DE3037952C2 - Keramische Fasern und Wollen und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Keramische Fasern und Wollen und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
a) Flugasche (d.h. Filterasche aus kalorischen Kraftwerken),
b) mindestens eine anorganische Schmelzhilfe aus der Gruppe der (Erd)-Alkali-Borate, (Erd)-Alka- ,
lioxide, (Erd)-Alkalihydroxide, (Erd)-Alkalicarbonate, (Erd)-Alkali phosphate, (Erd)-Alkalifluoride,
(Erd)-Alkalisilikate, Kryolithe und Feldspäte,
c) technisches Glas, insbesondere Altglas.
2. Fasern und Wollen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 20—80 Gew.-% der Flugasche
bzw. der im Gemisch vorhandenen Flugasche durch Mergel ersetzt sind.
3. Fasern und Wollen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 5-30 Gew.-% der Flugasche
durch Sande, insbesondere Alt-Formen-Sande aus der Gießerei, ersetzt sind.
4. Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer
Schmelze aus
a) 20-80 Gew.-%, insbesondere 25-65 Gew.-%, Flugasche,
b) 0-20 Gew.-%, insbesondere 10-20 Gew.-%, anorganischer Schmelzhilfe aus der in Anspruch
1 genannten Gruppe und
c) 80-20 Gew.-°/o, insbesondere 65-25 Gew.-%, Glas,
jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.
5. Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer
Schmelze aus
a) 20—80 Gew.-%, insbesondere 25—65 Gew.-%,
Flugasche,
b) 80—20 Gew.-%, insbesondere 65—25 Gew.-%,
anorganische Schmelzhilfe aus der in Anspruch 1 genannten Gruppe und
c) 20—0 Gew.-%, insbesondere 10—0 Gew.-%, Glas,
55
jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.
6. Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 25—65
Gew.-°/o Flugasche, 30—60 Gew.-% Glas, Vorzugsweise Altglas, und 5—30 Gew.-°/o anorganische
Schmelzhilfe, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge des Gemisches, enthalten.
7. Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 35 — 55 ^5
Gew.-% Flugasche, 25—50 Gew.-% Glas, vorzugsweise Altglas, und 5 — 20 Gew.-% anorganische
Schnielzhilfe enthalten.
S. Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie 40—80
Gew.-% Flugasche und 20—60 Gew.-% mindestens einer Schmelzhilfe aus der Gruppe Magnesit,
Dolomit, Kalkstein und CaO enthalten.
9. Verfahren zur Herstellung der keramischen Fasern und Wollen nach einem der Ansprüche 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch der Komponenten
a+b (Flugasche und Schmelzhilfe) oder
a + c (Flugasche und technisches Glas),
a+b+c(Flugasche und Schmelzhilfe uid
technisches Glas),
a + c (Flugasche und technisches Glas),
a+b+c(Flugasche und Schmelzhilfe uid
technisches Glas),
gegebenenfalls nach Bildung von Formkörpern, bei Temperaturen im Bereich von 700 bis 16500C,
vorzugsweise von 1000 bis 14500C, in eine Schmelze überführt und diese dann einem Spinnvorgang
unterwirft, wonach gegebenenfalls die Fasern aneinander gebunden werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Flugasche einsetzt, welche
10-20% Partikel mit Größen von > 100 μπι, 10-100%, insbesondere 10-35%, Partikel mit
Größen von 50 bis 60 μιη und Rest < 50 μιη enthält,
wobei die Partikel 60—98%, vorzugsweise 80—95%, glasige Komponenten enthalten und
gegebenenfalls innen hohl ausgebildet sind.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangskomponenten
mit einem Anmach- und/oder Bindemittel, vorzugsweise Wasser und/oder Klebstoffen,
wie beispielsweise Wasserglas, Phosphate, anorganischen Bindemitteln, insbesondere Zement oder
Kalk-Hydrat, Melasse und/oder Kunstharzen in Formkörper, vorzugsweise in Briketts oder Pellets,
überführt und diese, vorzugsweise in einem Kupolofen, dem Schmelzvorgang unterwirft.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man die Ausgangskomponenten,
in gegebenenfalls feinteiligem Zustand in einen Elektroschmelzofen einbringt und
dort dem Schmelzvorgang unterwirft.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß man zum Spinnen der Fasern die Schmelze durch Spinndüsen führt.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, daß man zum Spinnen von Wolle mindestens einen Strahl der Schmelze über
einen rotierenden Spinnteller oder einen Mehrrad-Spinner führt.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man die Schmelze
mittels eines Gasstromes, insbesondere eines Luftoder Dampfstromes, in Fasern bzw. Wolle überführt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Strahl
der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller führt und zusätzlich mittels Luft- oder Dampfstrom
in die Fasern bzw. Wollen überführt.
