DE3837945C1 - Process for producing fibre mouldings and a fibre moulding produced by the process - Google Patents
Process for producing fibre mouldings and a fibre moulding produced by the processInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Faserformkörpern unter Verwendung eines Ansatzes, welcher Wasser, feuerfeste und/oder feuerbeständige Fasern, wenigstens ein Bindemittel und gegebenenfalls andere übliche Zusatzstoffe enthält, wobei aus dem Ansatz Faserformkörper hergestellt, diese getrocknet und gegebenenfalls hitzebehandelt und/oder gebrannt werden.The invention relates to a method for producing Fibrous molded articles using an approach which Water, refractory and / or refractory fibers, at least one binder and optionally other conventional ones Contains additives, with molded fiber from the approach prepared, dried and optionally heat treated and / or burned.
Es ist bekannt, keramische Faserformkörper im Vakuumsaugverfahren herzustellen (vgl. DE-OS 34 44 397). Hierfür sind beachtliche Wassermengen nötig. Beispielsweise werden beim Vakuumsaugverfahren 1000 l auf 10 kg Fasern eingesetzt. Beim Trocknen muß das Wasser entfernt und danach gereinigt werden. Dies ist mit Umweltproblemen verbunden und aufwendig und teuer.It is known to form ceramic fiber bodies in To produce vacuum suction (see. DE-OS 34 44 397). Considerable amounts of water are required for this. For example are 1000 l per 10 kg of fibers in the vacuum suction process used. When drying, the water must be removed and then getting cleaned. This is associated with environmental problems and complex and expensive.
Beim Vakuumsaugverfahren kommen organische Bindemittel zum Einsatz. Diese führen beim Trocknen bzw. Brennen des Faserformkörpers zu erheblichen Belästigungen. Organic binders are used in the vacuum suction process Commitment. These lead to the drying or burning of the Fiber molded body to considerable annoyance.
Bei einem im Vakuumsaugverfahren hergestellten Faserformkörper liegen zwangsläufig die Fasern lagenweise ausgerichtet. Ungünstig dabei ist, daß sich der Faserformkörper, insbesondere bei Temperaturwechselbeanspruchungen, dann lagenweise auflösen kann, da die Fasern quer zu den Lagen nur schwach verbunden sind. Außerdem ist nachteilig, daß der Faserformkörper wegen dieses Faseraufbaus in Längsrichtung und in Querrichtung unterschiedliche Wärmedämmwerte aufweist.In the case of a fiber molded body produced using the vacuum suction process the fibers are necessarily aligned in layers. It is disadvantageous that the fiber molded body, especially with thermal cycling, then can dissolve in layers, because the fibers cross to the layers are only weakly connected. It is also disadvantageous that the Fibrous molded articles because of this fiber structure in the longitudinal direction and different thermal insulation values in the transverse direction having.
Darüber hinaus ist die mögliche Dicke der Faserformkörper und deren Stabilität beschränkt, so daß sich das Vakuumsaugverfahren kaum sinnvoll zur rationellen Herstellung von Faserformkörpern, z. B. von Faserleichtsteinen eignet.In addition, the possible thickness of the fiber molded body and their stability is limited, so that the vacuum suction process hardly useful for the rational production of fiber molded articles, e.g. B. of lightweight fiber bricks.
Es ist auch bekannt, Auskleidungen mittels einer Spritzmaschine herzustellen. Die auszukleidende Wand wird dabei direkt mit Fasermaterial bespritzt. Die mögliche Dicke einer solchen Auskleidung ist jedoch ebenfalls beschränkt. Darüber hinaus entstehen Oberflächen, aus denen sich Faserpartikel leicht lösen. Im übrigen ist der Erfolg eines solchen Verfahrens sehr von der Sorgfalt des Bedienpersonals des Spritzgerätes abhängig. Faserspritzmassen sind in der DE-AS 26 18 813 und in der EP-A2-2 13 707 beschrieben.It is also known to use a spray liner to manufacture. The wall to be lined is included Splattered fiber material. The possible thickness of such Lining is also limited, however. Furthermore surfaces emerge from which fiber particles easily form to solve. Incidentally, the success of such a procedure very much of the care of the sprayer operator dependent. Fiber spray compounds are in DE-AS 26 18 813 and described in EP-A2-2 13 707.
