DE1596829A1 - Process for the production of silicate fibers - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Silikatfasern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von alkalibeständigen Silikatfasern mit rauher Oberfläche. Die Silikatfasern finden in gleicher Weise wie natürliche Fasern, beispielweise Asbestfasern und ggf. zusammen mit diesen Anwendung bei, der Herstellung von Bauelementen, wie beispielg7eise Bauplatten usw., die bisher ausschliesslich aus Asbestzement hergestellt wurden.Process for Making Silicate Fibers The invention relates to a process for the production of alkali-resistant silicate fibers with a rough surface. The silicate fibers are found in the same way as natural fibers, for example Asbestos fibers and, if necessary, together with these applications in the manufacture of construction elements, such as, for example, building boards, etc., which were previously made exclusively from asbestos cement were manufactured.

Natürliche Asbestfasern eignen sich als Füllstoff für Zement besonders gut, weil sie einerseits lang und elastisch sind und andrerseits eine absorptionsfreudige Oberfläche aufweisen, wodurch beim Mischen mit dem Zement nach erfolgtem Abbinden ein haltbarer und fester Verbund erfolgt. Infolge des hohen Preises von Naturasbest besteht schon seit langem ein Bedürfnis nach einer geeigneten Austauschfaser. Es hat sich jedoch als schwierig erwiesen, synthetische Fasern herzustellen, die einerseits resistent gegen die alkalischen Hydratat'ionsprodukte des Zements sind und andererseits die für den festen Verbund erforderliche haftfähige Oberfläche aufweisen.Natural asbestos fibers are particularly suitable as fillers for cement good, because on the one hand they are long and elastic and on the other hand they are easy to absorb Have surface, whereby when mixing with the cement after it has set a durable and solid bond takes place. As a result of the high price of natural asbestos There has long been a need for a suitable replacement fiber. It However, it has proven difficult to manufacture synthetic fibers that on the one hand are resistant to the alkaline hydration products of the cement and on the other hand have the adhesive surface required for the firm bond.

Glasfasern sind zwar ebenfalls geeignet, haben jedoch eine zu glatte Oberfläche und sind im allgemeinen sehr empfindlich gegenüber alkalischer Einwirkung. Es wurde zwar schon vorgeschlagen, alkaliresistente Glasfasern durch Zusatz von etwa 1o% Bortrioxyd , Zinkoxyd oder Zirkondiö'Xyd zu bekannten Glasmassen herzustellen. Die ö auf relativ teuerem Wege erhaltenen Glasfasern sind dann alkaliresistent, weisen jedoch immer noch eine glatte Oberfläche auf. Infolgedessen geht man neuerdings den Weg, billigere Glasfasern durch Umhüllung mit einer siliziumorganischen Verbindung zu schützen, die auch als Haftvermittler wirken soll.Glass fibers are also suitable, but they are too smooth Surface and are generally very sensitive to alkaline effects. It it has already been proposed to make alkali-resistant glass fibers by adding about 10% boron trioxide, zinc oxide or zirconium dioxide to produce known glass masses. The glass fibers obtained in a relatively expensive way are then alkali-resistant, however, they still have a smooth surface. As a result, one goes lately the way, cheaper glass fibers by coating with an organosilicon compound to protect, which should also act as an adhesion promoter.

Es ist weiterhin bekannt, Basaltfasern in Verbindung mit Zement zu verwenden. Diese Fasern sind relativ gut alkalibeständig, jedoch ebenfalls von glatter Oberfläche und daher geradezu zementabweisend. In neuerer Zeit (DAS 1 237 275) wurde daher bereits vorgeschlagen, der Basaltwolle durch Anreicherung ihrer Oberfläche mit Asbeststaub zementadsorptive Eigenschaften zu verleihen. Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Silikatfasern, die sowohl alkalibeständig wie auch zementbindend sind, gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man dem Ausgangsgemenge und/oder der Silikatschmelze unter guter Durchmischung feinstgepulvertes Chromoxyd und/oder Kupferoxyd oder geeignete, bei der Temperatur der Schmelze Chromoxyd bzw. Kupferoxyd bildende und/ oder abgebende Substanzen zumischt, die Schmelze dann in üblicher Reise weiterverarbeitet und ggf. unter Zusatz einer geringen Menge eines feinen Pulvers geeigneter, feuerfester Oxyde und/oder Karbide und/oder Nitride und/oder hitzebeständiger Hartmetalle in an sich bekannter Weise zu Fasern verbläst.`.It is also known to use basalt fibers in connection with cement use. These fibers are relatively resistant to alkalis, but are also smoother Surface and therefore almost cement-repellent. In more recent times (DAS 1 237 275) has been therefore already proposed to the basalt wool by enriching its surface to impart cement-adsorptive properties with asbestos dust. It now became a procedure for the production of silicate fibers, which are both alkali-resistant and cement-binding are found, which is characterized by the fact that one of the starting mixture and / or the silicate melt with thorough mixing of very finely powdered chromium oxide and / or copper oxide or suitable chromium oxide or Copper oxide-forming and / or releasing substances are mixed in, the melt then in usual trip processed and possibly with the addition of a small amount of one fine powder of suitable, refractory oxides and / or carbides and / or nitrides and / or heat-resistant hard metals are blown into fibers in a manner known per se.