Bei der Verbrennung fossiler fester Brennstoffe, vornehmlich von Kohlen und Koksen, in Großanlagen,
wie z. B. Heizwerken, thermo-elektrischen Kraftwerken oder dergleichen, fallen große Mengen von Asche an,
die als Rostasche unter dem Brennraum bzw. als
Flugasche im Austrag der Verbrennungsanlage anfällt Um eine Umweltverschmutzung soweit wie möglich zu
vermeiden« wird diese Flugasche in aufwendigen Filteranlagen gesammelt Die dabei anfallende Flugasche
hat bis heute nur in unzureichendem Umfang einer wirtschaftlichen Verwendung zugeführt werden
können, wobei dieses Material als Zuschlagstoff und Füller bei der Herstellung von Mauersteinen, Beton,
Straßendecken und sonstigen Baustoffen benützt wurde. Größere Mengen der Flugasche müssen aber heute
immer noch als wertloser Abfall mit entsprechendem Aufwand deponiert werden. Da Flugasche hierzu nicht
trocken transportiert oder deponiert werden kann, wird diese in der Regel mit Wasser zu einer plastischen
Masse angeteigt verfrachtet und in diesem Zustand deponiert Solche Deponien verursachen große Schwierigkeiten
durch Staubbildung und in der Folge ebenfalls große Schwierigkeiten bei der Begrünung und können
durch Erosion und Rutschungsgefahr zu einem großen Umweltproblem werden.
Allein in Österreich fallen im Jahr 1—2 Millionen t Flugaschen an und es ist daher verständlich, daß
insbesondere in den letzten Jahren in verstärktem Maße nach Anwendungsmöglichkeiten für diese umweltbelastenden
Aschen gesucht wurde.
Es existiert eine große Zahl von Veröffentlichungen, in welchen die Verwertung insbesondere von Rost-Aschen
bzw. -Schlacken für die verschiedensten Zwecke beschrieben ist. So ist z. B. vorgeschlagen worden,
Rostaschen in gemahlenem oder stückigem Zustand Zementen zuzusetzen oder aber durch Sinterung von
Kessel- oder Müllschlacken bzw. Rostaschen, gegebenenfalls unter Zusatz von feinzerteilten Flußmitteln
Steinzeuge herzustellen.
Weiters wurde versucht, Aschen und insbesondere Schlacken verschiedener Provenienz einer Verwertung
zuzuführen, indem sie gegebenenfalls nach Zugabe von Schmelzhilfen zu Wollen oder dergleichen versponnen
wurden. So beschreiben die DE-OS 27 29 696 und die äquivalente GB-PS 15 29 288 die Herstellung von«
sogenannten »Mineralwoll«-Produkten auf dem Weg, ein feinverteiltes Ausgangsmaterial mit einem hydraulischen
Bindemittel zu Briketts umzuformen, welche dann in eine Schmelze umgewandelt werden, die zur
gewünschten Wolle verarbeitet wird. In die Mischung aus Ausgangsmaterial und hydraulischem Bindemittel
wird dort zwingend ein feines anorganisches Material mit einem ausgesprochen hohen SiO^-Gehalt von
mindestens 75% S1O2 eingeführt Als solches hochkieselsäurehaltiges
Material werden in der Tabelle auf Seite 10 dieser DE-OS Mischungen von Calziumsilikat,
Flugasche aus der Ferrosilizium-Produktion, welche bekanntlich einen sehr hohen SiO2-Gehalt von über
80% aufweist (übliche Flugasche hat dagegen einen SiO^Gehalt von höchstens etwa 60 Gew.-%), gemahlenes
Glaspulver oder Wasserglas (wobei diese Zusätze jeweils alternativ vorgesehen sind) mit großen Mengen
Kies, also Quarzsand (praktisch reines SiO2), geoffenbart
Im Ausgangsmaterial selbst wird gemäß der Tabelle die bei der Produktion der Steinwolle anfallende
Abfallwolle eingesetzt
In der GB-PS 9 31 199 ist eine direkt mit einer Feuerung in Verbindung stehende Vorrichtung beschrieben,
in welche eine ökonomische Produktion von Steinwollen bzw. -filzen direkt aus den heißen Aschen
bzw. Schlacken erfolgt
Schließlich ist in der US-PS 23 00 930 ein Verfahren beschrieben, bei welchem aus Rost-Aschen, also
Schlacken, welche bei der Verbrennung fester fossiler Brennstoffe entstehen und unter dem Verbrennungsraum
ausgetragen werden, nach Zugabe von Flußmitteln, nämlich Kalkstein oder Dolomit unter Abtrennung
von Eisen bei reduktiven Bedingungen eine Steinwolle erzeugt wird.