Weiterhin ist es bekannt, Fasermatten durch Vernadeln herzustellen. Faserformsteine lassen sich durch Vernadeln jedoch nicht erzeugen.It is also known to needled fiber mats to manufacture. Fibrous stones can be needled but do not generate.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem sich auf apparativ einfache Weise ein Faserformkörper herstellen läßt. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, einen Faserformkörper vorzuschlagen, der sich zum Aufbau einer Auskleidung eignet. The object of the invention is to propose a method with which a molded fiber body can be obtained in a simple manner can be made. It is also an object of the invention propose a molded fiber body that is going to build a lining is suitable.
Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention, the above object is achieved in that
- a) ein Ansatz in spritzfähiger Konsistenz verwendet wird,a) an approach in a sprayable consistency is used becomes,
- b) der Ansatz in eine Öffnung einer Tunnelform eingespritzt wird,b) the approach in an opening of a tunnel shape is injected,
- c) eine Tunnelform verwendet wird, bei der wenigstens eine Wand als Förderband ausgebildet ist, undc) a tunnel shape is used in which at least a wall is designed as a conveyor belt, and
- d) der eingespritzte und durch die Tunnelform zu einem im Querschnitt festgelegten Faserformkörper verformte Ansatz mittels des Förderbandes durch die Tunnelform befördert wird.d) the injected and through the tunnel shape into one fiber shaped body defined in cross section deformed approach by means of the conveyor belt through the Tunnel shape is transported.
Der Wassergehalt des Gemisches ist daher wesentlich kleiner als beim Vakuumsaugverfahren. Es müssen also beim Trocknen nur wesentlich kleinere Wassermengen entfernt werden. Durch die Form sind wenigstens zwei Dimensionen des Faserformkörpers festgelegt. Das Einspritzen erfolgt dabei in der Weise, daß eine Tunnelform verwendet wird, welche an der Öffnung, an der das Gemisch eingespritzt wird, trichterförmig aufgeweitet ist.The water content of the mixture is therefore much lower than with the vacuum suction process. So it needs to dry only much smaller amounts of water can be removed. By the shape is at least two dimensions of the fiber molding fixed. The injection takes place in such a way that a tunnel shape is used, which at the opening which the mixture is injected, expanded in a funnel shape is.
Für das zähflüssig teigige Gemisch genügen anorganische Bindemittel, so daß die mit organischen Bindemitteln verbundenen Umweltprobleme entfallen.Inorganic is sufficient for the viscous doughy mixture Binder, so that with organic binders associated environmental problems are eliminated.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird als Form ein Tunnel verwendet, der unten von einem Förderband abgeschlossen ist. Das Gemisch wird an der einen Seite des Tunnels eingespritzt und von dem Förderband durch den Tunnel transportiert. Dabei werden vom Querschnitt des Tunnels zwei Dimensionen (Höhe und Breite) des Faserformkörpers bestimmt. Ein geformter, den Querschnitt der Faserformkörper aufweisender Strang verläßt den Tunnel. Ersichtlich ist dabei der apparative Aufwand zur Durchführung des Verfahrens gering. Das Verfahren läßt sich kontinuierlich durchführen.In a preferred embodiment of the invention, the form is a Tunnel used by a conveyor belt below is completed. The mixture is on one side of the Tunnels injected and from the conveyor belt through the tunnel transported. There are two of the cross-section of the tunnel Dimensions (height and width) of the fiber molded body determined. A shaped, the cross section of the fiber molded body showing strand leaves the tunnel. Is evident the expenditure on equipment for carrying out the method low. The process can be carried out continuously.
Der Querschnitt des Tunnels ist dem Querschnitt der Faserformkörper angepaßt. Faserformkörper verschiedener Querschnitte lassen sich durch einfache Verstellung des Tunnels herstellen. Durch Anpassung der in der Zeiteinheit in den Tunnel eingespritzten Gemischmenge und der Fördergeschwindigkeit des Förderbandes läßt sich sicherstellen, daß der Querschnitt des Tunnels immer mit Gemisch gefüllt ist.The cross section of the tunnel is the cross section of the Adapted fiber body. Fibrous molded articles of various Cross sections can be adjusted by simply adjusting the Make tunnels. By adjusting the in the time unit amount of mixture injected into the tunnel and the Conveyor speed of the conveyor belt can be make sure that the cross section of the tunnel is always with Mixture is filled.
Ein nach dem genannten Verfahren hergestellter Faserformkörper zeichnet sich dadurch aus, daß die Fasern im Faserformkörper regellos, ungerichtet liegen und das Bindemittel ein anorganisches Bindemittel ist. Durch die im Faserformkörper wirre Faserverteilung ist dessen Stabilität verbessert. Der Faserformkörper weist eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit auf. Außerdem ist die Wärmeleitzahl des Faserformkörpers in allen Richtungen die gleiche.A fiber molded article produced by the aforementioned method is characterized in that the fibers in the fiber molded body lie randomly, undirected and the binder is inorganic binder. By in the fiber molded body tangled fiber distribution, its stability is improved. The Fibrous molded articles have a high resistance to temperature changes on. In addition, the thermal conductivity of the fiber molding is in the same in all directions.
