<Desc/Clms Page number 1>
Bindemittel für die Herstellung geformter, z. B. papierähnlicher Gegenstände
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bindemittel für die Herstellung geformter, z. B. papierähnlicher, Gegenstände aus organischen oder anorganischen Fasern, wie solchen aus Glas, Baumwolle, Polyamiden, Polyacrylaten oder Polyestern.
Faserförmiger Böhmit, das ist faseriges Tonerde-Monohydrat mit dem Kristallgitter des Böhmits, ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 915, 475, in der belgischen Patentschrift Nr. 579864 und in der israelischen Patentschrift Nr. 12233 eingehend beschrieben.
Erfindungsgemäss wird faseriges Tonerde-Monohydrat, welches das Kristallgitter des Böhmits aufweist und das hergestellt wurde, indem man eine wässerige 0, 05- bis 3molare Suspension, bezogen auf AI 0, eines solchen Al-Hydroxydes oder basischen Al-Salzes, von welchem bei der Behandlung mit überschüssiger Salzsäure bei 98 - 1000C die halbe Menge in weniger als 10 min gelöst wird, mit einer einbasischen Säure mit einer Dissoziationskonstanten von über 0, 1 bei 250C mit einer Konzentration von 0, 05 bis 4, 2 Mol (bezogen auf das Gesamtvolumen der Dispersion), oder mit verdünnter Essig- oder
EMI1.1
hydrates gebildet haben, worauf die Dispersion getrocknet wird, als Bindemittel für die Herstellung geformter, z.
B. papierähnlicher Gegenstände aus organischen oder anorganischen Fasern, wie solchen aus Glas, Baumwolle, Polyamiden, Polyacrylaten oder Polyestern, verwendet. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das faserige Tonerde-Monohydrat mit Böhmitkristallgitter als Bindemittel für solche Gegenstände der genannten Art verwendet, welche hitzefeste und katalytisch wirksame anorganische Oxyde, Glimmer, SiO od. dgl. enthalten.
Im allgemeinen kann gesagt werden, dass die faserförmigen Teilchen aus Fibrillen aufgebaut sind
EMI1.2
verhältnis kann in weiten Grenzen schwanken, u. zw. von etwa 3, 76 : 1 bis 451 : 1 oder genauer von 7, 5 : 1 bis 210 : 1.
Die faserförmigen Aluminiumoxydprodukte können als Organosol, als Aquasol oder als trockenes, leicht dispergierbares Pulver verwendet werden. Sie können auch mit OR-Gruppen, die an der Oberfläche chemisch gebunden sind, bedeckt werden, wobei R ein Kohlenwasserstoffradikal mit 1 - 18 Kohlenstoffatomen bedeutet, worin die Kohlenstoffatome nicht nur an Kohlenstoff, sondern auch an Wasserstoff gebunden sind. Daher kann eine Veresterung der Oberfläche mit Methyl-, Äthyl-, n-Propyl-, n-Butylund andern Alkoholen bewerkstelligt werden.
Weitere Variationen und Modifikationen sind unter Bezugnahme auf die oben erwähnten Patentschriften möglich.
Gemäss der Erfindung können teilchenförmige Materialien miteinander verbunden werden, indem man die Tonerdemonohydratfasern entweder in Form des trockenen Produktes oder als Dispersionen in Wasser oder in andern Flüssigkeiten anwendet. Die Dispergierbarkeit des Trockenproduktes in den ver-
<Desc/Clms Page number 2>
schiedenen Medien kann in verschiedener Weise mit bekannten Mitteln beeinflusst werden, die die Dispergierbarkeit von kolloidalen oder nahezu kolloidalen Teilchen unterstützen. Die Dispergierbarkeit in organischen Systemen kann z. B. erleichtert werden durch Behandlung mit langkettigen Seifen, durch Behandlung mit Siliconen oder durch Behandlung mit andern Stoffen, die einen organophilen Überzug erzeugen.
Die Dispergierbarkeit in wässerigen Systemen kann in ähnlicher Weise durch Behandlung mit starken einbasischen Säuren unterstützt werden. Die Dispersion des trockenen faserigen Aluminiumoxydmonohydratproduktes in Wasser kann auch durch die üblichen kationischen und nichtionischen oberflächenaktiven Stoffe unterstützt werden.
Zusätzlich zu dem oben angeführten stabilisierenden Säureion können in das Sol des faserförmigen Aluminiumoxyds noch andere stabilisierende Ionen mit einer Dissoziationskonstante von über 0, 1 bei 250C eingeführt werden, insbesondere nachdem die stärkeren Säuren entfernt worden sind. So können z. B. Essigsäure, Ameisensäure, Sulfaminsäure und Carbonsäuren ganz allgemein, oder deren Salze verwendet werden. Es können auch geringe Mengen von Schwefel- oder Phosphorsäure verwendet werden, obwohl eine einbasische Mineralsäure, wie Salpetersäure oder Salzsäure, im allgemeinen vorgezogen wird. Die Auswahl des besonderen Säureradikals und die Entscheidung, ob die Säure selbst an Stelle eines ihrer Salze verwendet wird, hängt davon ab, für welche besondere Verwendung das Produkt bestimmt ist.
Faseriger Böhmit, das ist faseriges Tonerdemonohydrat mit dem Böhmitkristallgitter, kann entweder trocken oder in einem geeigneten organischen Lösungsmittel mit flüchtigen Kohlenwasserstoffen gemischt werden, z. B. mit Leichtbenzin, Lackbenzin und Schwerbenzin, mit organischen Lösungsmitteln, wie Benzol, CCl4 u. dgl. Solche Mischungen können für das erfindungsgemässe Verbinden von teilchenförmigen Materialien verwendet werden.