Aus der Fachliteratur ist weiter bekannt daß bei der
Herstellung von Fasern aus üblichen Aschen oder Schlacken Glas zugesetzt werden kann.
Weiter ist es schon seit geraumer Zeit üblich und bekannt, Glas direkt zu Fasern und Wollen zu
verspinnen.
Nachteile der aus Verbrennungsanlagen, wie z. B. Kraftwerken, stammenden Schlacken bzw. Restaschen,
die bei der Verwertung Probleme mit sich bringen, sind u. a. die je nach eingesetztem fossilen Brennstoff oft
stark schwankende Zusammensetzung sowie insbesondere höhere Gehalte an CaO von 30 Gew.-% und mehr,
an Alkalien und SO3. Als Folge der ungleichmäßigen Zusammensetzung bzw. auch der schwankenden Phasenzusammensetzung
schwanken auch die für die Herstellung von Fasern entscheidenden Schmelz- bzw. Sintereigenschaften dieser Aschen und sind daher nur
durch meist aufwendige Kontrolle und ausgleichende Zus'ätze einigermaßen konstant zu halten.
Es wurde nun gefunden, daß Flugaschen aus Verbrennungsanlagen — also nicht solche aus einer
Ferrosilizium- oder sonstigen Erz-Produktion — verschiedene Vorteile zeigen, die ihren Einsatz für die
Produktion von Fasern begünstigen. Eine Mahlung vor dem Überführen in eine Schmelze erübrigt sich
vollkommen, sie weisen günstigen Sieblinienaufbau sowie weiter im Vergleich zu den bisher eingesetzten
Rostaschen und Schlacken wesentlich gleichmäßigere Zusammensetzung und daher besser steuerbare Viskositätswerte
und Schmelzeigenschaften auf. Grund für die letztgenannte Eigenschaft ist u. a. die gleichmäßigere
Zusammensetzung der Flugaschen aus Verbrennungsanlagen. Die Analysenwerte von typischen Flugaschen
(Elektrofilteraschen) zeigt die folgende Tabelle:
Komponente | Gehalt |
SiO2 | etwa 40-60 Gew.-% |
Al2O3 | etwa 20-30 Gew.-% |
CaO | etwa 1-15 Gew.-% |
Fe2O3 | etwa 2-8 Gew.-% |
MgO | <5 Gew.-% |
Alkalioxide | <3,5 Gew.-%, insbesondere <1 Gew.-% |
SO3 | <3 Gew.-%, insbesondere < 1,5 Gew.-% |
C | bis zu 15 Gew.-%, insbesondere 9-10 Gew.-% |
(neue Aschen: 3-6 Gew.-%) |
Auffallend an diesen Aschen ist der relativ hohe Gehalt an SiO2 sowie die relativ geringen Gehalte an
CaO und Alkalien.
Die Korngrößenverteilung einer typischen Filterasche zeigt folgendes Bild:
Anteile > 100 μηι:
etwa 10—2OGew.-°/o;
Anteile von 50 bis 100 μΐη:
etwa 10—60 Gew.-°/o, insbesondere 10—35 Gew.-%;
Anteil; < 50 μιτι:
Rest auf 100 Gew.-%, wobei die Partikel etwa 60—98%, vorzugsweise 80—95%, glasige Komponenten
enthalten und gegebenenfalls innen hohl ausgebildet sind.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung von neuen keramischen Fasern bzw. Wollen, die
insbesondere für die Bauindustrie von Interesse sind und sich durch gute Wärme- und Schall-Dämmeigenschaften,
Festigkeit, geringe Wasseraufnahme sowie günstige Verarbeitbarkeit und Manipulation auszeichnen.
