Verfahren zur Herstellung flacher Gegenstände durch Formgebung von anorganischen Fasern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von flachen Gegenständen, insbesondere Platten und Tafeln, durch Formung von anorganischen Fasern .aus einer diese enthaltenden wässrigen Suspension und an- schliessendes Trocknen des geformten Erzeugnisses un ter Anwesenheit von stärkehaltigem Material als Binder. Hierbei ist es bekannt, Stärke als Binder zu verwenden und diese in gelatinierter Form .der Suspension zuzuse@t- zen.
Die Zugabe der Stärke in dieser Form ist jedoch sehr nachteilig. Die faserigen Erzeugnisse, die hier in Betracht kommen, werden .im .allgemeinen derart herge stellt, dass aus .der Fasersuspension zuerst eine soge nannte Nassplatte gebildet wird, welche die Stärke in gelöster Form enthält. Anschliessend wird die Nass- platte entwässert und mit Hitze behandelt, um die be absichtigte Verfestigung .des geformten Fasergegenstan des zu erreichen. Bei der Bildung der Nassplatte und ihrer Entwässerung wird ein Teil der gelatinierten Stärke mit dem Rückwasser weggeschwemmt und gibt Anlass zu Verstopfungen in Rohrleitungen und Ventilen sowie zur Schleimbildung und Fäulnis.
Auch wird durch den Abgang von Stärke mit dem Rückwasser der Bin derverbrauch grösser, als es sonst für eine bestimmte Binderwirkung notwendig ist. Ausserdem werden bei der Anwendung von gelatinierter Stärke leicht Blasen an den Fasern gebildet, die zur unvollkommenen Benäs- sung führen und beim Erhitzen den Zusammenhang be einträchtigen.
Es wurde nunmehr erkannt, dass diese Nachteile verringert oder beseitigt werden können, wenn der Bin der in nichtgelatinierter Form der Suspension zugesetzt wird. Vielmehr kann die Stärke entweder als gereinigtes Produkt oder in Form .eines stärkehaltigen Materials, wie z. B. in Form von fein gemahlenen Kartoffeln oder von fein gemahlenem Mais, zugesetzt werden. In Wasser oder einer anderen wässrigen Flüssigkeit verteilt sich die Stärke in Form von Körnchen, die an der Oberfläche der Mineralfasern haften.
Beim anschliessenden Erhit zen fliessen die Körnchen zu den Kreuzungspunkten der verschiedenen Fasern ab, so .dass die Stärke beim Gela tinieren eine ausserordentlich feste Verbindung zwi schen :den Fasern bildet. Es wurde auch gefunden, dass der Gehalt an Stärke in der Suspension so bemessen werden kann, dass in dem bei dem Formvorgang anfal lenden Rückwasser keine oder nur ein geringer Anteil an Stärke enthalten ist.
Der Verbrauch an Stärke kann hierdurch verringert werden, wobei ausserdem Störun gen, wie sie sonst bei Anwesenheit von Stärke in dem Rückwasser auftreten, vermieden werden. Ausserdem zeigen die mit Stärke in dieser Form hergestellten Ge genstände bessere Eigenschaften als diejenigen, die mit vorher gelatinierter Stärke hergestellt werden.
Auf der Grundlage der vorstehenden Erkenntnisse ist .das eingangs erwähnte Verfahren erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass das stärkehaltige Material der Suspension ganz oder praktisch in nichtgelatinierter Form zugegeben wird:, worauf das Trocknen bei einer Temperatur durchgeführt wird, die hoch genug ist, um die Stärke zum Gelatinieren zu bringen.
Bei :den folgenden Ausführungen wird angenommen, dass homogen gestaltete Gegenstände, .d. h. Gegenstände erzeugt werden sollen, bei denen die Fasern gleichmäs- sig in .dem fertigen Gegenstand verteilt sind. Es steht jedoch nichts im Wege, auch heterogen gestaltete Ge genstände, z. B. Platten oder Tafeln, herzustellen, bei :denen die Oberflächenschicht oder -schichten dichter :gestaltet sind, um z. B. den Gegenstand bemalen zu kön nen.