Die faserige Böhmit-Tonerde dient in Zusammensetzung aus teilchenförmigen Materialien als Bindemittel und als Hilfsmittel für die üblicherweise verwendeten Bindemittel. So kann die faserige Tonerde als Verankerungsmittel zur Erhöhung der Wirksamkeit üblicher Klebemittel oder von Appreturen bei der Herstellung gefilzter Produkte oder aus Teilchen hergestellter, zusammengesetzter Massen verwendet werden.
Auf oberhalb etwa 10000C erhitzter faseriger Böhmit liefert eine wasserfreie ex-Tonerde. Diese ist brauchbar für die Herstellung feuerfester Materialien, indem man sie mit feinverteilten Metalloxyden kombiniert und brennt. Gegenstände aus reiner, gesinterter Tonerde können hergestellt werden, indem man vor dem Brennen den entwässerten, faserigen Böhmit zusammenpresst, vorzugsweise mittels einer kleinen Menge eines organischen Bindemittels, welches aus der Masse ausbrennt. So können lösliche, organische Metallsalze, wie Aluminiumacetat oder Metallstearate, verwendet werden. Poröse oder Zellenstruktur aufweisende keramische Körper mit höherer Druckfestigkeit können erhalten werden, indem man entwässerten faserigen Böhmit einarbeitet.
Der keramische Körper kann hergestellt werden, indem man in die Ausgangsmischung kohlenstoffhaltige Materialien einarbeitet, welche später ausgebrannt werden.
Gepulverte Metalle werden durch Einverleibung von faserigem Böhmit verbessert. Der faserige Böhmit kann mit den gepulverten Metallen zur Bildung eines dünnen isolierenden Überzuges auf den Metallteilchen gemischt werden. Metallzusammensetzungen mit einem Gehalt von 0, 01 bis 10 Gew.-% faserigem Böhmit enthalten nach dem Pressen und Sintern faserigen Böhmit in gleichförmiger Verteilung in der Metallstruktur, der sie erhöhte Festigkeit, insbesondere Druckfestigkeit, verleihen. Bei Einbringung grosser Anteile an faserigem Böhmit, z. B. von 10 bis 70 Gew. -0/0, weisen die gesinterten Metallprodukte geringere mechanische Festigkeit wie auch geringere Wärmeleitfähigkeit auf, was wichtig ist, insbesondere bei Metallprodukten, die sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden sollen.
Faseriger Böhmit kann auch bei der Herstellung von neueren Arten von" Cermets" oder zusammengesetzten Metall-Keramik-Strukturen in Verbindung mit pulverförmigen Metallen wie Chrom, Nickel, Kobalt, Eisen usw. verwendet werden. Solche zusammengesetzte Strukturen können hergestellt werden, indem man das feinverteilte Metall und den faserigen Böhmit allein oder in Kombination mit andern feuerfesten Oxyden wie Berylliumoxyd, Chromoxyd, Magnesia usw. innig mischt und bei einer hohen Temperatur in einer inerten oder reduzierenden Atmosphäre verpresst oder strangpresst.
Wegen seiner Stabilität, seiner filmbildenden Eigenschaften, seiner chemischen und Wärmewiderstandsfähigkeit ist faseriger Böhmit einzigartig als Bindemittel zur Verbesserung nichtgewebter, gefilzter Produkte aus organischen oder anorganischen Fasern. Er ist insbesondere verwendbar, wenn er allein oder zusammen mit andern Bindemitteln für anorganische Faserprodukte, wie Papiere, Filze, Matten od. dgl., für Zwecke der elektrischen oder thermischen Isolation bei hohen Temperaturen verwendet
<Desc/Clms Page number 3>
wird, welche Materialien bevorzugt aus solchen siliziumhaltigen Materialien hergestellt werden, wie Glasfasern, Faserprodukten aus amorphem six, synthetischen Aluminiumsilikatfasern, synthetischen Fasern aus Kaolin, Asbest (eine Magnesiumsilikatfaser), Gesteins- oder Mineralwolle aus Hochofenschlacken usw.
Gewisse plattenartige Materialien, wie Glimmer, lassen sich in Bahnform auch mit Hilfe von faserigem Böhmit verbinden. Solche Materialien können für sich oder in Kombinationen von zweien oder mehreren verwendet werden. Inerte Füllstoffe, wie Kalziumsilikate, SiO-Materialien und kolloidales Siliziumdioxyd, Tone, Schlämmkreide, Bariumsulfat u. dgl. können gleichfalls zugesetzt werden. Böhmit kann allein als Bindemittel verwendet werden oder in Kombination mit andern anorganischen oder organischen Bindemitteln, wie Na-Silikat, Phenolformaldehyd-, Harnstoff- oder Melaminformaldehydharzen, Epoxydharzen, Stärkearten, Polyvinylacetat u. dgl.
Die organische Komponente kann gewünschtenfalls ausgebrannt werden, indem man an der Luft auf hohe Temperatur erhitzt, wobei ein rein anorganisches Filzprodukt zurückbleibt, das besonders zur Verwendung bei hohen Temperaturen geeignet ist.
Filzprodukte wie die oben genannten können nach jedem üblichen Filzherstellungsverfahren erzeugt werden, wie z. B. nach Art der Papierherstellung, wo der faserige Böhmit während der Behandlung in der Schlagmühle, der oberen Kammer oder in der Appretierpresse durch Tauchen, Aufstreichen, Aufspritzen, Übertragung mit Walzen aufgebracht werden kann, oder in der Form von wässerigen Solen oder organischen Dispersionen auf vorgeformte, nicht gebundene Papiere, Matten od. dgl. aus anorganischen Fasern. Gewöhnlich werden solche gebundene Filzprodukte durch eine Wärmebehandlung nach dem Trocknen verbessert, z. B. durch 30 - 90 min Behandlung bei 150-4000C.