Eine Reihe von Untersuchungen hat gezeigt, daß sich unter Vermeidung der Schwierigkeiten beim Einsatz
von üblichen Schlacken und Aschen, Flugaschen allein oder Kombinationen von Flugasche (aus Verbrennungsanlagen) mit Glas und/oder Schmelzhilfen zu Schmelzen
verarbeiten lassen, welche keramische Fasern mit ausgezeichneten Eigenschaften zu liefern imstande sina.
Es ist daher insbesondere Ziel der Erfindung, unter Umgehung der bisher eingesetzten Schlacken und unter
Einsparung wertvoller Rohstoffe das umweltbelastende Abfallprodukt Flugasche und gegebenenfalls ein weiteres,
umweltbelastendes und an sich wertvolles Altprodukt, nämlich, insbesondere auch farbiges, Altglas, unter
Herstellung einer wertvollen keramischen Faser einer wirtschaftlich sinnvollen Verwertung zuzuführen.
Gegenstand der Erfindung sind demnach keramische Fasern und Wollen auf Basis von silikathaltigen
Schmelzen von Verbrennungsrückständen von fossilen Brennstoffen und ggf. Zuschlägen von Schmelzhilfen,
wie Erdalkalicarbonaten, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß diese Schmelzen aus den Komponenten a),
a) + b), a) + c) oder a) + b) + c) bestehen, wobei die Komponenten die folgenden sind:
a) Flugasche (d. h. Filterasche aus kalorischen Kraftwerken),
b) mindestens eine anorganische Schmelzhilfe aus der
Gruppe der (Erd)-Alkali-Borate, (Erd)-Alkalioxide, (Erd)-Alkalihydroxide, (Erd)-Alkalicarbonate,
(Erd)-Alkaliphosphate, (Erd)-Alkalifluoride, (Erd)-Alkalisilikate,
Kryolithe und Feldspäte,
c) technisches Glas, insbes. Altglas.
Es wurde gefunden, daß man einen Teil der Flugasche bzw. der im Gemisch vorhandenen Flugasche, nämlich
20—80 Gew.-% der Flugasche, durch einen Mergel ersetzen kann und dabei die Eigenschaften der auf
Flugaschebasis aufgebauten Fasern erhalten bleiben.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, 5—30 Gew.-% der Flugasche durch Sande, insbesondere
Alt-Formen-Sande, zu ersetzen, wobei ebenfalls die Eigenschaften der Fasern erhalten bleiben. Diese
Möglichkeit des teilweisen Ersatzes der Flugaschen b:> durch Mergel bzw. Sande gilt für alle im folgenden
beschriebenen bevorzugten Schmelzen bzw. Mischun-Bevorzugt sind solche Fasern und Wollen, die aus
einer Schmelze au$
a) 20—80 Gew.-%, insbesondere 25—65 Gew.-%, Flugasche,
b) 0—20 Gew.-o/o, insbesondere 10—20 Gew.-%,
anorganischer Schmelzhilfe aus der obengenannten Gruppe und
c) 80—20 Gew.-%, insbesondere 65—25 Gew.-%, Glas,
jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.
Vorteilhaft sind, wie weiter gefunden wurde, auch Fasern und Wollen, die aus einer Schmelze aus
a) 20—80 Gew.-o/o, insbesondere 25—65 Gew.-°/o,
Flugasche,
b) 80—20 Gew.-%, insbesondere 65—25 Gew.-%, anorganische Schmelzhilfe aus der obengenannten
■•Gruppe und
c) 20—OGew.-°/o, insbesondere 10—0Gew.-%,Glas,
jeweils bezogen auf die Gesamtmenge der Schmelze, gesponnen sind.