Dies kann in der Weise erreicht werden, dass der aus der Fasersuspension hergestellten Nassplatte eine Schicht aus feineren und/oider kürzeren Fasern zugefügt wird. Dabei können die Fasern dieser zweiten Schicht von den Fasern der Hauptschicht materiell verschieden sein, z.
B. kann .die untenliegende Hauptschicht Fasern aus Mineralwolle und die Deckschicht aus gemahlenen Asbestfasern mit oder ohne Zusatz eines Pigmentes oder eines oder mehrerer anderer Stoffe enthalten. Vorzugs weise wird auch der Deck- oder Oberflächenschicht der Binder in Form von nichtgelatinierter Stärke zugegeben. Ein sehr befriedigendes Erzeugnis erhält man, wenn in diesem Fall auch der unten liegenden Hauptmasse der Binder als nichtgelatinierte Stärke zugegeben ist.
Jedoch steht nichts im Wege, die unten liegende Hauptmasse mittels .eines anderen Binders zu verfestigen. In anderen Fällen ist es als zweckmässig befunden worden, die un ten liegende Masse aus organischen Fasern, z. B. aus Zellulosefasern oder ähnlichen Fasern, herzustellen. Hierzu wird zuerst eine Nassplatte aus organischen Fasern gebildet und dann eine Oberschicht aus anorga nischen Fasern geformt, die aus der Fasersuspension und nichtgelatinierter Stärke besteht.
Gegenstände, die mit einer Oberschicht aus feineren und/oder kürzeren Fasern mit einem der Suspension in nichtgelatinierter Form zugegebenen Stärkezusatz überzogen sind, besit zen ein besseres Aussehen, bessere Eigenschaften hin sichtlich des Bemalens oder Bedruckens sowie der Lichtreflexion und sind beständiger gegen Fett.
Es muss besonders bemerkt werden, dass bei der Herstellung von Platten aus Holzfasern (Wandplatten) u. a. eine erhebli che Verbesserung hinsichtlich der Möglichkeit des Be- malens erreicht wird, wenn bei der Bildung der Nass- platte in einer Nassmaschine eine Lage aus feinen und/ oder kurzen anorganischen Fasern (Asbest)
aus einer Suspension der Fasern und nichtgelatinierter Stärke an gewendet wird. Eine weitere Verbesserung der Eigen schaften kann durch starkes Zermahlen der Fasern er reicht werden.
Als Beispiele für anorganische Fasern können ge nannt werden: Glaswolle, Schlackenwolle, Diabai- oder Basaltwolle und Asbestfasern. Beispiele von organi schen Fasern, die in Kombination mit .den anorgani schen Fasern angewendet werden können, sind ausser Holzfasern Sägespäne oder -mehl und Holzspäne.
Es ist nicht notwendig, Stärke allein als Binder an zuwenden. Vielmehr können in Kombination mit Stärke auch andere Binder verwendet werden, wie z. B. Harz säuren, Harzpech, Kolophonium, Tallöl, Produkte von Leinöl, Sojabohnenöl, Bluteiweissstoffe, Phenolharz, Harnstoff und Melaminharz.
Die Stärkekörnchen haben zweckmässig Grössen im Bereich von 0,5 bis 160 ,u, je nach ihrem Ursprung. Der Stärkegehalt der wässrigen Fasersuspension kann in einem grossen Bereich .schwanken. Im allgemeinen wer den 0,5 bis 10 Prozent Stärke, bezogen auf das Gewicht der Fasern, verwendet.
Vorzugsweise wird jedoch ein Stärkegehalt im Bereich von 2 bis 8 Prozent, bezogen auf das Fasergewicht, verwendet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht -darin, dass infolge der Anwen dung von nichtgelatinierter Stärke als Zusatz zu der Fasersuspension keine störende Zunahme .der Viskosität eintritt.
Ausser nichtgelatinierter Stärke kann die Fasersu spension noch andere Zusätze enthalten. So können etwa 10 bis 15 Prozent organischer Fasern oder anorga- nischer Füllstoffe oder eine Mischung derselben zuge setzt werden. Gewöhnlich werden 3 bis 8 Prozent ge mahlener Fasern zugefügt. Weiterhin können der Faser suspension hydrophobe bzw. wasserabweisende Mittel zugesetzt werden. Diese sollen in fein verteilter Form angewendet werden und einen Schmelzpunkt von über 100 C haben.
