WO1995024363A1 - Verfahren zur herstellung von mineralwolle-formkörpern - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for producing mineral wool moldings.
  • Mineral wool is preferably understood to mean rock wool but also glass wool.
  • the invention has for its object to provide a method by which new uses for mineral wool are opened up.
  • the object is achieved in that mineral fibers, which are mixed with binders in amounts of about 1 to 10% by mass in relation to the total mass, are crushed to lengths of a few millimeters in that these mineral fibers mixed with binders undergo a pelletizing process for formation of spherical or cylindrical pellets with dimensions of about 3 to 15 mm, and that the pellets are fed to further processing and hardening of the binder.
  • pellets obtained in this way are primarily suitable as bulk insulation for application to building ceilings, in the cavities of buildings or industrial plants, because their shape makes them extremely free-flowing, without any significant processing
  • Another preferred area of application for the pellets formed is that of the low-dust task in melting furnaces.
  • the pretreatment of the waste mineral wool and the pressing is associated with an extraordinarily large amount of material and labor and, above all, also with a great deal of mechanical engineering.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention consists in the fact that during the pelleting process mineral fiber masses with different amounts of binder are added one after the other. In this way it is possible to impart different strength properties to the pellets in the peripheral layers that form.
  • binders are added according to the invention. In many cases, it is therefore advantageous to add organic binders that harden as a binder by heat treatment.
  • the addition of the binder can be done in a manner known per se
  • the pelletizing process can be fed in succession
  • Mineral fiber masses can also be prepared separately and mixed with appropriate amounts of binder, for example by mixing.
  • pellets Another field of application of the pellets is opened up by adding hydraulically curing binders or finely dispersed binders, such as clay minerals, which stiffen by drying, as binders.
  • Water repellents such as mineral oils, are impregnated. This results in a particularly favorable weather resistance of the pellets.
  • a preferred production process is created in that the spherical pellets are formed in a pelletizing plate and the pelletizing plate is heated periodically after the pellet formation in order to harden the binder. It goes without saying that the pelletizing plate known per se for the production of other products in terms of material is brought into movements suitable for pelletizing.
  • spherical pellets are formed in a pelletizing plate and then placed in a second continuously heated pelletizing plate to harden the binder.
  • pellets which are not spherical but rather cylindrical a rotating drum which is inclined towards the outlet is advantageously used for this purpose.
  • the cylindrical pellets formed therein then have a diameter of approximately 3 to 9 mm, preferably 3 to 5 mm.
  • the further processing of the pellets can be facilitated by subjecting the pellets to a thermal treatment at the outlet of the drum in order to achieve pre-consolidation.
  • This pre-consolidation is expediently carried out initially only in the surface area in order to have an adhesive effect on what has not yet been fully cured Avoid binder. This also applies analogously to the spherical pellets. The pellets can then be transported more easily and sent for final processing.
  • the mineral fibers are comminuted to relatively short lengths, so that one can speak here of very fine fibers which, as described, are provided or impregnated with the various binders.
  • staple fibers preferably made of glass silk, cellulose, viscose, aramid, acrylonitrile or yarn sections of these staple fibers, are mixed or ground with these mineral fibers.
  • a compulsory mixer known per se can be used for this.
  • the lengths of the staple fibers added are advantageously chosen to be about 5 to 25 mm.
  • the proportion of staple fibers is expediently chosen to be about 5 to 25% by mass, based on the total mass.
  • the bulk density of the pellets can differ in the different areas of application. However, it has proven to be advantageous that the pelleting process is carried out until the pellets have a bulk density of approximately 150 to 230 kg / m 3 .
  • a particularly preferred field of application of the pellets is opened up in that the pellets are scattered in layers on at least one large surface of a mineral fiber mass flow provided with a binder, in particular a mineral fiber mat, and are connected to it under pressure.
  • the pellets are applied in a state in which the Binders in the pellets and in the mineral fiber mass flow are not cured and that the layers thus formed are fed together to a curing oven and the binders are cured.
  • the spherical or cylindrical pellets have been pre-consolidated by thermal treatment in the surface area, a coarse-pored and coarse-structured structure results
  • This end product which is in the form of a sheet or panel, is particularly suitable for attachment to the outer walls of buildings for their thermal and acoustic insulation. Due to the structure of the surface, mineral plasters and other coatings can be applied that penetrate deep into the surface. This results in better anchoring between the plasters or coatings on the one hand and the mineral fiber product on the other. Such is the case with the usual insulation surfaces
  • various pre-assembled insulating materials made of mineral fibers can be used, the mineral fibers essentially parallel to the large surfaces or obliquely to the large surfaces or also perpendicular to the large surfaces can run. Since these pre-assembled sheets or plates contain binders which, like the binders in the pellets, have not yet or at least not yet fully cured, the pellets can in any case be applied to the surfaces under pressure and fully cured under pressure in a curing oven effect of all binder components.
