DE2329161A1

DE2329161A1 - Verfahren zur herstellung waermeisolierender platten, tafeln und dergleichen

Info

Publication number: DE2329161A1
Application number: DE2329161A
Authority: DE
Inventors: Gilbert Godin; Fred C Norgard
Original assignee: Johns Manville
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1972-06-05
Filing date: 1973-06-05
Publication date: 1974-01-03
Also published as: US4118273A; JPS4948915A; GB1405059A; NL7307666A; BE800381A; ZA733447B; CA1004413A; FR2187995A1; FR2187995B1; IT985297B; JPS5339903B2

Description

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PATENTANWÄLTE Dipi.-ing. H. Seiler Dipi.-ing. J. Pfenning Dipi.-Phys. K. H. Meinig

4100-ΰ

1 Berlin 19

Oldenburgallee 10 Tel. 0311/304 55 21 3Ο4 55 22

Drahtwort: Seilwehrpatent Postscheckkto. Bln.W.5938

5. Juni 1973

JOHNS-MANVILLE CORPORATION

22 East 40th Street
New York, N.Y. 10016 - USA

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung wärmeisolierender Platten, Tafeln und dergleichen, insbesondere auf die Herstellung wärmeisolierender Platten oder Tafeln, die Perlit und ein Fasermaterial enthalten.

Handelsübliche Perlit-Elafc-fceη, die für den Aufbau einer Dachisolierung verwendet werden, enthalten ungefähr 70 Gew.^ Perlit und 30 Gew.% organisches Material, wie beispielsweise Asphalt, Zellulosefasern und dergl. Die übliche Herstellung auf einer Pourdrinier-Pormmaschine macht es erforderlich, daß die Entwässerungs-Charakteristik innerhalb enger Grenzen

Verfahren zur Herstellung wärmeisolierender Blatten, Tafeln

und dergleichen j

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gesteuert wird, um eine gefährdende Produktionsgeschwindigkeit auf der Fourdrinier-Maschine oder eine gefährdende Trocknungsgeschwindigkeit in dem Trocknungsofen zu vermeiden. Eine relativ schnelle Entwässerungsgeschwindigkeit ist vorzuziehen.

Die Herstellung einer Perlit-Tafel üblicher Bauart auf einer drebaren Vakuum-Formmaschine, einer Zylindermaschine ist schwierig, da die in dem wässrigen Schlamm befindlichen Festteile dazu neigen, sich mit zu hoher Geschwindigkeit auf der Draht-Umkleidung des drehbaren Vakuumfilters niederzuschlagen. Ee kann ftfear eine gewisse Kontrolle durch Verwendung einer rotierenden Bürstenrolle vorgenommen werden, die den überschüssigen Teil des Gutes in das System zurückführt, wenn jedoch dieser zurückgeführte Anteil ca. 10 # der Masse des Gutes überschreitet, wird das Gleichgewicht der Konsistenz des Gutes gestört, wodurch eine Kontrolle des Verfahrens schwer, wenn Rieht unmöglich ist.

Es wurde auch schon vorgeschlagen, den Grad des auf dem Zylinder ausgeübten Vakuums zu reduzieren, um die Abscheidung des Gutes zu beeinflussen. Es muß jedoch immer ein ausreichendes Vakuum an der Trommel aufrechterhalten werden, um ein Rutschen oder Gleiten des abgeschiedenen Gutes in ien Vorratsbehälter zurück beim Austritt aus diesem zu verhindern.