Das wasserabweisende Mittel wird meist in einer Menge von weniger als 1 % angewendet. Bei- spiele hierfür sind Zink- und Kupferstearate, die zu gleich Pilz und Bakterien abtötende Wirkung haben, so dass die Stärke vor Zersetzung geschützt ist.
Es wurde auch gefunden, d ss ein Zusatz von Alaun oder anderen sauer reagierenden Stoffen, wie z. B. Schwefelsäure, Phosphorsäure und die Ammoniumsalze davon, befrie digende wasserabweisende Eigenschaften ergibt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung wird eine Nassplatte aus einer wässrigen Fasersuspension hergestellt, in der die Kon zentration unter derjenigen gehalten wird, die bei der Bildung von Nassplatten aus Holzfasern üblich ist.
Bei diesem Vorgang ist es allgemeine Praxis eine Faserkon- zentration in der Suspension von etwa 1,5 bis 2,5 % an- zuwenden. Wenn eine solche Konzentration bei der Herstellung von Platten aus Mineralfasern gewählt wird, so wurde festgestellt,
dass in mehreren Fällen die Bin- ,dung in der Oberflächenschicht in höherem Masse als erwünscht verschlechtert wird.
Es hat ,sich gezeigt, ;dass bei einer geringen Herab setzung des Fasergehaltes in der Suspension gegenüber dem vorstehenden Konzentrationsbereich die Konzen tration der nichtgelatinierten Stärke an der Oberfläche der Nassplatte grösser wird,
so dass beim anschliessen- den Gelatinieren und. Trocknen des Produktes dort eine stärkere Bindung der Fasern erreicht wird als beim Arbeiten mit ;dem höheren Konzentrationsbereich. Hier durch wird die Schwächung der Oberflächenschicht der Platte, die sonst eintreten würde, vermieden.
Die Wir kung wird noch betonter, wenn ein Gehalt unter etwa 1,0 % gewählt wird. Dagegen ist keine weitere Verbesse- rung zu erwarten, wenn ein Gehalt von unter etwa 0,
4 % angewendet wird. Brei einem Fasergehalt im Bereich zwischen etwa 0,4 und 1 % wird .die zusätzliche Wirkung erreicht, dass feinere und kürzere Fasern in der Oberflä che der Nassplatte angereichert werden, so dass die Oberflächenschicht des fertigen Erzeugnisses weiter ver- bessert wird.
Diese Wirkung wird noch gesteigert, wenn der Fasersuspension ein zusätzlicher Anteil von feineren Fasern zugegeben wird, wie sie beim Zermahlen des für die Bildung .der Nassplatte verwendeten Fasermateriales erreicht werden.
Wie bereits erwähnt, werden Mineralfaserplatten fast überall derart hergestellt, dass zuerst eine Nassplatte hergestellt und diese ,dann zudem endgültigen Erzeugnis getrocknet wird. Das Trocknen kann entweder ohne Druck, z. B. in einem rotierenden Trockner, durchge führt werden, wenn eine poröse Platte oder Tafel (mit geringem Raumgewicht) hergestellt werden soll, oder unter Anwendung von Druck in einer Plattenpresse, wenn eine hart oder halbharte Platte oder Tafel erzeugt werden soll.
Jedoch hat es sich gezeigt, dass ein unzu- längliches Erzeugmsentsteht, wenn das zur Herstellung von Hartplatten aus, Holzfasern übliche Verfahren auf Mineralfasern angewendet wird. Auf .diese Weise herge- stellte harte Platten aus Mineralfasern haben trotz hohen Raumgewichtes eine geringere Festigkeit.
Das ist jedoch darauf zurückzuführen, dass derartige Platten aus Fasersplittern ,aufgebaut sind. Diese werden dadurch gebildet,RTI ID="0002.0204" WI="7" HE="4" LX="1288" LY="2274"> idass Mineralfasern im Gegensatz zu Holzfasern leicht brechen und beim Trocknen in einer Plattenpresse tatsächlich zerbrochen werden. Das hohe Raumgewicht und,die niedrige Festigkeit sind von diesen 'Umständen abhängig.