  • the risk of puncturing of insulation holders on the buildings in question is significantly reduced, so that the number of insulation holders and dowels per unit area can be reduced, even if the mat or plate applied to the outer wall of a building is subjected to particularly high loads, such as wind suction.
  • the surface reinforced in this way serves to better distribute point loads over the mass of the mineral wool insulation material underneath.

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Abstract

Mineralwolle-Formkörper und sonstige Mineralwolle-Produkte dienen im allgemeinen der Wärme- und Schalldämmung von Gebäuden, Industrieanlagen, Fernwärmeleitungen u.dgl. Um ein Verfahren zu schaffen, durch welches neue Einsatz- und Verwendungsmöglichkeiten für Mineralwolle erschlossen werden können, wird vorgeschlagen, daß Mineralfasern, die mit Bindemitteln in Mengen von etwa 1 bis 10 Masse-% in bezug auf die Gesamtmasse versetzt sind, auf Längen von einigen Millimetern zerkleinert werden, daß diese mit Bindemitteln versetzten Mineralfasern einem Pelletiervorgang zur Bildung von kugel- oder zylinderförmigen Pellets mit Abmessungen von etwa 3 bis 15 mm unterworfen werden und daß die Pellets einer Weiterverarbeitung und Aushärtung des Bindemittels zugeführt werden.

Description

Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle-Formkörpern
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle-Formkörpern. Unter Mineral¬ wolle wird bevorzugt Steinwolle aber auch Glaswolle verstanden.
Es ist bereits eine außerordentlich große Anzahl von Mineralwolle-Produkten und auch Formkörpern bekannt und auf dem Markt, deren Gestaltungsweise bzw. Aufbau dem jeweiligen Einsatzgebiet angepaßt ist. Die meisten bekannten Mineralwolle-Produkte dienen der Wärme- und Schalldämmung von Gebäuden, Industrieanlagen, Fernwärmeleitungen und dergleichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, durch welches neue Einsatz- und Verwendungsmög¬ lichkeiten für Mineralwolle erschlossen werden.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mineralfasern, die mit Bindemitteln in Mengen von etwa 1 bis 10 Masse-% in bezug auf die Gesamtmasse versetzt sind, auf Längen von einigen Millimetern zerkleinert werden, daß diese mit Bindemitteln versetzten Mineralfasern einem Pelletiervorgang zur Bildung von kugel- oder zylinderförmigen Pellets mit Abmessungen von etwa 3 bis 15 mm unterworfen werden, und daß die Pellets einer Weiterver¬ arbeitung und Aushärtung des Bindemittels zugeführt werden.
Die so gewonnenen Pellets eignen sich vornehmlich als Schüttdämmung für das Aufbringen auf Gebäudedecken, in Hohlräumen von Gebäuden oder Industrieanlagen, da sie aufgrund ihrer Formgestaltung hervorragend rieselfähig sind, ohne daß sich bei der Verarbeitung ein nennenswerter
ORIGINALUNTERLAGEN Abrieb ergibt. Gerade in bezug auf die Verarbeitung der Pellets auf der Baustelle ergeben sich erhebliche Vorteile, insbesondere Arbeitserleichterungen verglichen mit einem bereits bekannten Verfahren, wonach lose Mineralwolleflocken mittels spezieller Gebläseeinrichtungen in Hohlräume eingeblasen werden können.
Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsgebiet für die gebildeten Pellets ist das der staubarmen Aufgabe in Schmelzöfen. Bei der Herstellung von Mineralwolleprodukten fallen nicht unerhebliche Anteile an Abfall an. Dieser Abfall kann nicht ohne weiteres in einen Schmelzofen eingegeben werden, um das Material der Wiedergewinnung zuzuführen, weil schichtweise aufgegebene lose Mineralwolle den Durchgang der Abgase im Schmelzofen so stark behindern würde, daß der Schmelzofen nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten könnte. Bekannt ist, Abfall-Mineralwolle zu Briketts zu pressen und dann in dieser Form aufzugeben. Das Vorbehandeln der Abfall-Mineralwolle und das Verpressen ist aber mit außerordentlich großem Material- und Arbeitsauf¬ wand und vor allem auch mit einem großen maschinentechnischen Aufwand verbunden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß beim Pelletiervorgang zeitlich nacheinander Mineralfasermassen mit unterschiedlichem Gehalt an Bindemittelmengen aufgegeben werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Pellets in den sich bildenden Umfangsschichten unterschiedliche Festig- keitseigenschaften zu verleihen.