Zu den organischen Fasern, welche durch Binden mit faserigem Böhmit in leicht gefilzter oder verpresster Form verbessert werden können, oder in Form von offenen, mattenartigen od. dgl. Strukturen, gehören Cellulosefasern wie Baumwolle oder Holzpülpe, Schafwolle und tierisches Haar oder Borsten jeder Art ; desgleichen synthetische Fasern, wie Acrylfaser, Polyamide (Nylon), Polyesterfaser, Celluloseacetat, Rayon, Polyurethanfasern u. dgl.
Bindemittel für faserige keramische Produkte, wie Gesteinswolle und Glasfasern, werden durch Zusatz von 2 bis 20 Gew.-% faserigem Böhmit verbessert. Der faserige Böhmit hat eine hohe Affinität zu silo enthaltenden Oberflächen und kann nicht selbst als Bindemittel wirken. Es können z. B. Emulsionen von Formaldehydharz mit faserigem Böhmit oder Alkydharzemulsionen gemischt und auf das faserige anorganische Material aufgetragen werden, um starke Bindungen zu erhalten, welche ihre Festigkeit auch nach dem Wegbrennen des organischen Anteils bei hoher Temperatur beibehalten, wobei die restliche Tonerde die Substanz der Bindung bildet. Für diese Anwendung ist eine Verteilung der Teilchengrössen des faserigen Böhmits bevorzugt, aber nicht notwendig.
Faseriger Böhmit kann als Trägermaterial für Crackungskatalysatoren und andere Tonerde-Katalysatoren verwendet werden. Die Sole von faserigem Böhmit können mit einem SiO-Sol unter Bildung eines Gels vermischt werden, welches nach dem Trocknen und Entwässern zu Formstücken oder Matten verarbeitet werden kann. So kann z. B. Chromoxyd auf einen Träger aus entwässertem, faserigem Böhmit oder auf einem gemeinsamen Träger aus einem SiO2-Al20 -Gel als Katalysator für die Niederdruck- polymerisation von 1-Olefinen, wie Äthylen, verwendet werden. Der faserige Böhmit kann zu geeigneten Perlen oder Teilchen zusammen mit andern Katalysatoren in üblicher Weise verarbeitet werden.
Anorganische Materialien, insbesondere faserige oder von plattenartiger Natur, können gleichfalls zur Modifikation von Filmen von faserigem Böhmit verwendet werden. So können z. B. kleine Mengen (d. h. weniger als 10 - 200/0) an Mineralien, wie Bentonit, Attapulgit, Wollastonit, Halloysit, Kaolin, Talkum, blätteriger Vermiculit, Glimmer, insbesondere Abfallsplitter von Glimmer, Asbest usw. verwendet werden. Synthetische faserige Materialien in kleinen Mengen, wie Glasfasern, Aluminiumsilikatfasern, keramische Fasern, feinere Fraktionen von Gesteinswolle können verwendet werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden die folgenden besonderen, veranschaulichenden Beispiele zusätzlich zu den obigen angeführt.
EMI3.1
l : Das faserige Tonerdemonohydrat lag in Form eines wässerigen Sols mit durch Elek-110 : 1 vor. Das Sol wurde mit Ionenaustauscherharzen entionisiert und ein Teil wurde auf einer Glasplatte zu einem klaren, zusammenhängenden, harten, abrieb- und wasserfesten Film getrocknet. Wenn eine Menge dieses Sols zu einer Aufschlämmung von Glasfasern derart zugesetzt wurde, dass man ein Gewichtsverhältnis A1OOH: Glas von 1 : 5 erhielt und daraus mit einer üblichen Einrichtung zur Papierherstellung ein Papier erzeugte, so hatte dieses die. vierfache Reissfestigkeit eines Vergleichsmusters ohne faserige Tonerde.
<Desc/Clms Page number 4>
Beispiel 2 : Zu einer wässerigen Aufschlämmung einer ungebleichten Kraftpapier-Pülpe, welche vorher auf einen Schopper-Riegler-Wert von 775 geschlagen worden war, wurde ein wässeriges Sol von faserigem Böhmit zugesetzt. Die faserige Tonerde in diesem Sol hatte eine Oberfläche von 300 m2/g und die Fibrillen darin einen Durchmesser von etwa 5 mu und eine Faserlänge von etwa 1 u.
Zu dieser Aufschlämmung wurde auch ein Harz zugesetzt. Papierblätter werden durch Filtrieren über ein Drahtnetz in üblicher Weise hergestellt, wobei man 10/0 Harz, berechnet auf das Gewicht der trockenen Fasern, und ein 0, 051olges Sol des faserigen Böhmits, berechnet als Tonerde A1OOH und bezogen auf das Gewicht der trockenen Fasern, verwendete. Ein Verfaserungswert (cobb size value) von 41 wurde erhalten. Mit 0, 2% Tonerde ist diese Kennzahl 34, mit 0, 5% Tonerde 27, 5.
Ein ungebleichtes Kraftpapier wird in gleicher Weise, aber unter Verwendung von 12, 5% Alaun, bezogen auf das Gewicht der trockenen Faser, hergestellt. Der Verfaserungswert ist 31.
Beispiel 3 : Ein leitendes, Graphit enthaltendes Glasfaserpapier wird auf folgende Weise hergestellt : 2 1/2 Teile Glasmikrofasern werden in 490 Teilen Wasser dispergiert. 1 Teil einer lozingen NaHexametaphosphatlösung wird zugegeben und die Mischung 1 min gerührt. Zu dieser Mischung werden dann unter Rühren 14, 8 Teile einer Dispersion kolloidalen Graphits (220/0 Feststoffe) zugesetzt, danach 7, 2 Teile 100/0iges AIOOH, hergestellt durch Zusatz von destilliertem Wasser zu einem dispergierbaren, sprühgetrockneten, faserigen Tonerdemonohydrat, hergestellt wie in den eingangs zitierten Patentschriften beschrieben.