Es hat sich auch gezeigt, dass der Druck, der zum Brechen der Fasern erforderlich ist, im folgenden der Brechdruck genannt, für die verschiedenen Arten von Mineralfaserplatten spezifisch ist, dass sie aber alle ge- meinsam haben, dass das Zerbrechen in einem sehr be grenzten Druckintervall erfolgt. Das Zerbrechen kann etwas verschoben werden, wenn das Filtern der Nass- platte auf einem besseren oder schlechteren Wege durchgeführt wird.
Als Beispiel für den Bereich, in dem die Wirkung des Brechdruckes beginnt, wird darauf ver wiesen, dass Nassplatten bei 6 bis 8 kg/cm2 dem Bre chen ausgesetzt sind.
Wenn eine Mineralfaserplatte in Wandplattengerä- ten für Hartplatten hergestellt wird, soll der angewen dete Druck ,den Brechdruck nicht übersteigen. Wenn dies befolgt wird, so ergeben sich Platten, die den Hart holzfaserplatten entsprechende Eigenschaften und damit die Eigenschaften haben, die auch für eine Platte aus Mineralfasern gefordert werden.
Je nach der Art von Fasern und der Filterung der selben, werden Platten von verschiedenem Raumgewicht erzeugt, wenn ein Trockendruck angewendet wird, der niedriger als der Brechdruck ist. Im allgemeinen kann festgestellt werden, dass das Raumgewicht von Mineral faserplatten, die bei den Brechdruck übersteigenden Drücken getrocknet werden, über 1,2 kg/cm2 beträgt, während das Raumgewicht von Mineralfaserplatten, die bei unter dem Brechdruck liegenden Drücken getrocknet beträgt.
Diese Raumgewichte schliessen nicht die Erhö hung des Raumgewichtes ein, die sich ergibt, wenn in der Mineralfaserplatte Füllstoffe verschiedener Art, z. B. Kaoline, Pigmente, enthalten sind. Der Brechdruck kann für jede Art von Fasern oder von Mischungen ver schiedener Faserarten durch Darstellung des Raumge wichtes gegenüber dem Trockendruck in einem Dia gramm bestimmt werden.
Es ist nicht notwendig, den Trockenvorgang bei Drücken durchzuführen, die etwas unter dem Brech- druck liegen. Andererseits sind aber hiermit gewisse Vorteile verbunden, insofern als die Wärmeübertragung auf die Platte wirksamer ist und mehr Wasser ausge presst wird.
Da die Nassplatte bei Drücken unter dem Brech druck bis zu einem gewissen Grad elastisch ist, kann das Raumgewicht der fertigen Mineralfaserplatte etwas ver ringert werden. Hierzu wird zunächst zur Entwässerung ein Druck angewendet, der dem Brechdruck nahe kommt, aber unter diesem liegt, worauf das Trocknen bei einem geringeren Druck durchgeführt wird.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Er findung beträgt die Faserkonzentration der wässrigen Suspension zwischen 0,4 und 1,0 Prozent.
Method for producing flat objects by shaping inorganic fibers The invention relates to a method for producing flat objects, in particular plates and panels, by shaping inorganic fibers from an aqueous suspension containing them and then drying the shaped product in the presence of starchy material as a binder. It is known to use starch as a binder and to add this in gelatinized form to the suspension.
However, the addition of the starch in this form is very disadvantageous. The fibrous products that come into consideration here are generally manufactured in such a way that a so-called wet plate is first formed from the fiber suspension, which contains the starch in dissolved form. The wet panel is then dewatered and treated with heat in order to achieve the intended consolidation of the molded fiber object. During the formation of the wet plate and its drainage, part of the gelatinized starch is washed away with the backwater and gives rise to blockages in pipelines and valves as well as slime formation and rot.
Due to the departure of starch with the backwater, the bin consumption is greater than is otherwise necessary for a certain binding effect. In addition, when using gelatinized starch, bubbles are easily formed on the fibers, which lead to imperfect wetting and impair the relationship when heated.