Eine Reduktion des Festteilgehaltes der wässrigen Lösung in der zylindrischen Vakuum-Form-Maschine kann nicht wirksam be-

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nutzt werden zur Steuerung des Maßes der Niederschlagung des Gutes, da das expandierte Perlit die Neigung besitzt zu fiotieren, wenn es sich in flüssiger Suspension befindet. Die Herstellung von wärmeisolierenden Perlit-Tafeln auf einer Fourdrinier-Maschine ist zwar normiert und führt zu guten Resultaten, jedoch sind der erforderliche Kapitalaufwand und die Abmessung einer Fourdrinier-Maschine und der ihr zugehörigen Austattung nachteilig, so daß es wünschenswert ist, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von wärmeisolierenden Perlit-Tafeln auf einer drehbaren Vakuum-Forra-Maschine zu entwickeln.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von wärmeisolierenden Perlit-Tafeln unter Verwendung einer Zylinder-Maschine zu schaffen, bei dem ein wässriger, Perlit, Pasern und ein Bindemittel enthaltender Schlamm auf einem sich drehenden zylindrischen Sieb niedergeschlagen wird, ohne daß die vorstehend angegebenen Nachteile bei Verwendung einer derartigen Maschine auftreten.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Niederschlagung des Gutes aus dem Schlamm dadurch gesteuert wird, daß in den Schlamm solche feinen expandierten Perlit-Partikeln mit einer Dichte von 6,0 bis 8,0 lb./cu.ft. inkorporiert werden, von denen wenigstens 90 $ in nicht expantiertem Zustand durch ein 100 Maschensieb passieren.

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Es können 1,5 bis 7,0 # eines Stärke-Binders in den wässrigen Schlamm zusammen mit den feinen Perlit-Partikeln anwesend sein, um die Niederschlagung des Gutes weiter zu reduzieren.

Handelsübliche isolierende Perlit-Tafeln, die auf einer Fourdrinier-Maschine hergestellt sind, zeigen einen befriedigenden Aufbau, eine befriedigende Dichte, Leitfähigkeit und physikalische Eigenschaften auf. Das heißt, daß die Leitfähigkeit sich verbessert und die physikalischen Eigenschaften sich verschlechtern, wenn die Dichte des Produktes sich verringert. Die heute auf dem Markt befindliche handelsübliche wärmeisolierende Perlit-Tafel stellt einen Kompromiss dar zwischen der Dichte einerseits und annehmbaren physikalischen Eigenschaften andererseits. Die jeweils gewählte Größe der Dichte, im allgemeinen 10 - 12 lbs./cu.ft., bestimmt die Grenze der Leitfähigkeit des Produktes, die von einem praktischen Gesichtspunkt aus erreichbar ist. Demgegenüber schafft das erfindungegemäße Verfahren eine Tafel, bei der die Beziehung

, zwischen Dichte, Leitfähigkeit und physikalischen Eigenschaften besser oder zum wenigsten gleich ist mit denjenigen Tafeln, die in üblicher Weise auf der Fourdrinier-Maschine herge-

■ stellt sind.

Die Verwendung ultrafeiner Perlitpartikel in Zusammenhang mit dem erfindungegemäßeη Verfahren führt zu einer Erhöhung des Verhältnisses des Luftvolumens zum Perlitvolumen in der Tafel,

so daß die Leitfähigkeit der wärmeleitenden Tafel verringert ^!

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wird, da die Leitfähigkeit von Luft ungefähr 0,17 und die Leitfähigkeit von Perlit ungefähr 0,30 beträgt. Außerdem ermöglicht die Reduktion des von dem Perlit eingenommenen Volumenanteiles der Tafel die Anwendung ausgedehnterer oder voluminöser und kräftiger Pasergefüge. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Perlit-Tafel, bei der feineres Perlit als üblicherweise bekannt ist, verwendet wird, weist wesentliche höhere Verhältnisse der Festigkeit zur Lichte auf. Beispielsweise erreicht eine auf einer Zylinder-Maschine unter Verwendung feiner Perlitpartikeln hergestellte Tafel einen Bruchmodul von 90psi bei einer Tafeldichte von 9,5 Ib./cu.ft. auf, während eine auf einer Fourdrinier-Maschine mit gleichen Anteilen gefertigte, die üblichenPerlit-Partikeln aufweisende Tafel einen Bruchmodul von nur ca. 65 psi bei einer Dichte von 10,5 lb/cu.ft. auf. Eine unter Verwendung von feinem Perlit auf einer Zylinder-Maschine hergestellte Tafel mit einer Dichte von 9»5 Ib./cu.ft. besitzt eine Leitfähigkeit von 0,342, während die auf einer Fourdrinier-Maschine mit einer Dichte von 10,5 Ib./cu.ft. gefertigte Tafel eine Leitfähigkeit von 0,385 besitzt.