Der faserige Böhmit hatte eine Teilchenlänge von etwa 110 mg und einen Teilchendurchmesser von etwa 5 mu. Das erhaltene Glas-Graphit-Böhmit-Gemisch wird dann mit einigen Tropfen einer 1ligen HSO auf PH 3, 0 eingestellt und eine weitere Minute gerührt.
Die erhaltene Zusammensetzung ist von pastenartiger Konsistenz. Sie wird in der Oberkammer einer Noble & Woods-Laboratoriumsmaschine zur Herstellung von Blättern mit vorher auf PH 3, 0 eingestelltem Wasser verdünnt. Ein Blatt wird unter Verwendung eines Drahtsiebes für die Papierherstellung erzeugt, wobei die Herstellungszeit etwa 6 - 8 min betrug. Die Dicke des erhaltenen Papiers beträgt etwa 0, 25 mm. Sein elektrischer Widerstand, gemessen über eine 10 cm-Spanne zwischen Elektroden, ergibt sich zu 42 Ohm.
Ein zweites Blatt wird in gleicher Weise, nur ohne Zusatz des Sols von faserigem Böhmit, hergestellt. Die Bildungszeit des Papiers beträgt in diesem Fall etwa 2 min und der elektrische Widerstand über den 10 cm-Abstand 104 Ohm.
In gleicher Weise wird ein leitendes Zellulosepapier aus einer 25% igen Auischlämmung von gebleichter Kraftpülpe, auf einen Schopper-Riegler-Wert von 545 gebracht, hergestellt, zu welcher Pülpe zuerst 5 Teile eines Sols von faserigem Böhmit zugesetzt werden, hergestellt durch Wiederdispergieren von Böhmit-Pulver, welches wie in den eingangs zitierten Patentschriften beschrieben erzeugt wurde,
EMI4.1
** Aquadag"zugesetztBeispiel 4 : Eine 0, 075 mm dicke Probe eines handelsüblichen, anorganisch gebundenen Asbestpapiers wird in ein igues Sol von faserigem Böhmit, hergestellt wie in den eingangs zitierten Patentschriften, getaucht. Dieser faserige Böhmit hatte einen Teilchendurchmesser von 150 mu und eine spezifische Oberfläche von 285 m2/g. Das Papier wird getrocknet und dann 1 h bei 3500C wärmebehandelt.
Das so behandelte Papier ist wesentlich versteift und hat eine Trockenreissfestigkeit von 154 kg/cm2.
Die Reissfestigkeit eines ähnlichen unbehandelten Papiers ist 35 kg/cm2.
In gleicher Weise verbesserte Asbestpapiere und Matten werden erhalten, wenn faseriger Böhmit Asbestfaseraufschlämmungen einverleibt wird, z. B. in der Heizeinrichtung der Oberkammer einer üblichen Papiermaschine vor der Blattherstellung. Verbesserte Blätter aus mit faserigem Böhmit gebundenem Kaolin oder Gesteinsfasern und Matten werden in gleicher Weise mit ähnlichen Verfahren erhalten.
Beispiel 5 : Ein wässeriges Sol von faserigem Böhmit wie das in Beispiel 4 wurde verwendet. Zu einer l% igen Suspension von Al-Silikatfasem wird eine kleine Menge Na-Hexametaphosphat zugesetzt und das Gemisch etwa 60 sec rasch gerührt. Das PH des Gemisches wird dann mit verdünnter Schwefelsäure auf 3 gebracht und genügend von dem wässerigen Sol der faserigen Böhmit-Tonerde, hergestellt wie in Beispiel 4, wird zugesetzt, dass 0, 2 Gew.-Teile A1OOH, berechnet auf die Menge der Glasfasern, vorhanden sind. Die Mischung wird wieder 60 sec schnell gerührt.
Die so hergestellte Suspension enthält 10 Gew.-Teile Al-Silikatfasern, 990 Gew.-Teile Wasser, 0, 2 Gew.-Teile Na-Hexametaphosphat, 2 Gew.-Teile A100H als faseriger Böhmit und genügend verdünnte Schwefelsäure zur pH-Einstellung.
<Desc/Clms Page number 5>
Die Fasersuspension wird derOberkammer einer Noble & Woods-Laboratoriums-Papiermaschine zugesetzt, wobei das Wasser in der Kammer vorerst mit verdünnter Schwefelsäure auf 3 eingestellt wurde.
Das auf einem üblichen Sieb aus den Fasern hergestellte Papierblatt wog etwa 2, 5 g. Das mit faserigem Böhmit gebundene Papier, das auf diese Weise hergestellt worden war, ist in Reiss- und Berstfestigkeit einem in der gleichen Weise, aber ohne Tonerdebinder hergestellten weit überlegen.
Beispiel 6 : Die folgende Reihe von sechs Beispielen zeigt die ungewöhnlichen Binde- und filmbildenden Eigenschaften des faserigen Böhmits mit einer Vielzahl von feinverteilten anorganischen und organischen Teilchen.
Die verwendeten Sole von faserigem Böhmit werden hergestellt, indem die erforderliche Menge gepulverten faserigen Böhmits zu Wasser in einem Mixer zugesetzt wird, wobei man anfänglich mit geringer Geschwindigkeit rührt, während die angegebene Menge von Ba-Acetat (falls verwendet) zugefügt wird, und man das Rühren 1 - 2 min bei hoher Geschwindigkeit fortsetzt.