It has now been recognized that these disadvantages can be reduced or eliminated if the bin is added to the suspension in non-gelatinized form. Rather, the starch can be either as a purified product or in the form of a starchy material, such as. B. in the form of finely ground potatoes or of finely ground corn, can be added. In water or another aqueous liquid, the starch distributes itself in the form of granules that adhere to the surface of the mineral fibers.
During the subsequent heating, the granules flow off to the intersection points of the various fibers, so that the starch forms an extraordinarily strong bond between the fibers during gelatinization. It has also been found that the starch content in the suspension can be measured in such a way that the return water produced during the molding process does not contain any or only a small amount of starch.
The consumption of starch can be reduced as a result, in addition to which disturbances, which otherwise occur when starch is present in the backwater, are avoided. In addition, the objects made with starch in this form show better properties than those made with previously gelatinized starch.
On the basis of the above findings, the method mentioned at the outset is characterized according to the invention in that the starch-containing material is added completely or practically in non-gelatinized form to the suspension: whereupon drying is carried out at a temperature high enough to produce the starch Bring gelatinization.
In: the following statements assume that homogeneously designed objects, .d. H. Objects are to be produced in which the fibers are evenly distributed in the finished object. However, nothing stands in the way, even heterogeneously designed Ge objects, z. B. panels or panels, in which: the surface layer or layers are designed to be denser, in order to e.g. B. to be able to paint the object.
This can be achieved in such a way that a layer of finer and / or shorter fibers is added to the wet plate produced from the fiber suspension. The fibers of this second layer can be materially different from the fibers of the main layer, e.g.
B. The underlying main layer can contain fibers made of mineral wool and the top layer made of ground asbestos fibers with or without the addition of a pigment or one or more other substances. The binder in the form of non-gelatinized starch is preferably also added to the cover or surface layer. A very satisfactory product is obtained if, in this case, the binder is also added as non-gelatinized starch to the main mass below.
However, nothing stands in the way of consolidating the main mass below using another binder. In other cases, it has been found useful, the un th underlying mass of organic fibers, such. B. from cellulose fibers or similar fibers. For this purpose, a wet plate is first formed from organic fibers and then a top layer is formed from inorganic fibers, which consists of the fiber suspension and non-gelatinized starch.
Objects that are covered with a top layer of finer and / or shorter fibers with a starch additive added to the suspension in non-gelatinized form, have a better appearance, better properties in terms of painting or printing and light reflection and are more resistant to fat.
It is particularly important to note that when making panels from wood fibers (wall panels), etc. a. a considerable improvement in the possibility of painting is achieved if a layer of fine and / or short inorganic fibers (asbestos) is used when the wet panel is formed in a wet machine
from a suspension of the fibers and non-gelatinized starch is applied. A further improvement in the properties can be achieved by vigorously grinding the fibers.
Examples of inorganic fibers include: glass wool, slag wool, diabai or basalt wool and asbestos fibers. Examples of organic fibers that can be used in combination with the inorganic fibers are, in addition to wood fibers, sawdust or sawdust and wood chips.
It is not necessary to use starch alone as a binder. Rather, other binders can be used in combination with starch, such as. B. resin acids, resin pitch, rosin, tall oil, products of linseed oil, soybean oil, blood proteins, phenolic resin, urea and melamine resin.
The starch granules suitably have sizes in the range from 0.5 to 160 µ, depending on their origin. The starch content of the aqueous fiber suspension can vary over a wide range. Generally, whoever used the 0.5 to 10 percent starch based on the weight of the fibers.
Preferably, however, a starch content in the range from 2 to 8 percent based on the weight of the fiber is used. Another advantage of the invention is that, as a result of the use of non-gelatinized starch as an additive to the fiber suspension, no disruptive increase in viscosity occurs.
In addition to non-gelatinized starch, the fiber suspension can contain other additives. About 10 to 15 percent organic fibers or inorganic fillers or a mixture of these can be added. Usually 3 to 8 percent milled fiber is added. Furthermore, hydrophobic or water-repellent agents can be added to the fiber suspension. These should be used in finely divided form and have a melting point of over 100 C.
The water repellent is usually used in an amount of less than 1%. Examples of this are zinc and copper stearates, which simultaneously kill fungi and bacteria so that the starch is protected from decomposition.