Das erfindungsgemäße Verfahren stellt somit eine erhebliche Verbesserung dar, wenn die Herstellung der Perlit-Tafel auf einer Zylinder-Maschine aus einem dünnen wässrigen Schlamm erfolgt, der Perlit, Pasern und Bindemittel enthält. Der wässrige Schlamm enthält ein außerordentlich feingradiges

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Perlit, das anstelle des üblicherweise auf einer Pourdrinier-, Maschine verwendeten gröberen Perlite im Schlamm benutzt wird. Die anderen Komponenten und ihre Verhältnisse des Schlammes, die beim erfindungsgemäßen Verfahren benutzt werden, entsprechen den Komponenten und Verhaltnissesn, die in den wässrigen Schlämmen bei Herstellung auf einer Fourdrinier-Maschine Anwendung finden.

Die Pestteile des wässrigen Schlammes beim erfindungsgemäßen Verfahren umfassen üblicherweise 50 - 80 Gew.# feiner expandierter Perlit-Partikel. Diese expandierten Perlit-Partikel besitzen eine Dichte von 6,0 bis 8,0 lb./cu.ft., und vorzugsweise eine Dichte von 7,0 bis 7,5 lb./cu.ft. Wenigstens 90 # der feinen Perlit-Partikel passieren in nicht expandiertem Zustand ein 100-Maschensieb. Vorzugsweise passieren wenigstens 50 Gew.# dieser Perlit-Partikel vor ihrer Expandierung ein 200-Maschensieb. Die Expandierung führt zu einer Größen-Abstufung, bei der wenigstens ca. 20 bis 30 # des Perlites durch ein 325-Maschensieb passiert.

Dieses feingradige Perlit nimmt bei gleichem Gewicht ein geringeres Produkt in der Tafel ein, als das üblicherweise ver-

j wendete gröbere Perlit. Bei gleicher Stärke und Bauart des ; Produktes, d.h. der Tafel, ist somit das Luftvolumen in der fertigen Tafel bei Verwendung feinen Perlites größer. Diese

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Vergrößerung des Luftvolumens in dem fertigen Produkt führt zu zwei wesentlichen Vorteilen. Einmal führt das erhöhte Verhältnis des Luftvolumens zum Perlitvolumen zu einer Reduzierung der Leitfähigkeit der Tafel, da die Leitfähigkeit von Luft 0,17 und die Leitfähigkeit von Perlit 0,30 beträgt. Außerdem gestattet das reduzierte Perlit-Volumen die Verwendung ausgedehnterer, voluminöserer und stärkerer Pasern. Dieses stärkere Fasergefüge führt zu einer erheblichen Erhöhung des Verhältnisses der Festigkeit zur Dichte, wie es bei den bekannten, auf der Fourdrinier-Maschine hergestellten Tafeln nicht erreichbar ist. Dies ist zurückzuführen auf das beim erfindungsgemäßen Verfahren verwendete feinere Perlit gegenüber dem bei dem Pourdrinier-Verfahren benutzten gröberen Perlit';.

Die Konzentration der Pestteile in dem Schlamm, der zur Herstellung der Perlit-Tafeln auf der Zylinder-Maschine verwendet wird, beträgt in der Regel 3,5 bis 6,0 %. Bei der Entwässerung haben sich keinerlei Probleme gezeigt. Neben den Perlit-Partikeln enthält der Schlamm auf der Basis der Pestteile 10 bis 40 io Pasern und 5 - 30 % eines Klebstoffes oder Binders. Um eine angemessene Festigkeit zu erzielen, sollte das Gewichtsverhältnis von Fasern zu Perlit vorzugsweise nicht weniger als1 : 8 betragen; ein Gewichtsverhältnis von Fasern zu Perlit von 1-3 ist vorzuziehen.