In diesem Zusammenhang wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß beim Pelletiervorgang zuerst Mineralfasermassen nahezu ohne oder mit geringem Gehalt an Bindemittel und anschließend Mineralfasermassen mit höherem Gehalt an Bindemittel zugegeben werden, derart, daß Pellets gebildet werden, deren Kern im wesentlichen aus mechanisch verhakten Mineralfasern und deren Mantel aus Mineralfasern mit angereichertem Bindemittel bestehen. Auf diese Weise ergibt sich der Vorteil, daß die Mantelschicht eine große Druckfestigkeit erhält, daß aber gleichzeitig ein erheblicher Anteil an Bindemittel eingespart werden kann. Außerdem bieten gerade diese Pellets sehr günstige Wärmedämmeigenschaften.
Je nach Einsatzgebiet der Pellets werden erfindungsgemäß unterschiedliche Bindemittel zugesetzt. So ist es in vielen Fällen von Vorteil, daß als Bindemittel durch Wärmebehandlung aushärtende organische Bindemittel zugesetzt werden.
Das Zusetzen des Bindemittels kann in an sich bekannter
Weise unmittelbar nach der Herstellung der Mineralfasern in an sich bekannter Weise erfolgen. Insbesondere dann, wenn die Pellets in den Umfangsschichten unterschiedliche Bindemittelmengen aufweisen sollen, können die dem Pelletiervorgang nacheinander zugeführten
Mineralfasermassen auch separat aufbereitet und mit entsprechenden Bindemittelmengen zum Beispiel durch Untermischen versetzt werden.
Ein anderes Einsatzgebiet der Pellets wird dadurch erschlossen, daß als Bindemittel bei Raumtemperatur hydraulisch aushärtende Bindemittel oder feindisperse, durch Trocknung aussteifende Bindemittel, wie Tonmineralien, zugesetzt werden.
Um die Festigkeit der Pellets im gewünschten Fall weiter zu verbessern, ist es von Vorteil, daß weitere den Zusammen¬ halt der Mineralfasern oder deren Haftung untereinander erhöhende Zusätze, wie Stärkebinder, Methylcellulose, Ethylenglykol oder Alginate, zugesetzt werden. Diese vorgenannten Zusätze können allein oder in Kombination miteinander Verwendung finden. Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß die den Kern der Pellets bildenden Mineralfasern mit
Hydrophobiermitteln, wie Mineralölen, imprägniert werden. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders günstige Witterungsbeständigkeit der Pellets.
Ein bevorzugtes Herstellungsverfahren wird dadurch geschaffen, daß die kugelförmigen Pellets in einem Pelletierteller gebildet werden und der Pelletierteller periodisch jeweils nach der Pelletsbildung zur Aushärtung des Bindemittels beheizt wird. Es versteht sich, daß der an sich zur Herstellung materialmäßig anderer Produkte bekannte Pelletierteller in für das Pelletieren geeignete Bewegungen gebracht wird.
Eine Alternative des Herstellungsverfahresn besteht darin, daß die kugelförmigen Pellets in einem Pelletierteller gebildet und anschließend einem zweiten kontinuierlich beheizten Pelletierteller zur Aushärtung des Bindemittels aufgegeben werden.
Wenn man nicht kugelförmige, sondern etwa zylinderförmige Pellets zu erhalten wünscht, wird dazu vorteilhafterweise eine rotierende Trommel verwendet, die zum Auslauf hin geneigt ist. Die darin gebildeten zylinderförmigen Pellets erhalten dann einen Durchmesser von etwa 3 bis 9 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm.
Die Weiterverarbeitung der Pellets kann dadurch erleichtert werden, daß die Pellets am Ausgang der Trommel zur Erzielung einer Vorverfestigung einer thermischen Behandlung unterworfen werden.