It has also been found that the addition of alum or other acidic substances, such as e.g. B. sulfuric acid, phosphoric acid and the ammonium salts thereof, results in satisfactory water-repellent properties.
According to a preferred embodiment of the present invention, a wet plate is produced from an aqueous fiber suspension in which the concentration is kept below that which is customary in the formation of wet plates from wood fibers.
During this process, it is common practice to use a fiber concentration in the suspension of around 1.5 to 2.5%. If such a concentration is chosen in the manufacture of panels from mineral fibers, it was found that
that in several cases the bond in the surface layer is worsened to a greater extent than desired.
It has been shown that with a slight decrease in the fiber content in the suspension compared to the above concentration range, the concentration of the non-gelatinized starch on the surface of the wet plate is greater,
so that during the subsequent gelatinization and. When the product is dried, a stronger binding of the fibers is achieved than when working with; the higher concentration range. This avoids the weakening of the surface layer of the plate, which would otherwise occur.
The effect is even more pronounced if a content below about 1.0% is chosen. On the other hand, no further improvement is to be expected if a content of less than about 0,
4% is applied. Pulp with a fiber content in the range between about 0.4 and 1% is achieved. The additional effect is that finer and shorter fibers are enriched in the surface of the wet plate, so that the surface layer of the finished product is further improved.
This effect is increased if an additional proportion of finer fibers is added to the fiber suspension, as is achieved when the fiber material used for the formation of the wet plate is ground.
As already mentioned, mineral fiber boards are manufactured almost everywhere in such a way that first a wet board is produced and this and then the final product is dried. The drying can either be done without pressure, e.g. B. in a rotating dryer, Runaway leads when a porous plate or board (with a low density) is to be produced, or using pressure in a plate press when a hard or semi-hard plate or board is to be produced.
However, it has been shown that an inadequate product is produced when the process that is customary for the production of hard boards from wood fibers is applied to mineral fibers. Hard panels made of mineral fibers produced in this way have a lower strength despite their high density.
However, this is due to the fact that such plates are built up from fiber splinters. These are formed by the fact that mineral fibers, in contrast to wood fibers, break easily and are actually broken when drying in a plate press, RTI ID = "0002.0204" WI = "7" HE = "4" LX = "1288" LY = "2274". The high density and the low strength are dependent on these circumstances.
It has also been shown that the pressure required to break the fibers, hereinafter referred to as the breaking pressure, is specific for the different types of mineral fiber boards, but that they all have in common that the breaking is very limited Printing interval takes place. The breaking can be postponed somewhat if the filtering of the wet plate is carried out in a better or worse way.
As an example of the area in which the effect of the breaking pressure begins, reference is made to the fact that wet panels are exposed to breaking at 6 to 8 kg / cm2.
When a mineral fiber board is manufactured in wall panel devices for hardboard, the pressure applied should not exceed the breaking pressure. If this is followed, panels result that have properties corresponding to hardwood fiber panels and thus the properties that are also required for a panel made of mineral fibers.
Depending on the type of fibers and the filtering of the same, panels of different density are produced if a dry pressure is applied that is lower than the breaking pressure. In general it can be stated that the density of mineral fiber boards which are dried at pressures exceeding the breaking pressure is over 1.2 kg / cm2, while the density of mineral fiber boards which are dried at pressures below the breaking pressure is.
These volume weights do not include the increase in volume weight, which results when fillers of various types in the mineral fiber board, eg. B. kaolins, pigments are included. The crushing pressure can be determined for any type of fibers or mixtures of different types of fibers by displaying the spatial weight versus the dry pressure in a diagram.
It is not necessary to carry out the drying process at pressures that are slightly below the breaking pressure. On the other hand, it has certain advantages in that the heat transfer to the plate is more effective and more water is pressed out.
Since the wet board is elastic to a certain extent when pressed under the crushing pressure, the density of the finished mineral fiber board can be reduced somewhat. For this purpose, a pressure is first applied for dewatering which comes close to the breaking pressure, but is below this, after which the drying is carried out at a lower pressure.
According to a preferred embodiment of the invention, the fiber concentration of the aqueous suspension is between 0.4 and 1.0 percent.