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Fasern, wie sie für Zeitungspapier verwendet werden, oder ähnliche Holzfasern oder vegetabilen Fasern sind üblicherweise in einem Anteil in Form von 10-40 Gew. 96 der Festteile in dem Schlamm anwesend. Es können jedoch auch anorganische Fasern, beispielsweise Glasfasern, Mineralwolle oder Asbestfasern, anstelle eines Teiles der organischen Facern verwendet werden. Wenn ein wesentlicher Teil anorganische Fasern in dem Schlamm anwesend ist, ist es zweckmäßig, daß der gesamte Anteil der Fasern über 22 Gew.^ liegt, da die anorganischen Fasern eine höhere Dichte haben als die vorzugsweise verwendeten organischen Fasern.

Ea können verschiedene Binde- oder Klebmittel in den wässrigen Schlamm inkorporiert werden in Abhängigkeit von dem Verwendungszweck und den sonstigen gewünschten Eigenschaften des Fertigproduktes. Geeignete Bindemittel oder Klebmittel sind Bitumen-Emulsionen, Natriumsilikat, Pech, Bentonit und verschiedene Harze und Stärke-Dispersionen. Eine Asphalt-Emulsion hat den Vorteil niedriger Kosten, und sie verleiht der Tafel eine ausgezeichnete wasserabstoßende Eigenschaft. Synthetische organische Harze können als Bindemittel verwendet werden, im allgemeinen sind sie jedoch von der Kostenseite her wenig erwünscht. Bei einer bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrene enthält der Schlamm Asphaltemulsionen und Stärke in Größenverhältnisses von 3,5-9 1> bzw. 1,5-7 ?6, bezogen auf das Gesamtgewicht der in dem

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Schlamm befindlichen Festteile. Im allgemeinen ist es wünschenswert, gekühlte Stärke in den wässrigen

, Schlamm zu Inkorporieren, da die aufgegaageae oder gequollene Stärke dazu neigt, die Auf»ahme der Festteile auf der drehbaren Vakuum-Formmaschiae zu verlangsamen.

Bei Durchführung dee Verfahreas wird eine Zylinder-Formmaschine, eine sog. Olirer-Maschine benutzt und mit dem niedrigsten Vakuum betrieben, das auereichend ist, dem Rutschen der niedergeschlagenen Faser-Perlitmatrix auf der Trommel beim Austritt aus dem Behälter vorzubeugen.

Ib allgemeinen wird el» Arbeitevakuum von 100-150 mm Quecksilbersäule angewendet. Das Sieb der drehbaren Vakuum-Filtertrommel wird sehr klein gewählt, beispieleweise 30 bis 60 mischen, da die feinen bei dem Verfahren verwendeten Partikel durch ein gröberes Sieb hindurchtreten können.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Perlit-Tafel kommt praktisch entwässert aus der Entwässerungsstufe heraus, üblicherweise werden eine oder mehrere Quetschrollenpaare verwendet zur weiteren Entwässerung des Tafel-

! bildenden Gutes. Schließlich wird die Tafel getrocknet und j auf OrOSa geeohmtften.

Ziw klareren Verständnis 4er Erfindung dient ein Ausführung·-

beisplel, das nachstehend angegeben ist, daa aber auedrück-

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lieh lediglich ein. beispieleweises Ausführungsbeispiel darstellt. Sämtliche in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebene Prozentgehalte sind Gewichtsprozente, wenn nichts anderes gesagt ist. Sämtliche Maschengrößen entsprechen ' den U.S. Standard Sieve Series, wenn nichts anderes gesagt ist.

Die Perlit-Tafel wurde auf einer Oliver-Maschine geformt aus einem 4»5 5ί Pestteile enthaltenden wässrigen Schlamm, bei dem die Pestteile aus 70 # Perlit-Partikeln der ORE-Spesifikation, aus 22 f> Zeitungspapierfasern, aus 5 Ί· Asphalt als Asphalt-Emulsion und aus 3 H Stärke bestanden.

