ElectroHeat fick i uppdrag att specialdesigna en rotationsugn åt Svenska Aerogel. Uppdragsgivaren forskar på materialet aerogel, som används av NASA i rymdfarkoster, och har nu tagit fram ett nytt ämne som de kallar Quartzene. Ugnen från ElectroHeat bidrar nu till att Quartzene kan börja produceras industriellt i stor skala.
– Kan ni bygga en ugn åt oss? Vi behöver ett slutet rum utan elektriska komponenter inne i ugnen. Det ska vara en rotationsugn som är vakuumisolerad och runt tio meter lång. Vi ska använda den för att tillverka ett ton hydrofob Quartzene i veckan året runt!
– Det låter spännande, sa Joel Lagerkvist på ugnstillverkaren ElectroHeat i Göteborg.
Och spännande är det, för Quartzene är en produkt som kan förändra egenskaperna hos många produkter där ämnet tillsätts, men vad är det för något? Ett slags pulver ser det ut som, och när det tillförs till ett material som betong, trä, gips eller målarfärg så förbättras isoleringsegenskaperna – och brandsäkerheten höjs också hos dessa. Behöver luften renas från farliga ämnen, kan Quartzenet användas vid tillverkningen av luftfilter och där tillsättas med ett ämne som fångar upp det oönskade ämnet i luften.
Lyckas man fördubbla isoleringsförmågan i exempelvis mineralull genom att tillföra Quartzene så halveras energiförbrukningen. Man behöver då bara halva tjockleken på mineralullen med bibehållen isoleringsförmåga, vilket förstås är mycket intressant för en husbyggare.
Gävleföretag som i 20 år har utvecklat aerogelmaterial
Företaget som behövde en ugn heter Svenska Aerogel. De finns i Gävle och har under 20 år vidareutvecklat materialet aerogel till en helt ny nivå med spännande applikationsmöjligheter, där de har döpt materialet till Quartzene. Aerogeler har använts av NASA vid tillverkning av rymdfarkoster där ämnet använts för värmeisolerade sköldar och liknande. Det har varit en dyrbar framställning, men i Gävle har man löst problemen med framställning i stor skala, och nu öppnas dörrarna för industriell hantering av ämnet.
– Quartzene har tillverkats hos oss i mindre skala under några år. Laboratorieförsök hos olika tillverkare runt om i världen har på ett lyckat sätt nu visat att produkten är färdig att produceras i stor skala, berättar produktionschefen Nestor Wallberg när vi gör en rundvandring i den 5000 kvadratmeter stora fabriken i Gävle. En av fyra produktionslinjer är nu färdigbyggd och tagen i drift för att testköras. Den ska tillverka 225 ton Quartzene på årsbasis, men tre identiska produktionslinjer är planerade att rymmas under samma tak. När hela fabriken väl är färdig ska 900 ton Quartzene årligen tillverkas och spridas ut över världen, för att användas i olika produkter.
Quartzene kan användas för att fånga upp gas i luftfilter
– Just luftfilter är intressant, i ett sådant kan Quartzene som dopats med en fångstmolekyl (vars egenskap är att fånga upp exempelvis etylengas) tillföras vid framställningen av filtret, berättar Nestor.
Etylengas bildas då ett äpple ruttnar. När friska äpplen utsätts för etylengas startar förruttnelsen även hos dem. I ett lagerrum där frukt och grönt förvaras skulle alltså ett luftfilter som absorberar etylengasen kunna förlänga livslängden på frukten. Sådana försök har gjorts med gott resultat. Även i processindustrier finns ett behov av att rena utsläppet av vatten i filter med specifika ämnen, som exempelvis vissa kolväten. Då tillsätter Quartzenet fångstmolekyler vid tillverkningen av just dessa. Filter kan specialdesignas för ett specifikt användningsområde.