Bei 5% eigen Solen erfolgt die Zugabe des Ba-Salzes wahlweise. Bei l Öligen Solen dagegen vermindert die Zugabe des Ba-Salzes weitgehend die Thixotropie und verleiht der Mischung eine aufbürstbare oder spritzbare Konsistenz. Auch bei Zugabe von Barium verdickt das 10% igue Sol beim Stehen innerhalb weniger Minuten, wird aber durch Rühren oder Schütteln wieder verflüssigt.
Zur Herstellung einer typischen bariumhaltigen l Öligen Böhmitdispersion werden 50 g Böhmit- Pul- ver zu 430 ml Wasser in einem etwa 11 fassenden Mixer zugegeben, während mit geringer Geschwindigkeit gerührt wird. Dann werden sofort 20 ml einer 0, 5molaren Ba-Acetat-Lösung zugegeben, wonach 1 - 2 min bei hoher Geschwindigkeit gerührt wird. Die Mischung ist anfänglich gelatinös, aber sobald sie mit Hilfe eines Plastik-Rührflügels in Bewegung gesetzt wurde, ist sie in einem üblichen Rührgerät leicht rührbar.
Vermischen mit dem Pigment oder Pulver.
In den meisten Fällen wird die Pulver-Komponente einfach zu dem Böhmitsol in dem Mischer zugesetzt und gut gemischt. In manchen Fällen, insbesondere bei feinverteilten Materialien, ist es vorteilhaft, eine getrennte Suspension in Wasser herzustellen und diese dann zu dem Böhmitsol unter Rühren zuzusetzen.
Schaumzerstörende Mittel und Netzmittel.
Das Schäumen stellt mitunter ein Problem dar. Ein Tropfen eines schaumzerstörenden Mittels pro 1/2 l der Mischung genügt im allgemeinen zur Zerstörung des Schaums. Schaumzerstörende Mittel verursachen jedoch häufig später unregelmässige Flecke ("Fischaugen") in den Überzügen während des Trocknens. Einige Tropfen n-Butyl-oder n-Propylalkohol auf der Oberfläche der Mischung zerstören im allgemeinen den Schaum und verdampfen später.
Zur Erzielung verbesserten Ausbreitens und Benetzens ist im allgemeinen die Zugabe von 0, 20/0 eines nichtionischen Netzmittels nützlich.
Mischung I : Graphit-faserige Böhmit-Tonerde-Zusammensetzung.
EMI5.1
<tb>
<tb> Graphit <SEP> 12%
<tb> Böhmit <SEP> 6%
<tb> Wasser <SEP> 82%
<tb> 100%
<tb>
Ein weiter Bereich von Mengenverhältnissen Graphit : Böhmit kann verwendet werden, um Überzü- ge mit verschiedenen Eigenschaften zu erhalten. So werden z. B. in ein etwa 11 fassendes Mischgefäss 410 ml Wasser und unter langsamem Rühren 30 g Böhmit-Tonerde gegeben. Die Mischung wird bei hoher Geschwindigkeit 2 min gerührt, dann werden 60 g Graphitpulver zugesetzt und das Mischen bei hoher Geschwindigkeit 5 min fortgesetzt. Die Mischung ist gewöhnlich nichtschäumend und entwickelt genügend Thixotropie, um den feinverteilten Graphit am Ansetzen zu hindern.
Gute, filmbildende Zusammensetzungen dieser Art wurden mit Graphit hergestellt.
Die Zusammensetzung trocknet und haftet mässig gut auf Glas, Metall oder andern Oberflächen.
Die Haftung und Härte wird durch 5 min Einbrennen bei 4500C verbessert. Der Überzug ist glatt, schlüpfrig im Griff und elektrisch leitend. Er kann als Schmiermittel, Trennmittel, elektrischer Widerstand oder Leiter und für den zeitweiligen Schutz von Metalloberflächen gegen Oxydation bei Temperaturen bis zu 5000C verwendet werden.
<Desc/Clms Page number 6>
Mischung 2 : "Teflon" - faserige Böhmit-Tonerde- Zusammensetzung.
EMI6.1
<tb>
<tb>
"Telfon" <SEP> TetrafluoräthylenHarz <SEP> (Feststoffe) <SEP> 12, <SEP> S% <SEP>
<tb> Böhmit <SEP> 3, <SEP> 2%
<tb> Wasser <SEP> und <SEP> Zusätze <SEP> 84, <SEP> 0%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
Eine 5%ige Böhmitdispersion wird wie folgt hergestellt :
In einen hochtourigen Mixer von etwa 1 l Fassungsvermögen werden 300 ml Wasser und unter langsamem Rühren 16 g kolloidale Böhmit-Tonerde gegeben. Dann werden 6, 5 ml einer 0, 5molaren BaAcetatlösung zugefügt und es wird weitere 2 min bei hoher Geschwindigkeit gerührt. Danach werden 180 g einer"Teflod'-Dispersion (eine wässerige Dispersion eines Polytetrafluoräthylenharzes, enthaltend 36% Fluorpolymerfeststoffe) rasch unter Rühren bei hoher Geschwindigkeit zugesetzt ; das Mischen wird unterbrochen, nachdem die Dispersion zugefügt worden ist.
Es wird eine weisse, undurchsichtige, leicht viskose Flüssigkeit erhalten. Die Mischung setzt sich nach einigen Tagen ab, lässt sich aber durch leichtes Rühren unschwer homogenisieren.
Die Viskosität dieser Dispersion wie auch ihr Gehalt an anorganischen Stoffen machen es leicht, sie als dünnen Anstrich oder Lack aufzubringen. Nach dem Trocknen und insbesondere nach einem einige Minuten dauernden Einbrennen bei 350 - 4000C ist die Haftung des Films besser als die von Teflon allein auf Glas oder Keramik wie auch auf Metallen.