ORB-Spezifikation des	Perlite	8
bei dem Beispiel· benutzten	Gewichtsprozent	47
Maschen	0 -	75
+ 100	20 -
-100+200	50 -
200

Ee wurde eine Perlit-Tafel mit einer Nenn-Stärke von 25 mm Im Trockenzustand auf der Oliver-Maschine geformt mit einer linearen Geschwindigkeit von 15-25 Fuß/Minute und einem Vakuum von 100 - 150 mm Quecksilbersäule.

Die Tafel hatte eine Dichte von 9,5 lb./cu.ft. und besaß •ine· Bruchmodul von 90 pal. Die Tafel hatte einen k-Paktor

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von 0,342. Im Gegensatz hierzu besaß eine auf einer Fourdrinier-Maschine hergestellte Tafel mit 70 i* des üblichen expandierten Perlite, 22 56 Papierfasern, 6 ^ Asphalt und 2 5fc Stärke eine Dichte in der fertigen Tafel von unge- \ fähr 10,5 lb./cu.ft. und einen Bruchmodul von nur 75 psi. Die Leitfähigkeit dieser Tafel betrug 0,385.

Aus dem vorstehenden Beispiel ergibt sich, daß die Verwendung vcm kleinen Perlit-Partikeln in einem wässrigen Schlamm bei Verarbeitung auf einer Zylinder-Maschine zu einer Tafel führt, die eine niedrige Wärmeleitfähigkeit, ein höheres Verhältnis Festigkeit zu Dichte besitzt, als es erreichbar ist bei Tafeln, die Perlit-Partikel in der üblichen gröberen Größe enthalten.

Das feingrädige, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Perlit ist normalerweise Ausschußmaterial, das zur Herstellung von Perlit-Tafeln auf einer Fourdrinier-Maschine nicht verwendbar ist.

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Claims

Schüttgewicht von 4,5 bis 10,Q lb./cu.ft. besitzen.

5. Verfahren nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem wässrigen Schlamm 3,5 bis 9 i» eines Stärke-Binders anwesend sind.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die fein expandierten Perlit-Partikeln ca* 70 Gew. <jL der in dem Schlamm befindlichen Peststoff teile betragen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die expandierten Perlit-Partikeln eine Dichte von 4,5 bis 10,0 lb./cu.ft.. besitzen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gew.# der Perlit-Partikeln vor ihrer Expandierung ein 200-Maschensieb passieren.

9· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der wässrige Schlamm ca. 5 % Asphalt und ca. 3 i> Stärke enthält.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch ge-

bestehen

'kennzeichnet, daß die Fasern aus Papierfasern /und das Gewichtsverhältnis der Fasern zu den fein expandierten Par-

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•■-■12-.
Ansprüche

Verfahren zur Herstellung von isolierenden Perlit-Platten oder -Tafeln auf einer Zylinder-Maschine, bei dem ein wässeriger, Perlit, Pasern und eineji, Binder enthaltender Schlamm auf einem sich drehenden zylindrischen Sieb niedergeschlagen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Niederschlagung des Gutes au§ dem" Schlamm dadurch beeinflußt wird, daß expandierte Perlit-Partikeln mit einer Dichte von 6,0 bis 8,0 lb./cu.ft. in solcher Feinheit in den

Schlamm inkorporiert werden, daß wenigstens ca. 90 <f» der nicht expandierten Perlit-Partikeln ein 100-Maschensieb passieren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen expandierten Perlit-Partikeln 50-80 Gew.<$> der in dem Schlamm befindlichen Feststoffteile betragen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens 50 Gew.# der Perlit-Partikeln vor der Expandierung ein 200-Maschensieb passieren.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Expandierten Perlit-Partikeln ein

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tikeln wenigstens 1 : S beträgt.

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