhalten wur—The slurry was then run on a handmade machine and made into paperboard products that were on for 7 days air matured and then oven dried at 100 for 24 hours. The average MOR-Yferte (at a standard density of about 720 kg / m- *), which applies to all Experiments carried out with this basic load were obtained
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den, variierten von 5»5 his 5»8 If/mm in Abhängigkeit von den auf der Maschine angewandten Betriebsbedingungen. Diese Werte entsprechen der British Standard Specification 3536 for Insulation Boards. Die Kerbschlagfestigkeit der Pappen zeigte ehe wesentliche Erhöhung gegenüber üblichen Pappen auf Asbestbasis, doch war die Zwischenschichtbindung und Steifheit der Pappen nicht so gut. Gleichwertiges oder verbessertes Verhalten wurde in Tests für Einfrier/Auftaustabilität, Wasserabsorption und Dimensionsstabilität gefunden. den, varied from 5 »5 to 5» 8 If / mm depending on the operating conditions used on the machine. These values correspond to the British Standard Specification 3536 for insulation boards. The notched impact strength of the paperboard showed a substantial increase compared to the usual Asbestos-based paperboard, but the interlayer bond and stiffness of the paperboards were not as good. Equivalent or improved behavior in tests for freeze / thaw stability, Water absorption and dimensional stability found.
Es wurde eine Aufschlämmung hergestellt aus gewöhnlichem Portlandzement (50 Gew.-^) und einem Gemisch aus annähernd gleichen Teilen faserartiger Zellulose und anorganischem Füllstoff (hauptsächlich Kaolin), wie im Zusammenhang mit Beispiel 1 beschrieben.A slurry was made up of ordinary portland cement (50 wt%) and a mixture of approximately equal parts of fibrous cellulose and inorganic filler (mainly kaolin), as related to Example 1 described.
Pappen, die auf der Büttenmaschine aus dieser Aufschlämmung hergestellt wurden, hatten einen durchschnittlichen MOR-Wert von 4»98 N/mm bei einer Trockendichte von 870 kg/m .Paperboard made from this slurry on the handmade machine had an average MOR value of 4 »98 N / mm at a dry density of 870 kg / m.
Es wurden flache Bahnen wie oben beschrieben hergestellt unter Verwendung einer Beschickung der folgenden Zusammensetzung: Flat webs were made as described above under Use of a charge of the following composition:
alkalibeständige Glasfaser von 1,2 cm Stapellänge 1,5alkali-resistant glass fiber of 1.2 cm staple length 1.5
Kraftpulpe (GSF) 5Kraft pulp (GSF) 5
gewöhnlicher Portlandzement 93»5ordinary portland cement 93 »5
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■J.■ J.
Das erhaltene Produkt hatte eine Dichte von 1250 kg/m^ und einen Starrheitsmodul von 17,1 MN/m .The product obtained had a density of 1250 kg / m ^ and a modulus of rigidity of 17.1 MN / m.
Trennplatten wurden nach dem gleichen Verfahren aus einer Beschickung der folgenden Zusammensetzung hergestellt:Separation panels were prepared using the same procedure from a batch of the following composition:
alkalibeständige Glasfaser mit 1,2 cm Stapellänge 2,0alkali-resistant glass fiber with 1.2 cm staple length 2.0
Kraftpulpe (CSF) 8,0Kraft pulp (CSF) 8.0
gewöhnlicher Portlandzement 89,66 Pigment 0,34ordinary portland cement 89.66 pigment 0.34
Die erhaltenen Produkte hatten eine Dichte von 1095 kg/m und einen Starrheitsmodul von 22,2 MN/m .The products obtained had a density of 1095 kg / m and a rigidity modulus of 22.2 MN / m.
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