Der Faserformkörper weist wenigstens an den vier Seiten, die durch den Transport des Strangs durch den Tunnel gebildet sind, eine glatte Oberfläche auf. Die Neigung der Fasern, aus der Oberfläche auszubrechen, ist wesentlich herabgesetzt.The fiber molded body has at least on the four sides formed by the transportation of the strand through the tunnel are on a smooth surface. The inclination of the fibers Breaking out of the surface is significantly reduced.
Durch das genannte Verfahren lassen sich der Bindergehalt, oder der Gehalt an Füllstoffen in weiten Grenzen variieren, so daß die Eigenschaften des Faserformkörpers leicht an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepaßt werden können. The binder content, or the content of fillers vary within wide limits, so that the properties of the fiber molded body easily to the can be adapted to the respective conditions of use.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. In der Zeichnung zeigtFurther advantageous embodiments of the invention result itself from the subclaims and the following description of an embodiment. In the drawing shows
Fig. 1 einen schematischen Verfahrensablauf, und Fig. 1 shows a schematic process flow, and
Fig. 2 eine Ansicht der Form längs der Linie II-II nach Fig. 1, vergrößert. Fig. 2 is an enlarged view of the shape along the line II-II of FIG. 1.
Es ist ein Förderband 1 vorgesehen, über dem ein Tunnel 2 montiert ist. Der Tunnel 2 weist Seitenwände 3, 4 sowie eine Decke 5 auf. Unten ist der Tunnel 2 durch das Förderband 1 abgeschlossen. An seiner einen Seite 6 ist der Tunnel 2 durch eine seine Decke 5 fortsetzende Wandung 7 trichterförmig aufgeweitet. Auch die Seitenwände 3, 4 können entsprechend aufgeweitet verlaufen. An seiner der Seite 6 gegenüberliegenden Seite 8 weist der Tunnel 2 den Querschnitt (Breite B und Höhe H) des zu fertigenden Faserformkörpers auf. Durch eine entsprechende Bemessung der Seitenwände 3, 4 und der Decke 5 läßt sich der Querschnitt des Tunnels 2 leicht auf den Querschnitt des z. B. zu fertigenden Faserformkörpers einstellen.A conveyor belt 1 is provided, over which a tunnel 2 is mounted. The tunnel 2 has side walls 3, 4 and a ceiling 5 . The tunnel 2 is closed at the bottom by the conveyor belt 1 . On one side 6 , the tunnel 2 is widened in a funnel shape by a wall 7 which continues its ceiling 5 . The side walls 3, 4 can also be expanded accordingly. On its opposite side of the page 6 8, the tunnel 2 on the cross-section (width B and height H) of the manufactured fiber molded body. By appropriate dimensioning of the side walls 3, 4 and the ceiling 5 , the cross section of the tunnel 2 can easily be reduced to the cross section of the z. B. adjust the fiber molded body to be produced.
Vor der trichterförmig aufgeweiteten Seite 6 des Tunnels 2 ist ein Spritzkopf 9 angeordnet, der auf den Tunnel 2 gerichtet ist. Der Spritzkopf 9 ist mit einer handelsüblichen Spritzmaschine 10 verbunden, in der ein Gemisch aus keramischen Fasern, einem anorganischen Bindemittel in Wasser und Wasser hergestellt wird. Die Zumischung des Bindemittels in Wasser und des Wassers kann auch direkt im Spritzkopf 9 erfolgen. Der Spritzmaschine 10 werden gegebenenfalls auch Füllstoffe zugeführt. In front of the funnel-shaped expanded side 6 of the tunnel 2 , a spray head 9 is arranged, which is directed to the tunnel 2 . The spray head 9 is connected to a commercially available spraying machine 10 , in which a mixture of ceramic fibers, an inorganic binder in water and water is produced. The admixture of the binder in water and the water can also take place directly in the spray head 9 . Fillers may also be supplied to the spraying machine 10 .