Ett annat område det forskas på är att tillföra Quartzene vid tillverkning av målarfärg där ämnet förändrar inte bara viskositeten, utan även färgens termiskt isolerande egenskaper. Målar man vattenrör med sådan färg isoleras rören och man undviker därmed kondensbildningen. Målar man trä med en transparant färg uppnås den högsta brandskyddsklassen!
Quartzenet från Gävle transporteras till tillverkare över hela världen
Quartzenet man tillverkar i Gävle går nu till olika tillverkare världen över där det provas och undersöks i vilken egenskap just deras material kan förbättras. Om man blandar in Quartzene med vattenavstötande molekyler vid framställningen av textilfibrer, kan man då tillverka världens bästa regnrock? Framtiden får utvisa detta, i dagsläget ligger mycket av fokus på färg och ytskick, termisk isolering och filtrering. Ren luft och rent vatten är något många tillverkare världen runt produktforskar kring. Det är forskningsområden där Quartzenet kan åstadkomma stor förbättring.
Processingenjören Kalle Gustafsson och produktionsingenjören Lars Nilsson har varit med och gjort kravspecifikationerna på den unika ugnen.
– Quartzene som är en vidareutveckling av aerogelet är i sin grundform antingen hydrofil eller hydrofob, och vilken typ man vill framställa styr man i produktionen. Ugnen krävs för att den ska bli hydrofob, alltså vattenavstötande vilket är önskvärt för en del användningsområden, exempelvis för termisk isolering, säger Lars Nilsson.
En dygnslång process i rotationsugnen som ger ett ton i veckan
Runt ett dygn pågår processen inne i ugnen, där luften ersatts med kvävgas för att skapa en inert miljö. Syftet är att tillsatskemikalier kan pumpas in och de rätta processbetingelserna kan uppnås. Genom att ugnen är vakuumtätad så bibehålls den miljö man eftersträvar.
Ingredienserna reagerar med varandra medan de trumlas runt i ugnen. Lameller inne i ugnen ser till att det blandas ordentligt och ”bakas” i en exakt temperatur vars gradantal är en viktig del i den hemliga tillverkningsprocessen.
– Målet är att varje batch ska resultera i 500-kilossatser, ett ton hydrofob Quartzene i veckan kommer vi klara av med den nya ugnen, säger processingenjören Kalle Gustafsson.
Industriugnstillverkaren ElectroHeat i Göteborg som fick uppdraget att bygga den unika rotationsugnen, ställdes ni inför svårigheter när det gällde konstruerandet av denna speciella enhet?
–Även om vi inte var insatta i vad Quartzene egentligen var för ämne, så har vi ju väldigt lång erfarenhet av att specialbygga ugnar för industriella användningsområden. Det är en rejält stor roterande vakuumugn med höga krav på temperaturexakthet och driftsäkerhet. Så utmaningarna var många, svarar Joel Lagerkvist.
Beställaren blev nöjd med rotationsugnen
– ElectroHeat var lyhörda för våra idéer och var snabba på att presentera ett förslag på rotationsugn, där vi endast behövde gå vidare med några detaljfrågor. Det var skönt att ha ett så nära och lättsamt arbete, säger Kalle Gustafsson och Lars Nilsson.
Fakta om aerogel och Quartzene:
- Aerogel är ett extremt poröst ämne, en partikel består av 99.98 % luft. Det mesta är alltså ”mellanväggar” i strukturen som kan bära önskade egenskaper.
- Aerogel är eldsäkert, isolerande och kan tillföras eller ”dopas” med olika egenskaper utifrån vad det ska användas till.
- Quartzene är en svensk vidareutveckling av aerogel.
- Om man kunde veckla ut 15 gram Quartzene skulle man få en yta som motsvarar Globen i Stockholm!
Aerogel tillverkas i fast form, medan Quartzenet tillverkas som ett pulver.
Kisel, vatten och energi är huvudingredienserna, tillsätt därtill vattenglas, svavelsyra och natronlut som blandas i vakuum och värme under 24 timmar så får du hydrofobt Quartzene, och glöm inte saltet!
Gå tillbaka till referensprojekt