Diese Vorverfestigung erfolgt zweckmäßigerweise zunächst nur in dem Oberflächenbereich, um eine klebende Wirkung des im übrigen noch nicht vollständig ausgehärteten Bindemittels zu vermeiden. Dies gilt sinngemäß auch für die kugelförmigen Pellets. Die Pellets können dann einfacher weitertransportiert und der endgültigen Weiterverarbeitung zugeführt werden.
Wie oben bereits ausgeführt wurde, werden die Mineralfasern auf verhältnismäßig kurze Längen zerkleinert, so daß man hier auch von Feinstfasern sprechen kann, die wie beschrieben mit den verschiedenen Bindemitteln versehen bzw. imprägniert sind. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden mit diesen Mineralfasern Stapelfasern, vorzugsweise aus Glasseide, Zellulose, Viskose, Aramid, Acrylnitril oder Garnabschnitte dieser Stapelfasern, vermischt oder zerrieben. Hierzu kann man einen an sich bekannten Zwangsmischer verwenden. Die Längen der zugegebenen Stapelfasern wird vorteilhafterweise zu etwa 5 bis 25 mm gewählt. Der Anteil der Stapelfasern wird dabei zweckmäßig zu etwa 5 bis 25 Masse-% bezogen auf die Gesamtmasse gewählt. Nach dem Vermischen bzw. Zerreiben der Stapelfasern mit den Mineralfasern erfolgt dann anschließend der oben beschriebene Pelletiervorgang.
Die Rohdichte der Pellets kann in den verschiedenen Anwendungsbereichen unterschiedlich sein. Es hat sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, daß der Pelletiervorgang solange durchgeführt wird, bis die Pellets eine Rohdichte von etwa 150 bis 230 kg/m3 aufweisen.
Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet der Pellets wird dadurch erschlossen, daß die Pellets schichtweise gestreut auf mindestens eine große Oberfläche eines mit Bindemittel versehenen Mineralfasermassestromes, insbesondere einer Mineralfasermatte, aufgebracht und unter Druck mit dieser verbunden werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß das Aufbringen der Pellets in einem Zustand erfolgt, in welchem die Bindemittel in den Pellets und in den Mineralfasermasse- strom nicht ausgehärtet sind und daß die so gebildeten Schichten gemeinsam einem Härteofen zugeführt und die Bindemittel ausgehärtet werden. Auf diese Weise ergibt sich ein Mineralwolle-Produkt, welches eine hochverdichtete Oberfläche auf der Ober- und/oder Unterseite aufweist. Insbesondere dann, wenn die kugelförmigen oder zylinderför igen Pellets durch thermische Behandlung im Oberflächenbereich eine Vorverfestigung erhalten haben, stellt sich eine grobporige und grobstrukturierte
Oberfläche der so zusammengesetzten Mineralfaserbahn ein. Dieses bahn-oder auch plattenformige Endprodukt eignet sich besonders für die Anbringung an Außenwänden von Gebäuden zu deren Wärme- und Schalldämmung. Aufgrund der Struktur der Oberfläche können beispielsweise mineralische Putze und andere Beschichtungen aufgebracht werden, die in die Oberfläche tief eindringen. Es ergibt sich also eine bessere Verankerung zwischen den Putzen bzw. Beschichtungen einerseits und dem Mineralfaserprodukt andererseits. Bei bisher üblichen Dämmstoffoberflächen ist ein solches
Eindringen und Verankern nicht möglich, weil diese für die Putze bzw. Beschichtungen als Feinstfilter wirken.