Als keramische Fasern werden gekürzte, gehackte Fasern bis zu einer Länge von 25 mm verwendet, die überwiegend einen Durchmesser von 3 µm aufweisen. Die Fasern bestehen zu 47 Gew.-% aus Al2O3 und 53 Gew.-% SiO2 für Einsatztemperaturen bis 1260°C. Für höhere Einsatztemperaturen werden Fasern verwendet, die zu 95 Gew.-% Al2O3 und 5 Gew.-% SiO2 aufweisen.Shortened, chopped fibers up to a length of 25 mm are used as ceramic fibers, which predominantly have a diameter of 3 µm. The fibers consist of 47% by weight of Al 2 O 3 and 53% by weight of SiO 2 for operating temperatures up to 1260 ° C. For higher operating temperatures, fibers are used which have 95% by weight Al 2 O 3 and 5% by weight SiO 2 .
Als Bindemittel wird kolloidales SiO2 verwendet, das in handelsüblichen Zubereitungen zu 40% in 60% Wasser enthalten ist. Der Bindemittelanteil beträgt bis zu 20 Gew.-%, bezogen auf die Fasern, gegebenenfalls einschließlich eines Füllstoffes. Vorzugsweise wird ein Bindemittelanteil von 10 Gew.-% bis 15 Gew.-% verwendet.Colloidal SiO 2 is used as a binder, which is contained in commercial preparations to 40% in 60% water. The proportion of binder is up to 20% by weight, based on the fibers, optionally including a filler. A binder content of 10% by weight to 15% by weight is preferably used.
Als Füllstoffe eignen sich Al2O3 oder ZrO2. Für spezielle Einsatzfälle kann als Füllstoff auch Kohlenstaub verwendet werden, der unter exothermer Reaktion oxidiert, wenn auf ihn Hitze einwirkt. Es lassen sich auch als Füllstoffe unter dem Handelsnamen Novolake bekannte Kunststoffe verwenden, die beim reduzierenden Brennen ein Kohlenstoffgerüst im Faserformkörper bilden. Anorganische Fasern mit entsprechenden Eigenschaften lassen sich ebenso einsetzen.Al 2 O 3 or ZrO 2 are suitable as fillers. For special applications, coal dust can also be used as a filler, which oxidizes under an exothermic reaction when it is exposed to heat. It is also possible to use plastics known as fillers under the trade name Novolake, which form a carbon skeleton in the fiber molded body during reducing firing. Inorganic fibers with corresponding properties can also be used.
Der Anteil der Füllstoffe im Gemisch ist entsprechend den Einsatzbedingungen des Faserformkörpers in weiten Grenzen frei. So kann der Faserformkörper bis zu 90 Gew.-% Füllstoffe bezogen auf das Trockengewicht der Fasern enthalten. The proportion of fillers in the mixture is according to the Operating conditions of the fiber molded body within wide limits free. The fiber molded body can thus contain up to 90% by weight Fillers based on the dry weight of the fibers contain.
Die Dichte des zu fertigenden Faserformkörpers ist über die Faserlänge, den Bindemittelanteil, den Füllstoffanteil, den Förderdruck des Gemisches, der typisch 0,5 bar beträgt, und über die Geschwindigkeit des Förderbandes 1 einstellbar. Im Regelfall liegt die Dichte des Faserformkörpers als Leichtbaustein zwischen 300 und 500 kg/m3.The density of the fiber molded article to be produced can be set via the fiber length, the binder content, the filler content, the delivery pressure of the mixture, which is typically 0.5 bar, and the speed of the conveyor belt 1 . As a rule, the density of the fiber molded body as a lightweight building block is between 300 and 500 kg / m 3 .
Das beschriebene Gemisch wird vom Spritzkopf 9 in Richtung des Tunnels 2 auf das Förderband 1 gespritzt. Durch die Bewegung des Förderbands 1 in Richtung des Pfeiles P wird das Gemisch in die trichterförmig aufgeweitete Seite 6 des Tunnels 2 und in diesen selbst eingezogen, wobei die Spritzrichtung des Spritzkopfes 9 diese Bewegung unterstützt. Die trichterförmige Gestalt der Seite 6 führt zu einer Verdichtung des Gemisches in Richtung auf den Querschnitt B, H. Die Fasern sind im Gemisch regellos, ungerichtet gleichmäßig verteilt.The mixture described is sprayed onto the conveyor belt 1 by the spray head 9 in the direction of the tunnel 2 . Due to the movement of the conveyor belt 1 in the direction of the arrow P , the mixture is drawn into the funnel-shaped side 6 of the tunnel 2 and into the tunnel itself, the spraying direction of the spray head 9 supporting this movement. The funnel-shaped shape of the side 6 leads to a compression of the mixture in the direction of the cross section B, H. The fibers in the mixture are random, evenly distributed undirected.