Eine für die Fasern günstige Ausgangsschmelze enthält 25—65 Gew.-°/o Flugasche, 30-60 Gew.-%
Glas, vorzugsweise Altglas, und 5—30 Gew.-% anorganische Schmelzhilfe, jeweils bezogen auf die Gesamtmenge
der Schmelze. Gemäß einer weiteren Variante haben sich Fasern auf Basis einer Schmelze aus 35—55
Gew.-% Flugasche, 25—50 Gew.-°/o Glas, vorzugsweise Altglas, und 5—20 Gew.-% anorganische Schmelzhilfe
ausgezeichnet bewährt. Besonders bewährt haben sich Fasern und Wollen auf Basis einer Schmelze von 40—80
Gew.-°/o Flugasche und 60—20 Gew.-% mindestens
einer Schmelzhilfe aus der Gruppe Magnesit, Dolomit, Kalkstein und CaO.
Die neuen Fasern stellen, wie einschlägige Versuche gezeigt haben, ein vollwertiges, in der Bauindustrie
unmittelbar einsetzbares Produkt dar.
Die Fasern lassen sich insbesondere als Füllmittel und/oder Verstärkungselemente in Baustoffen aller Art
oder direkt in Form von »Wollen«, Geweben, Filzbahnen, Vliesen, Faserbahnen oder dergleichen und
bevorzugt als Baustoff mit ausgezeichneten Schall- und Wärme-Dämm-Eigenschaften einsetzen.
Die erfindungsgemäßen Fasern bzw. Wollen können
a) direkt als solche in Baustoffgemische eingearbeitet und z. B. mit (hydraulischen) Bindemitteln, wie etwa
Kalk, Zement, Phosphaten, Wasserglas, oder beispielsweise auch Kunstharzen zu Mörteln,
Verputzen oder Formkörpern wie z. B. Formsteinen, gebunden und verarbeitet werden und bilden
in den schließlich z. B. an Luft oder in Dampf ausgehärteten Gemischen eine Art Füll- und/oder
Verstärkungsmatrix, oder aber
b) die Fasern werden — gegebenenfalls gleich bei ihrer Herstellung — zu keramischer Wolle, zu
Geweben, Faserbahntn, Filzen oder Vliesen verarbeitet, die gegebenenfalls mit Bindemitteln, wie
z. B. Phenolharzen, verstärkt, in Form von Dämmelementen aller Art, Dämm-Platten und verlegungsfertigen
Bahnen Einsatz finden können. Zusätzliche Verwendungsmöglichkeit für die Fasern besteht im Einsatz als Filterstoffe, da sie
Die erfindungsgemäßen Fasern können, wenn sie langfaserig vorliegen, als zugaufnehmende Verstärkungselemente
in Kunststoffe, wie z. B. Platten, Auskleidungen usw. eingebracht werden.
Die neuen Fasern zeichnen sich durch hohe s Festigkeit, hohe Geschmeidigkeit, geringe Sprödigkeit,
geringe Wasseraufnahme, hohe Säure- und Chemikalienbeständigkeit sowie hohes Wärme- und Schall-Isolier-
und Dämmvermögen aus. Darüber hinaus bieten sie die Möglichkeit der wirtschaftlichen Verwertung der ι ο
stark umweltbelastenden Abfallprodukte Flugasche und gegebenenfalls auch Altglas.
Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zur Herstellung der bisher beschriebenen, neuen
keramischen Fasern bzw. Wollen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Flugasche allein oder ein Gemisch
der Komponenten
a + b Flugasche, vorzugsweise Filterasche, insbesondere Elektrofilterasche und anorganische
Schmelzhilfe, oder
a+ c Flugasche und Glas, insbesondere Altglas, oder
a + b + c Flugasche und Schmelzhilfe (wie oben angegeben) und Glas
gegebenenfalls nach Bildung von Formkörpern, bei Temperaturen im Bereich von etwa 700 bis etwa
1650° C, vorzugsweise von etwa 1000 bis etwa 1450° C,
in eine Schmelze überführt und diese dann einem Spinnvorgang unterwirft, wonach gegebenenfalls eine
Bindung der Fasern aneinander erfolgt. Die erwähnte, abschließende Bindung der Fasern aneinander kann je
nach gewünschtem Zweck auch unterbleiben. Sie ist insbesondere dann von Interesse, wenn die Fasern bzw.