Mischung 3 : Zusammensetzung aus Ton und faseriger Böhmit-Tonerde.
EMI6.2
<tb>
<tb>
Ton <SEP> (Kaolin) <SEP> 8, <SEP> 5%
<tb> Böhmit-Tonerde <SEP> 7,0%
<tb> Essigsäure <SEP> (100%) <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 84,0%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
In ein etwa l l fassendes hochtouriges Mischgerät werden 420 ml Wasser und 2, 5 ml Eisessig gegeben, sodann werden 42, 5 g feinverteiltes Kaolin, im wesentlichen bestehend aus einzelnen Plättchen, zugesetzt. Diese Mischung wird 1 min bei hoher Geschwindigkeit gerührt. Dann werden unter langsamem Rühren 35, 0 g faserige Böhmit-Tonerde zugesetzt und das Mischen 2 min bei hoher Geschwindigkeit fortgesetzt. Ein oder zwei Tropfen eines Silikon-Antischaummittels können zugesetzt werden ; oder aber die Mischung wird 6 - 24 h gealtert und dann in einen grossen Vakuum-Kolben gegeben und der Schaum durch absatzweises Evakuieren zerstört.
Die Zusammensetzung, als Überzug angewendet, trocknet unter Bildung eines opaken bis durchsichtigen Films, der bis zum Einbrennen wasserempfindlich ist. Nach 15 min Erhitzen auf 4500C ist der Überzug ziemlich hart und festhaftend, z. B. auf Glas. Die Qualität des Überzuges hängt in einem beträchtlichen Ausmass von der verwendeten Art des Tones ab. Flockenartige Teilchen liefern bessere Ergebnisse als Aggregate oder Stapel von Plättchen, welche im allgemeinen in nicht raffinierten oder gröberen Tonsorten vorhanden sind. Der Überzug ist nicht genügend undurchdringlich, um das Rosten von Eisen oder Stahl zu verhindern, aber er wirkt als elektrischer Widerstand und Wärmeisolierung.
Mischung 4 : Zusammensetzung aus gepulvertem Glimmer und faseriger Böhmit-Tonerde.
EMI6.3
<tb>
<tb>
Faseriger <SEP> Böhmit <SEP> 5, <SEP> 1% <SEP>
<tb> Feuchter <SEP> zerkleinerter <SEP> Glimmer <SEP> 5, <SEP> 1%
<tb> 40% <SEP> igue <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> saurem
<tb> Al- <SEP> Phosphat <SEP> 1, <SEP> 50/0 <SEP>
<tb> HPO <SEP> (100%) <SEP> 0, <SEP> 5% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 87, <SEP> 8%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
Zu 474, 5 g Wasser in einem etwa 11 fassenden Mischgefäss werden 25, 5 g faseriger Böhmit unter langsamem Rühren zugesetzt. Das Gemenge wird dann 2 min bei hoher Geschwindigkeit gerührt. Dann werden 25, 5 g feuchter zerkleinerter Glimmer zugesetzt. Getrennt davon werden 7, 5 g einer 40% gen
<Desc/Clms Page number 7>
Lösung von saurem Al-Phosphat und 6 g 85% ige Phosphorsäure mit Wasser gemischt und auf ein Gesamtvolumen von 125 ml verdünnt.
Dies wird dann zu der Böhmit-Glimmer-Dispersion unter Rühren bei hoher Geschwindigkeit zugesetzt. Die phosphorsäurehaltige Mischung neigt dazu, die Tonerde auszufällen und sollte in den Wirbel der heftig gerührten Mischung zur Erzielung einer möglichst gleichmässigen Verteilung zugesetzt werden. Die Mischung verdickt sich und ist sehr thixotrop, erhält aber nach Rühren oder Schütteln eine anstreichbar Konsistenz.
Auf Glas oder andere Oberflächen aufgebracht und 15 min bei 2000C eingebrannt, gibt die Mi-
EMI7.1
EMI7.2
<tb>
<tb>
A <SEP> B
<tb> Wässerige <SEP> 3 <SEP> 0% <SEP> ige <SEP> Russdispersion <SEP> 12, <SEP> 7% <SEP> 6, <SEP> 3% <SEP>
<tb> Faseriger <SEP> Böhmit <SEP> 3, <SEP> 7% <SEP> 3, <SEP> 7% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 83,6% <SEP> 90, <SEP> 0% <SEP>
<tb> 100, <SEP> 0% <SEP> lu0, <SEP> 010 <SEP>
<tb>
Diese Zusammensetzung gibt eine ungewöhnlich gleichmässige Mischung von kolloidalem Kohlenstoff und kolloidaler Tonerde. Durch Verwendung einer vorgebildeten kolloidalen Kohlenstoffdispersion wird eine viel bessere Homogenität erhalten, als wenn in Form von Aggregaten vorliegende Russpulver verwendet werden.
Es wird auch zwecks Vermeidung der Ausflockung kolloidaler Tonerde vorzugsweise eine Kohlenstoffdispersion verwendet, welche unter Verwendung eines oberflächenaktiven Mittels wie nichtionische oder kationische Zusammensetzungen, welche mit der Tonerde verträglich sind, hergestellt wurde, obgleich dies nicht wesentlich ist.
Zuerst werden 416 ml Wasser in ein etwa 1 l fassendes Mischgefäss gegeben, welches eine hochtourige Mischvorrichtung aufweist, dann 18, 5 g Pulver von faserigem Böhmit, und es wird 3 min schnell gerührt. Getrennt davon werden 63, 5 g einer 30 gew. -%igen Suspension von kolloidalen Kunststoffteilchen in Wasser mit 63, 5 g Wasser zur Verminderung der Viskosität verdünnt und das Ganze wird zu dem kolloidalen Tonerdesol im Mischgefäss unter langsamem Rühren zugesetzt. Mischen bei hoher Geschwindigkeit erzeugt beträchtlichen Schaum. Netz-und Schaumzerstörungsmittel können nach Bedarf zugesetzt werden.