Durch die Bewegung des Förderbandes 1 tritt an der offenen Seite 8 des Tunnels 2 ein formhaltiger Strang 11 des verdichteten Gemisches mit dem Querschnitt B, H kontinuierlich aus. Die Geschwindigkeit des Förderbandes 1 und die vom Spritzkopf 9 zugeführte Gemischmenge sind dabei so aufeinander abgestimmt, daß im Strang 11 keine Einbrüche des Querschnitts B, H entstehen. Durch die zwischen dem Strang 11 und den Seiten 3, 4 und der Decke 5 des Tunnels 2 entstehende Reibung werden die betreffenden Oberflächen des Strangs 11 geglättet. Die auf dem Förderband 1 aufliegende Oberfläche des Stranges 11 glättet sich unter dem Gewicht des Stranges 11. Due to the movement of the conveyor belt 1 , a dimensionally stable strand 11 of the compressed mixture with the cross section B, H emerges continuously on the open side 8 of the tunnel 2 . The speed of the conveyor belt 1 and the amount of mixture supplied by the spray head 9 are matched to one another in such a way that there are no drops in the cross section B, H in the strand 11 . The friction between the strand 11 and the sides 3, 4 and the ceiling 5 of the tunnel 2 causes the surfaces of the strand 11 in question to be smoothed. The surface of the strand 11 resting on the conveyor belt 1 smoothes out under the weight of the strand 11 .
Im Anschluß an das Förderband 1 wird ein Strangabschnitt 12 auf eine von mehreren Platten 13 geschoben. Die Platte 13 wird mit dem Strangabschnitt 12 durch einen Trockner 14 gefahren. Im Trockner 14 entstehen keine besonderen Abluftprobleme, da der Strang 11 bzw. die Strangabschnitte 12 kein organisches Bindemittel enthalten.Following the conveyor belt 1 , a strand section 12 is pushed onto one of several plates 13 . The plate 13 is moved with the strand section 12 through a dryer 14 . No particular exhaust air problems arise in the dryer 14 , since the strand 11 or the strand sections 12 contain no organic binder.
Nach dem Trockner 14 können die Strangabschnitte 12 in die Längen der z. B. zu fertigenden Faserformkörper geschnitten werden.After the dryer 14 , the strand sections 12 in the lengths of the z. B. to be produced fiber molded body.
Es ist auch möglich, die getrockneten Strangabschnitte 12 zuvor auf einen Tunnelofenwagen 15 zu setzen und sie in einem nicht näher dargestellten Tunnelofen zu brennen. Es lassen sich dadurch unter hohen Einsatztemperaturen auftretende Schwindungen der Faserformkörper vorwegnehmen.It is also possible to place the dried strand sections 12 beforehand on a tunnel kiln car 15 and to burn them in a tunnel kiln not shown in detail. As a result, shrinkage of the fiber molded bodies occurring under high operating temperatures can be anticipated.
Da die beschriebenen Vorrichtungen zur Herstellung des Faserformkörpers einfach sind, ist das Verfahren auch sehr schnell auf die Herstellung von Faserformkörpern unterschiedlicher Abmessungen, wobei die übliche Abmessung 64 mm x 114 mm × 230 mm beträgt, und unterschiedlicher Zusammensetzungen umstellbar.Since the described devices for producing the Molded fiber are simple, the process is also very quickly on the production of fiber moldings different dimensions, the usual dimension Is 64 mm x 114 mm x 230 mm, and different Configurable compositions.
Die hergestellten Faserformkörper sind auch bei Temperaturwechselbeanspruchungen insgesamt und auch in ihren bei einer Zustellung eines Raumes freiliegenden Oberfläche stabil.The molded fiber bodies are also at Temperature change stresses overall and also in their exposed surface of a room stable.
Claims (13)
- a) ein Ansatz in spritzfähiger Konsistenz verwendet wird,
- b) der Ansatz in eine Öffnung einer Tunnelform eingespritzt wird,
- c) eine Tunnelform verwendet wird, bei der wenigstens eine Wand als Förderband ausgebildet ist, und
- d) der eingespritzte und durch die Tunnelform zu einem im Querschnitt festgelegten Faserformkörper verformte Ansatz mittels des Förderbandes durch die Tunnelform befördert wird.
- a) a sprayable consistency approach is used,
- b) the approach is injected into an opening in a tunnel mold,
- c) a tunnel shape is used in which at least one wall is designed as a conveyor belt, and
- d) the injected and deformed by the tunnel shape to a cross-sectionally defined shaped fiber body is conveyed through the tunnel shape by means of the conveyor belt.
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FR2638736A1 (en) | 1990-05-11 |
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