Das Herstellungsverfahren ist vielseitig anwendbar und beschränkt sich nicht auf bestimmte Faserzusammensetzungen. Es eignet sich zur Behandlung von aus Schmelzen erzeugten Fasern aller Art, insbesondere zur Herstellung von Glas- bzw. Steinwolle für zahlreiche Anwendungsgebiete. Das Verfahren wird in einer bevorzugten Ausführungsweise einstufig, d.h. unter Zusatz der angegebenen Zuschlagstoffe bereits zu dem Ausgangsgemenge oder aber zu der bereits vorliegenden Schmelze, beispielsweise in der Schmelzwanne durchgeführt. Beim Vermischen der Zuschlagstoffe mit dem Ausgangsgemenge werden sämtliche Bestandteile gemeinsam aufgeschmolzen. Ein Teil der Zuschlagstoffe geht dabei in Lösung und ist für die Alkalibeständigkeit des Fertigproduktes verantwortlich. Der restliche Teil dient zur Aufrauhung der Oberfläche. Von der.Wahl der Zuschläge und 'deren Menge bzw. prozentualer Mischung hängt dann der Grad der Aufrauhung der Fasern ab. Die Art des Zuschlages und dessen Menge können daher bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weitgehend variiert und die Eigenschaften des Endproduktes gegebenenfalls gegebenenfalls durch geeignete eifache Vorversuche festgelegt werden.The manufacturing process is versatile and limited does not relate to certain fiber compositions. It is suitable for treating Fibers of all kinds produced from melts, especially for the production of glass or rock wool for numerous areas of application. The procedure is in a preferred embodiment in one stage, i.e. with the addition of the specified Additives already added to the starting batch or to the existing one Melt, for example carried out in the melting tank. When mixing the aggregates all components are melted together with the starting mixture. Some of the aggregates go into solution and are essential for alkali resistance of the finished product. The remaining part is used to roughen the Surface. From the choice of the surcharges and their quantity or percentage mix then depends on the degree of roughening of the fibers. The type of surcharge and its Amount can therefore largely be used when carrying out the process according to the invention varies and the properties of the end product, if necessary, through suitable single preliminary tests are determined.

Als besonders zweckmässig hat sich ein Zusatz von etwa o,5 bis 5 Gew%, vorzugsweise etwa 1 bis 3 Gew% Chromoxyd, bezogen. auf das Gewicht der Ausgangsstoffe, erwiesen. Sehr gut geeignet ist auch ein Zusatz von etwa 8 bis 1o Gew% Kupferoxyd. In diesem Falle werden jedoch die Fasern nur alkalibeständig gemacht und nicht auigerauht, und zur Aufrauhung=anuss noch einer der weiteren erfindungsgemässen Zuschlagstoffe beigemischt werden. .An addition of about 0.5 to 5% by weight has proven to be particularly useful, preferably about 1 to 3% by weight of chromium oxide, based on. on the weight of the raw materials, proven. An addition of about 8 to 10% by weight of copper oxide is also very suitable. In this case, however, the fibers are only made alkali-resistant and not roughened, and for roughening the nut one of the other additives according to the invention be added. .