Die fertige Mischung" A" ist eine viskose, thixotrope, druckerschwärzeartige Anstrichzusammensetzung. Wenn auf Pyrexglas aufgebracht, getrocknet und 15 min bei 5000C eingebrannt, ist der Überzug festhaftend und widerstandsfähig gegen feuchtes Abreiben. Der aufgebrannte Überzug hat einen verhältnismässig hohen elektrischen Widerstand.
EMI7.3
ge können auf Hochglanz poliert werden, sind aber nicht wasserfest, ausser wenn sie eingebrannt werden. Sie können als bei hohen Temperaturen (4000C) verwendbare schwarze Anstriche, als Überzüge von hohem Widerstand und für den zeitweiligen Schutz von Metallen gegen Oxydation bei hohen Temperaturen verwendet werden.
Mischung 6 : Titandioxyd - Glimmer - faserige Böhmit-Tonerde - Zusammensetzung.
EMI7.4
<tb>
<tb>
Böhmit-Tonerde <SEP> 5, <SEP> 50/0
<tb> Feuchtzerkleinerter <SEP> Glimmer <SEP> 5, <SEP> 5% <SEP>
<tb> 40% <SEP> igue <SEP> Lösung <SEP> von <SEP> saurem <SEP> Al-Phosphat <SEP> 1, <SEP> 65%
<tb> HPO <SEP> 4 <SEP> (850/0) <SEP> 0, <SEP> 550/0 <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 78, <SEP> 8%
<tb> Titandioxyd <SEP> 8, <SEP> 8% <SEP>
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
In einen hochtourigen Mixer von etwa 1 l Fassungsraum werden 275 ml Wasser gegeben, wozu 27, 5 g faseriger Böhmit unter langsamem Rühren zugesetzt werden, wonach 2 min bei hoher Geschwindigkeit gerührt wird. Dann werden 27,5 g feuchtzerkleinerter Glimmer unter fortgesetztem Rühren zu- gefügt. Getrennt davon werden 8,2 g einer 40% igen Losung von saurem Al-Phosphat und 2,8 g 85% igue Phosphorsäure mit 115 ml Wasser gemischt.
Diese Lösung wird dann rasch zu der Tonerdesuspension zugesetzt, während bei hoher Geschwindigkeit gerührt wird.
<Desc/Clms Page number 8>
Zu dieser Bindemitteldispersion werden 44 g TiO von Pigmentqualität zugesetzt und die Dispersion durch rasches Rühren oder vorzugsweise durch Vermahlen fertiggestellt. Anfänglich schäumt die Mischung stark, aber nach wenigen Stunden kann der Schaum durch langsames Rühren zerstört werden. Die Zugabe eines Überschusses an schaumzerstörenden Mitteln kann dazu führen, dass der Überzug sich ungleichmässig ausbreitet.
Diese Zusammensetzung ist thixotrop und kann in ziemlich dicken Schichten aufgebracht werden.
Sie bildet einen weissen Überzug, der auf Rotglut erhitzt werden kann, ohne dass er sich zersetzt. Ziemlich gute Feuchtabriebfestigkeit wird auch durch Erhitzen auf nur 1250C erhalten.
EMI8.1
Oberflächen erfolgen soll.
Zusammensetzungen
EMI8.2
<tb>
<tb> (A) <SEP> (B)
<tb> für <SEP> poröse <SEP> für <SEP> nicht <SEP> poröse
<tb> Oberflächen <SEP> Oberflächen
<tb> α-Al2O3 <SEP> (Blättchentype,
<tb> 325 <SEP> Siebmaschen) <SEP> 55, <SEP> 5% <SEP> 82, <SEP> 0% <SEP>
<tb> Faseriger <SEP> Böhmit <SEP> 5, <SEP> 5% <SEP> 1, <SEP> 8% <SEP>
<tb> 0, <SEP> 5molare <SEP> Ba-Acetatlösung-0, <SEP> 7% <SEP>
<tb> Wasser <SEP> 39, <SEP> 0% <SEP> 15, <SEP> 5% <SEP>
<tb> 100, <SEP> 00/0 <SEP> 100, <SEP> 0%
<tb>
EMI8.3
und das a-Al203 am Absetzen zu verhindern.
(A) Zu 194 ml Wasser in einem etwa 1 l fassenden Mixer werden 27, 5 g faseriger Böhmit zugesetzt und die Mischung wird 1 min bei hoher Geschwindigkeit gerührt. Drei Tropfen eines Silicon-Antischaummittels werden zugegeben und das Rühren wird fortgesetzt, bis eine gleichmässige, sehr thixo- trope und halbflüssige Masse erhalten wird. Dann werden 278 g blättchenförmiges AI0 (325 Maschen/ cmz) zugegeben und das Mischen wird bis zur Homogenität fortgesetzt. 2 (B) Zu 310 ml Wasser in einem etwa 11 fassenden Mischgefäss werden 36 g faseriger Böhmit unter langsamem Rühren zugesetzt. Dann werden 14 ml einer 0,5molaren Ba-Acetatlösung zugesetzt und das Mischen bei hoher Geschwindigkeit 2 min fortgesetzt. Drei Tropfen Silicon-Antischaummittel werden zugegeben und die Mischung wird zur Entfernung von Luft langsam gerührt.
90 g der obigen Dispersion werden dann unter langsamem Rühren und Kneten mit 410 g des obigen blättchenförmigen Al203 vermischt. Eine sich ausbreitende flüssige Mischung wird erhalten.