Wollen in Form von Vliesen oder Filzbahnen übergeführt werden sollen. Zur Bindung, insbesondere in der
Wärme, sind vernetzende und hitzehärtbare Harzsysteme, wie z. B. Phenolharze, Harnstoffharze oder
Epoxidharze bevorzugt Dabei kann so vorgegangen werden, daß sofort beim Entstehen der Fasern, also
noch wenn sie heiß sind, das Harz auf die sich bildende Wolle aufgetropft oder gesprüht wird, und dort unter
Vernetzung die gewünschte Bindung bildet Die Fasern oder Wollen können aber auch mit üblichen Bindemitteln,
also z. B. Kunstharzen, aber auch beispielsweise mit hydraulischen Bindemitteln, wie z. B. Zement, unter
Bildung von Bausteinen aneinander gebunden werden.
Bevorzugt wird zur Herstellung der zu verspinnenden Schmelze eine Flugasche mit einer Partikelgröße wie sie
oben beschrieben ist, eingesetzt Es hat sich gezeigt, daß bei Einsatz derartig aufgebauter Flugaschen die
Bereitung der Schmelze bzw. auch die Bereitung von Formkörpern vor dem Schmelzen problemlos ist.
Bevorzugt werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Fasern und Wollen hergestellt, welche die
Komponenten a, b und c in den vorher angegebenen bevorzugten Mengenverhältnissen enthalten. Dazu geht
man von Flugasche direkt oder von Mischungen der Ausgangskomponenten in den für die Spinnschmelze
oben angegebenen Mengenverhältnissen aus.
Es hat sich gezeigt, daß bei der Herstellung, also beim Spinnen der Faser aus Schmelzen auf Flugaschenbasis,
mit den oben näher beschriebenen, erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, wesentlich weniger Abfall — der
üblicherweise in Form von Kügelchen auftritt — anfällt als üblicherweise bei Mineralfasern, daß also die
Faserausbeute infolge der neuartigen Zusammensetzung der Ausgangsmischung höher ist als bei den bisher
bekannten Mineralfaser-Produktionsprozessen.
Es hat sich zur Herstellung der Fasern und Wollen als günstig erwiesen, wenn man die Flugasche bzw, das
Gemisch der Ausgangskomponenten mit einem Anmach- und/oder Bindemittel, vorzugsweise Wasser
und/oder Klebstoffen, wie beispielsweise Wasserglas, Phosphate, anorganischen Bindemitteln, z. B. Zement
oder Kalk-Hydrat, Melassen und/oder Kunstharzen in Formkörper, beispielsweise Briketts oder Peliets,
überführt und diese dem Schmelzvorgang unterwirft. Bevorzugt werden die »Briketts« in einem Schachtofen,
insbesondere in einem Kupol-Ofen, in die Spinnschmelze übergeführt.
Eine andere und üblicherweise angewandte Möglichkeit besteht darin, daß man ein, gegebenenfalls
feinteiliges, Gemisch der Ausgangskomponenten in einen Elektroschmelzofen einbringt und dort dem
Schmelzvorgang unterwirft. Es erfolgt also ein gleichmäßiges Schmelzen zu einer größeren Menge Schmelze,
welche zum Verspinnen abgezogen wird.
Beim Verspinnen selbst kann man so vorgehen, daß man die Schmelze durch Spinndüsen führt. Dies ist
insbesondere dann von Interesse, wenn beispielsweise lange Verstärkungsfasern gewünscht werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß man zum Spinnen von Wolle mindestens einen Strahl der
Schmelze über einen rotierenden Spinnteller oder einen Mehrrad-Spinner führt
Man kann aber auch vorsehen, daß man die Schmelze mittels eines Gasstromes, insbesondere eines Luft- oder
Dampfstromes, in die erfindungsgemäßen Fasern bzw. Wollen überführt
Besonders vorteilhaft ist es, einen Strahl der Schmelze über einen rotierenden Spinnteller zu führen
und zusätzlich mittels Luft- oder Dampfstrom in die Fasern bzw. Wolle überzuführen. Die erfindungsgemäßen
Fasern sind sehr fein und haben eine Stärke im Bereich von 2 bis 15 μπι, insbesondere von 5 bis 8 μηι.