In vielen Fällen hat es sich auch als zweckmässig erwiesen, bei beliebiger, jeweils dem speziellen Verwendungszweck angepasster Auswahl der Zuschlagstoffe, immer etwa 1%, Chromoxyd mitzuverwenden. Diese Menge ist in den meisten Silikatschmelzen löslich und bewirkt in jedem Falle eine gute Alkalibeständigkeit. Zuschlagstoffe, wie beispielsweise feuerfeste Oxyde, wie geschmolzenes Zirkondioxyd, Sintertonerde oder Fei 04, sowie hitLe"beständige Hartmetallpulver, wie Wolfram- ode'Il"'Chrompulver, dienen insbesondere zur Aufrauhung der Oberfläche. Zu diesem Zweck eignen sich auch besonders gut feuerfeste Niteide und Carbide. Es ist zweckmässig, diese Stoffe, falls sie nicht schon von vornherein dem Ausgangsgemenge zugesetzt waren, im Vorherd bzw. unmittelbar vor dem Eingang der Blasdüsen durch Aufblasen, ggf. zusammen mit der Blasluft zuzumischen.In many cases it has also proven to be useful to Selection of aggregates adapted to the specific purpose, Always use about 1% chromium oxide. This amount is in most silicate melts soluble and always has a good resistance to alkali. Aggregates, such as refractory oxides such as fused zirconia, sintered clay or Fei 04, as well as hitLe "resistant hard metal powder, such as tungsten ode'Il" 'chrome powder, serve in particular to roughen the surface. Are also suitable for this purpose particularly good refractory niteides and carbides. It is advisable to use these substances, if they were not already added to the starting mixture from the start, in the forehearth or immediately in front of the inlet of the blower nozzles by inflating, if necessary together with to be added to the blown air.

Wesentlich ist, dass sämtliche Zusatzstoffe als sehr feines Pulver vorliegen. Die optimale durchschnittliche Partikelgrösse liegt im allgemeinen im Bereich bis ca. 2o p. Für besonders gute Ergebnisse kann man auch ein Pulver mit einer durchschnittlichen Partikelgrösse von 1.,p oder kleiner verwenden.It is essential that all additives are in the form of a very fine powder are present. The optimal average particle size is generally in Range up to approx. 2o p. For particularly good results, you can also use a powder Use an average particle size of 1., p or smaller.

Die Verbesserung der Haftfähigkeit der Silikatfasern durch Aufrauhung der Oberfläche ist eine Folge der geringen Löslichkeit solcher Zuschlagstoffe, die in sehr fein und gleichmässig verteilter Form in einer die Löslichkeitsgrenze überschreitenden Menge in die Schmelze eingeführt werden und als konkrete Partikel erhalten bleiben, sodass sich beim Verziehen der Schmelze Fasern bilden, deren Oberfläche durch die ungelösten Zuschlagpartikel in statistisch verteilter Form durchbrochen ist. Die harten Partikel haften aussgr4owdentlich fesV"ürid*"die erzielte Oberf lächenrauhigkeit ver*hilf't' beim Vermischen mit dem erhärtenden Zement zu einem festen Verbund. Das erfindungsgemässe Verfahren ist nicht auf bestimmte Faserzusammensetzungen beschränkt. Es dürfte sich jedoch im allgemeinen empfehlen, solche Faserzusammensetzungen auszuwählen, die nicht mehr als etwa 1 bis 2% Chromoxyd lösen. Das Chromoxyd bzw. Kupferoxyd kann auch in Form solcher Verbindungen zugesetzt werden, die bei der Temperatur der -Schmelze das betreffende Oxyd bilden bzw. abge`bdn. Geeignet sind z.B. Chromerze, Bichromate, Kupfererze usw.The improvement in the adhesiveness of the silicate fibers by roughening the surface is a consequence of the low solubility of such additives, which are introduced into the melt in a very finely and evenly distributed form in an amount exceeding the solubility limit and are retained as concrete particles, so that when the Melt fibers form, the surface of which is broken up by the undissolved aggregate particles in a statistically distributed form. The hard particles adhere mainly firmly to the surface roughness when mixed with the hardening cement to form a firm bond. The method according to the invention is not restricted to specific fiber compositions. In general, however, it would be advisable to select fiber compositions which do not dissolve more than about 1 to 2% chromium oxide. The chromium oxide or copper oxide can also be added in the form of compounds which form or bind the oxide in question at the temperature of the melt. For example, chrome ores, bichromates, copper ores, etc. are suitable.