Für den Mineralfasermassestrom in Form von Bahnen oder auch Platten, auf die die Pellets aufgebracht werden, kann man verschiedene vorkonfektionierte Dämmstoffe aus Mineralfasern verwenden, wobei die Mineralfasern im wesentlichen parallel zu den großen Oberflächen oder schräg zu den großen Oberflächen oder auch senkrecht zu den großen Oberflächen verlaufen können. Da diese vorkonfektionierten Bahnen oder Platten Bindemittel enthalten, die ebenso wie die Bindemittel in den Pellets noch nicht oder jedenfalls noch nicht vollständig ausgehärtet sind, kann man die Pellets auf jeden Fall unter Druck auf die Oberflächen aufbringen und unter Druck in einem Härteofen gemeinsam das vollständige Aushärten aller Bindemittelbestandteile bewirken. Auch bei der Verwendung von Pellets, bei denen die Mineralfasern wie beschrieben mit Stapelfasern vermischt oder zerrieben werden, ist das Ziel, eine rauh strukturierte Oberfläche des bahn- oder plattenförmigen Endproduktes nach dem Ausgang aus dem Härteofen zu erzielen, so daß Putze und Beschichtungen auf der Oberfläche besser haften. Es ergibt sich dabei aber der weitere Vorteil, daß die zugesetzten Stapelfasern in den Pellets eine Armierung darstellen. Dadurch wird die
Durchstoßgefahr von Dämmstoffhaltern an den betreffenden Gebäuden wesentlich verringert, so daß die Anzahl der Dämmstoffhalter und Dübel pro Flächeneinheit verringert werden kann, selbst wenn die auf der Außenwand eines Gebäudes aufgebrachte Matte oder Platte besonders hohen Beanspruchungen, wie Windsog, ausgesetzt ist. Außerdem dient die auf diese Weise armierte Oberfläche einer besseren Verteilung von Punktlasten über die Masse des darunterliegnden Mineralwolle-Dämmstoffs.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Mineralwolle- Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß Mineralfasern, die mit Bindemitteln in Mengen von etwa 1 bis 10 Masse-% in bezug auf die Gesamtmasse versetzt sind, auf Längen von einigen Millimetern zerkleinert werden, daß diese mit Bindemitteln versetzten Mineral¬ fasern einem Pelletiervorgang zur Bildung von kugel- oder Zylinderförmigen Pellets mit Abmessungen von etwa 3 bis 15 mm unterworfen werden, und daß die Pellets einer Weiterverarbeitung und Aushärtung des Bindemittels zugeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Pelletiervorgang zeitlich nacheinander
Mineralfasermassen mit unterschiedlichem Gehalt an Bindemittelmengen aufgegeben werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Pelletiervorgang zuerst Mineralfasermassen nahezu ohne oder mit geringem Gehalt an Bindemittel und anschließend Mineralfasermassen mit höherem Gehalt an Bindemittel zugegeben werden, derart, daß Pellets gebildet werden, deren Kern im wesentlichen aus mechanisch verhakten Mineralfasern und deren Mantel aus Mineralfasern mit angereichertem Bindemittel bestehen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel durch Wärmebehandlung aushärtende organische Bindemittel zugesetzt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel bei Raumtemperatur hydraulisch aushärtende Bindemittel oder feindisperse, durch Trocknung aussteifende Bindemittel, wie Tonmineralien, zugesetzt werden.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß weitere den Zusammenhalt der Mineralfasern oder deren Haftung untereinander erhöhende Zusätze, wie Stärkebinder, Methylcellulose, Ethylenglykol oder Alginate, zugesetzt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kern der Pellets bildenden Mineralfasern mit Hydrophobiermitteln, wie Mineralölen, imprägniert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Pellets in einem Pelletierteller gebildet werden und der
Pelletierteller periodisch jeweils nach der Pellets¬ bildung zur Aushärtung des Bindemittels beheizt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelförmigen Pellets in einem Pelletierteller gebildet und anschließend einem zweiten kontinuierlich beheizten Pelletierteller zur Aushärtung des Bindemittels aufgegeben werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zylinderförmigen Pellets in einer rotierenden Trommel, die zum Auslauf hin geneigt ist, bis zu Durchmessern von etwa 3 bis 9 mm, vorzugsweise 3 bis 5 mm gebildet werdern.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets am Ausgang der Trommel zur Erzielung einer Vorverfestigung einer thermischen Behandlung unterworfen werden.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Mineralfasern
Stapelfasern, vorzugsweise aus Glasseide, Zellulose, Viskose, Aramid, Acrylnitril oder Garnabschnitte dieser Stapelfasern, vermischt oder zerrieben werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Längen der zugegebenen Stapelfasern zu etwa 5 bis 25 mm gewählt sind.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Stapelfasern zu etwa 5 bis 25 Masse-% bezogen auf die Gesamtmasse gewählt ist.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pelletiervorgang solange durchgeführt wird, bis die Pellets eine Rohdichte von etwa 150 bis 230 kg/m3 aufweisen.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pellets schichtweise gestreut auf mindestens eine große Oberfläche eines mit Bindemittel versehenen Mineralfasermassestromes, insbesondere einer Mineralfasermatte, aufgebracht und unter Druck mit dieser verbunden werden.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichet, daß das Aufbringen der Pellets in einem Zustand erfolgt, in welchem die Bindemittel in den Pellets und in den Mineralfasermassestrom nicht ausgehärtet sind und daß die so gebildeten Schichten gemeinsam einem Härteofen zugeführt und die Bindemittel ausgehärtet werden.
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