Die neuen Fasern bzw. deren Herstellung werden anhand der folgenden Beispiele erläutert
Feingepulverte Mischungen (Korngröße bis 50 μΓΠ.)
der aus Tabelle 1 ersichtlichen Ausgangs-Komponenten wurden in den dort ersichtlichen Gewichtsverhältnissen
innig gemischt und zu für die Untersuchung im Hochtemperatur-Heizmikroskop geeigneten zylindrischen
Proben 1 — 12 verarbeitet
10
Probe Nr. Zusammensetzung
1 handelsübliche Glaswolle (Vergleich)
2 »Rockwool« (Basaltwolle) (Vergleich)
Flugasche | Glas**) | Schmelzhilfe | Art der Schmelzhilfe | |
Gew.-% | Gew.-% | Gew.-% | ||
3 | 80 | 20 | _ | — |
4 | 60 | 40 | - | - |
5 | 60 | 20 | 20 | Ca-Borat |
6 | 75 | 20 | 5 | Ca-Borat |
7 | 75 | 20 | 5 | Borax*) |
8 | 75 | 20 | 5 | Wasserglas*) |
9 | 60 | 20 | 20 | Borax*) |
10 | 60 | 20 | 20 | Wasserglas*) |
11 | 75 | 20 | 5 | Soda |
12 | 60 | 20 | 20 | NaHCO3 |
*) Wasserfrei.
·*) Haushalts- und Industrie-Altglas.
·*) Haushalts- und Industrie-Altglas.
Die so hergestellten Proben wurden im Heizmikroskop unter Standardbedingungen beobachtet und die
jeweils beim Sinterbeginn, beim Erweichungspunkt (Beginn eines teigartigen Zustandes), beim Halbkugelpunkt
(Probe bildet eine Halbkugel an der Oberfläche)
und beim Flüssigkeitspunkt (Probe geschmolzen) herrschende Temperatur bestimmt. Die folgende
Tabelle 2 zeigt die Resultate. Die Viskosität der Schmelze lag bei den Proben 3—12 im Bereich zwischen
5 und 100 dPas (Dezi-Pascal-Sekunden).
Probe Nr.
Sinterbeginn
Erweichungspunkt 0C
Halbkugelpunkt
0C
0C
Flüssigkeitspunkt
0C
0C
1 | 600 | 680 | 850 | 1100 |
2 | 750 | 1230 | 1240 | 1255 |
3 | 1000 | 1190 | 1250 | 1315 |
4 | 770 | 1030 | 1100 | 1260 |
5 | 620 | 890 | 1020 | 1200 |
6 | 770 | 1160 | 1190 | 1250 |
7 | 770 | Blasenbildung | 1170 | 1260 (Entgasen) |
S | - | 1180 | 1210 | 1270 |
9 | 600 | 750 | - | 1050 (Blasen) |
10 | 800 | 1060 | 1170 | 1270 |
11 | 830 | 1180 | 1220 | 1300 |
12 | 730 | 1140 | 1230 | 1280 |
Im praktischen Versuch auf einer Pilot-Spinnanlage zeigte sich, daß die Proben 3—12 in einem Temperaturbereich
von 13000C, insbesondere 13500C, bis 1400° C
im Luftstrom zu einer geschmeidigen Wolle mit einer Faserstärke von 4 bis 9 μιτι und guten Eigenschaften
verblasen werden konnten.
Es wurden feingepulverte Mischungen der aus der Faserbildungseigenschaften einer praxisorientierten
folgenden Tabelle 3 ersichtlichen Komponenten, wie in Spinnfähigkeits-Prüfungunterzogen:
Beispiel 1 angegeben, gemischt und nachher deren
Probe Nr.