Die vorzugsweise zum Aufrauhen verwandten Zuschlagstoffe können nach einer zweckmässigen Ausgestaltung der Erfindung auch beim Verlassen des Vorherds durch, einfaches Aufblasen und Vermischen oder aber zusammen mit der Blasluft und ggf. injektorartig zugeführt werden.The aggregates preferably used for roughening can be used according to an expedient embodiment of the invention also when leaving the forehearth by simply inflating and mixing or together with the blown air and if necessary, be supplied like an injector.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung und sind nicht eine Begrenzung derselben.The following examples serve to illustrate the invention and are not a limitation of the same.

Beispiel 1 Ein Steinwollegemenge aus loo Gewichtsteilen Mergel und 25 Gewichtsteilen Kalksteinmohl wird mit 2,5 Gewichtsteilen gefälltem Chromtrioxyd vermischt, bis ein völlig gleichmässiges Gemenge entsteht. Dieses wird dann in einen Wannenofen eingelegt, niedergeschmolzen und geläutert. Es wird dann in bekannter Weise in einen Vorherd übergeführt, an dessen Boden sich Platindüsen mit zahlreichen Bohrungen befinden. Die Schmelze fliesst durch die Platindüsen aus und wird dicht unterhalb derselben von Blasdüsen erfasst und in bekannter Weise zu Fasern verzogen. Die so hergestellten Fasern sind durch ungelöste Chromoxydteilchen von 1 bis 3,p Durchmesser -aufgerauht, die sich teils im Faserinnern und teils auf der Oberfläche befinden. Die Fasern sind gut beständig gegenüber kalkalkalischen Reagenzien und verbinden sich fest mit erhärtendem Zement. BQispiel 2 . .. ,, Ein Glaswollegemengo mit einem gewichtsprozentualen Anteil von 8i OZ ' 587, A1203 a 1o% 11:g0 - 4`,b . Ca0 a 287, wird mit 1 Gewichtsprozent Cr 203 in fein verteilter Form versetzt und die Bestandteile vollständig und homogen miteinander vermischt. Das Gc=nga wird niodergeschmolzeir, geläutert, in einen Vorherd überführt und durch Platindüsen den Blasdüsen zugeführt und zu Fasern ausgezogen. Vor dem Verlassen des Vorhordes werden zwei Gewichtsteile feinstgepulvertes Zirkondioxyd aufgeblasen und mit der schmelze homogen vermischt. EXAMPLE 1 A rock wool mixture of 100 parts by weight of marl and 25 parts by weight of limestone powder is mixed with 2.5 parts by weight of precipitated chromium trioxide until a completely uniform mixture is obtained. This is then placed in a furnace, melted down and refined. It is then transferred in a known manner to a forehearth, at the bottom of which there are platinum nozzles with numerous bores. The melt flows out through the platinum nozzles and is captured by blow nozzles just below them and drawn into fibers in a known manner. The fibers produced in this way are roughened by undissolved chromium oxide particles with a diameter of 1 to 3, p, some of which are located inside the fiber and some on the surface. The fibers have good resistance to alkaline reagents and bond firmly with hardening cement. Example 2. .. ,, A glass wool mixture with a percentage by weight of 8i OZ '587, A1203 a 1o% 11: g0 - 4`, b. Ca0 a 287, 1 percent by weight Cr 203 is added in finely divided form and the components are completely and homogeneously mixed with one another. The Gc = nga is not melted, refined, transferred to a forehearth and fed through platinum nozzles to the blow nozzles and drawn into fibers. Before leaving the curtain, two parts by weight of finely powdered zirconium dioxide are blown up and mixed homogeneously with the melt.

Man erhält eine mit Feststoffpartikeln von etwa 1 bis Durchmesser durchsetzte Glasfaser, die alkaliboständig ist und gute zementbindende Eigenschaften aufweist.The result is a glass fiber interspersed with solid particles from about 1 to 1 in diameter, which is alkali-resistant and has good cement-binding properties .