Zusammensetzung
Flugasche Glas
Flugasche Glas
Gew.-%
Gew.-%
Schmelzhilfe | Art der Schmelzhilfe | Flüssigkeits |
punkt | ||
Gew.-% | 0C | |
20 | Dolomit | 1420 |
15 | 10 Dolomit/ | 1320 |
5CaF2 | ||
15 | 10 Dolomit/ | 1310 |
5 Borax*) | ||
15 | 10 Magnesit/ | 1310 |
5 Borax*) | ||
30 | 20 Kalkstein/ | 1370 |
10 Magnesit | ||
35 | 20 Kalkstein/ | 1360 |
10 Dolomit/ |
[;■ | 13 | 80 | - |
!■■■ | 14 | 65 | 20 |
η ft |
15 | 65 | 20 |
'■■■i | |||
·'£
& |
16 | 60 | 25 |
I | 17 | 70 | |
ft | 18 | 65 | — |
(davon | |||
ta | 50 Gew.-% | ||
."■■J" | Mergel) | ||
1
«ti |
*) Wasserfrei. | ||
$1 | |||
a: Flugasche | 50.7% |
b: Kalkstein | 163% |
Magnesit | 16,9% |
Bindemittel: | |
Melasse | 4,7% |
Wasser | 2,4% |
Kalkhydrat | 8,4% |
Das Schüttgewicht betrug 833 g/l (Briketts).
In einem Kupol-Ofen wurden diese Briketts geschmolzen.
Der Sinterbeginn lag bei 1300°C, hier entnommene Proben zeigten bräunliche Farbe. Die
Vollschmelze wurde bei 1370°C erreicht, die entnommenen Proben waren leicht grau gefärbt Die Schmelze
wurde einem Spinnrad zugeführt und es wurde eine hochwertige Mineralwolle, Faserstärke 5—8 um, erzielt
Die erhaltene Wolle hatte hellgraue Farbe.
Die im folgenden beschriebene Schmelze I wurde in einem Kupol-Ofen bei 13500C, die Schmelze Il im
Elektroschmelzofen hergestellt:
5CaF,
Durch anorganische Zusätze kann eine Entfärbung der Schmelze und der Fasern erreicht werden. Die
Proben 13—18 konnten bei Temperaturen zwischen 1350 und 14000C auf dem Spinnteller zu einer
keramischen Wolle aus feinen etwa 5—8 μΐη dicken
geschmeidigen Fasern versponnen werden.
Es wurden aus der unten angeführten Mischung 19 t Briketts in Nußform 4x4χ2cm3 auf einer Brikettiermaschine
hergestellt Die eingesetzte Mischung der Ausgangskomponenten hatte folgende Zusammensetzung:
Schmelzet: 13500C
20 Gew.-% Elektrofilterasche
(Briketts2x4x4cm3)
45Gew.-% Mergel (Korn 45-65 mm)
35Gew.-% Dolomit (Korn 45-65 mm)
45Gew.-% Mergel (Korn 45-65 mm)
35Gew.-% Dolomit (Korn 45-65 mm)
Schmelze H: 13600C
36Gew.-% Flugasche
30Gew.-% Mergel (Korn 45-65 mm)
10Gew.-% Magnesit
10Gew.-% Kalkstein
14 Gew.-% Dolomit
30Gew.-% Mergel (Korn 45-65 mm)
10Gew.-% Magnesit
10Gew.-% Kalkstein
14 Gew.-% Dolomit
(Flugasche. Magnesit Kalkstein und Dolomit
als Briketts 2x4x4 cm3)
als Briketts 2x4x4 cm3)
Die Schmelze I wurde über einen Vierrad-Spinner geführt und weiße Fasern von 3—8 μπι Dicke wurden
erhalten.
Die Schmelze Il wurde mittels Luft-Strom zu hellgrauer Mineralwolle (Faserdicke 5—9 μιτι) versponnen.
Auf den Elektrofiltern eines steinkohlegefeuerten kalorischen Kraftwerkes abgeschiedene Flugasche
wurde, wie sie ist, in einem Elektro-Schmelzofen auf
eine Temperatur von 1620 bis 1640° C gebracht und in
eine Schmelze übergeführt, welche im Luftstrom zu einer Steinwolle mit graubrauner Farbe und einer
Faserstärke von 3—9 um versponnen wurde.
Claims (1)
1. Keramische Fasern und Wollen auf Basis von silikathaltigen Schmelzen von Verbrennungsrückständen
von fossile". Brennstoffen und ggf. Zuschlägen von Schmelzhilfen, wie Erdalkalicarbonaten,
dadurch gekennzeichnet, daß diese Schmelzen aus den Komponenten a), a)+b), a)+c)
oder a) + b)+c) bestehen, wobei die Komponenten die folgenden sind:
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
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8331 | Complete revocation |