Claims (5)

Patent. r- rücke 1. Verfahren zur Eierstellung von all;alib3ständigen Silikatfasern mit rauher Oberfläche, dadurch gekennzeichnet, dass '' man dem Ausgangsgemenge und/oder der Silil:atsclünelze unter guter Durchmischung feinst gepulvertes Chromoxyd und/oder Kupferoxyd oder geeignete, bei der Tomporatur der Schmelze Chromoxyd bzw. Kupferoxyd bildende und/odor abgebende Substanzen zumischt, die Schmelze in üblicher Weise weiterverarbeitet und ggf. unter Zusatz einer geringen Menge eines feinen Pulvers geeigneter feuerfester Oxyde und/oder Carbide und/oder Nitride und/oder hitzebeständiger Hartmetalle in an sich bekannter Weise zerfasert. Patent. back 1. Procedure for egg-laying by all alibies Silicate fibers with a rough surface, characterized in that '' one of the starting mixture and / or the Silil: atsclünelze with thorough mixing of finely powdered chromium oxide and / or copper oxide or suitable chromium oxide or Copper oxide-forming and / or odor-releasing substances are mixed in with the melt in the usual way Way further processed and possibly with the addition of a small amount of a fine one Powder of suitable refractory oxides and / or carbides and / or nitrides and / or Heat-resistant hard metals frayed in a known manner. 2. Vorfahren nach Anspruch 1, dadurch gelzonnzaichnet, dass man dem Gemenge und/oder Schmelze feinstgopulvertes Cr203 in einer Menge von ca. o,5 bis 5 Gew%, vorzugsweise von ca. 1 bis 3 Gew% zusetzt. 2. Ancestors according to claim 1, characterized gelzonnzaichnet that the mixture and / or melt Very finely powdered Cr203 in an amount of approx. 0.5 to 5% by weight, preferably of adds approx. 1 to 3% by weight. 3. Verfahren nach Anspruch 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, dass man dem Gemenge und/oder der Schmelze feinstgepulverte Chromerze in einer solchen E.onge zusetzt, die einem Gehalt an Cr 203 von ca. o,5 bis 5 Gew%, vorzugsweise von ca. 1 bis 3 Gew% entspricht, bezogen jeweils auf das Gewicht der Schmelze. 3. The method according to claim 1 - 2, characterized in that that very finely powdered chrome ores are added to the batch and / or the melt in such a E.onge adds, which has a Cr 203 content of approx. 0.5 to 5% by weight, preferably from approx. 1 to 3% by weight, based in each case on the weight of the melt. 4. Verfahren nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als feuerfestes Oxyd geschmolzenes Zirkondioxyd, Sintertonerde und/oder Fe 304 verwendet. 4th The method according to claim 1 - 3, characterized in that one as refractory Oxide fused zirconia, sintered clay and / or Fe 304 are used. 5. Vorfahren nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass man als hitzebeständiges ilartmetallpulver Wolfram-und/oder Chrompulver verwendet. 6. Vc@:f@_@::n nach l.r.@,_#üch 1 - 5, dac.z::@c@z Gc':ennzc'chnot, da--a ' IIitrie, da--a @:a .nd iofc@...,#coc.. .a'`c.^ ..a 4--y.#c.,--, C ..arbido und/ o@or das hwr @:..o ta,lll:;@lv er dar gcLn_zwlzo im Vorä.io; d bzw. unmi w @;eILa.r vor Ccm Einüan- d--r EI. wsdZ:äcn durch Auf- blason, ggf. zus==on mit der Blusluft zumischt. ?. . Verfahren nach Anspruch I - 6, dndu:cli -Ce"ennzoiehnot, dass dio Zuschla,stoffo c,ls Pulver :ait clnzr durch- schnittlich= Partil:olgrä: se von unter otwa 2o jl, vorzugs- ,weisa 1 ji oder kleiner zugemischt werden. 5. Process according to claims 1-4, characterized in that tungsten and / or chromium powder is used as the heat-resistant metal powder. 6. Vc @: f @ _ @ :: n to lr @, _ # üch 1 - 5, dac.z :: @ c @ z Gc ': ennzc'chnot, da - a 'IIitrie, da - a @: a .nd iofc @ ..., # coc .. .a'`c. ^ ..a 4 - y. # c., -, C. .arbido and / o @ or das hwr @: .. o ta, lll:; @ lv er dar gcLn_zwlzo in Vorä.io; d or unmi w @; eILa.r in front of Ccm Einü- r EI. wsdZ: äcn by dropping blason, if necessary also == on mixed with the blouse air. ?. . Method according to claim I - 6, dndu: cli -Ce "ennzoiehnot, that the additive, stoffo c, ls powder: ait clnzr through- cut = Partil: olgrä: se from under otwa 2o jl, preferential , white 1 ji or smaller can be added.