Eine weiche, mörtelartige Konsistenz wird erhalten, indem in gleicher Weise eine Mischung der Zusammensetzung
EMI8.4
<tb>
<tb> Blättchenförmiges <SEP> AI <SEP> 0 <SEP> 65, <SEP> 0% <SEP>
<tb> Faseriger <SEP> Böhmit <SEP> 4, <SEP> 3%
<tb> Wasser <SEP> 30,7%
<tb> 100, <SEP> 0%
<tb>
hergestellt wird.
Diese Mischungen trocknen an der Luft zu weichen, aber zusammenhängenden Überzügen auf verschiedenen Oberflächen. Die Härte wird durch Brennen des Überzuges auf über 12000C verbessert, der Überzug bleibt aber porös. Die Zusammensetzungen, welche das niedrigste Verhältnis von Tonerde zu a-Al O aufweisen, sind die weichsten beim Trocknen an der Luft, schrumpfen aber am wenigsten beim Brennen. Überzüge dieser Art sind brauchbar zum Verbessern der Wärmewiderstandsfähigkeit der Oberflächen von Isoliermaterialien für hohe Temperaturen, wie Auskleidungen von Formen, zum Überziehen von Metallen, als Trennmittel für hohe Temperaturen.
<Desc/Clms Page number 9>
Beispiel 7 : Heissverpressen von faseriger Böhmit-Tonerde.
Das Pulver wird zunächst durch Kaltpressen bei 9100 kg/cm2 in einer 5 cm Durchmesser aufweisenden Form unter Bildung einer Scheibe verdichtet. Dieses verdichtete Material wird dann in einem Mörser pulverisiert und in eine Graphitform gegeben, die zum Pressen von Probestangen von 5 cm Länge und 6 mm Durchmesser geeignet ist. Das Pulver wird bei 140 kg/cm2 und Raumtemperatur gepresst und die Form wird dann innerhalb 10 min auf 10000C und auf 14000C in 20 min erhitzt. An diesem Punkt wird der Druck auf 280 kg/cm2 erhöht und die Temperatur innerhalb weiterer 8 min von 1400 auf
16000C gesteigert. Es wird dann 30 min auf 16000C gehalten und vor dem Nachlassen des Druckes etwas abkühlen gelassen.
Das Material"setzt sich"oder nimmt seine Dichte innerhalb der ersten 10 min bei 1600 C an.
Das gepresste Probestück ist schwarz von der Graphitform. Diese Oberfläche wird abgetragen und es zeigt sich das graue Innere. Bei Verwendung eines Abstandes von 2, 5 cm beträgt die Bruchfestigkeit zwischen 4, 2 und 4, 55 t/cm2.
Kaltverpressen von faseriger Böhmit-Tonerde.
Gepulverte faserige Böhmit-Tonerde kann direkt bei Raumtemperatur zu überraschend festen kompakten Körpern verpresst werden. Etwas höhere Dichten können erzielt werden, wenn das Pulver erst durch Lagern in einem geschlossenen Behälter über Wasser bis zur Absorption von 15 bis 207o Feuchtigkeit befeuchtet wird. Beim Pressen zu einem Probestab von 50 x 6 x 6 mm bei 0, 7 kg/cm2 ist die Bruchfestigkeit des kaltgepressten Probestückes (Dichte 1, 3 g/cm3) 3, 5-70 kg/cm2 beim trockenen Pulver und etwa 105 kg/cm2 beim befeuchteten Pulver (1, 5 g/cm3).
Die Stäbe werden erst an der Luft bei einer Temperaturzunahme von 50 C/h bis zu 14000C gebrannt. Es findet zwar ein gewisses Sintern und Schrumpfen statt (auf 2, 0 g/cm3), aber die Probestücke sind weit entfernt von der theoretischen Dichte. Die Proben werden dann in einem Vakuum-Induktions- ofen bei 1400 - 16000C innerhalb 2 h gesintert und eine weitere Stunde einer Temperatur von 16000C ausgesetzt. Durch diese Behandlung resultiert ein Probestück, welches etwa 97% der theoretischen Dichte aufweist. Höhere Dichten können bei 1700 C erhalten werden, hiebei treten aber extreme Rekristallisation und Kornwachstum auf.
Im allgemeinen beträgt die Dichte der bei 1600 C gesinterten Stäbe 3, 8 - 4, 0 g/cm3 und die Bruchfestigkeit bei Zimmertemperatur 1, 4-2, 1 t/cm2.
Beispiel 8 : Faserige Böhmit-Tonerde als Bindemittel für faseriges Kaliumtitanat.
62 g faserige Böhmit-Tonerde werden in 318 g Wasser, enthaltend 4% Bariumoxyd, bezogen auf das Trockengewicht der kolloidalen Tonerde oder Äquivalent des Ba-Salzes, dispergiert. Dazu werden 47 g trockenes faseriges K-Titanat gegeben. Das erhaltene Produkt ist eine glatte, schlüpfrige Paste, welche beim Trocknen eine lineare Schrumpfung von etwa 25% zeigt. Sie hat ausgeprägte Hafteigenschaften und kann auf Oberflächen als Überzug aufgespachtelt werden.
20 g faserige Böhmit-Tonerde (mit dem Ba-Salz) werden in 80 g Wasser gelöst. Dazu werden 30 g faseriges Kaliumtitanat hinzugefügt. Dies ergibt eine sehr steife, aber glatte und auspressbare Masse, welche beim Trocknen eine lineare Schrumpfung von 8 bis 12% zeigt.
Mehr Fasern enthaltende Zusammensetzungen, die ein Teigrührgerät erfordern, schrumpfen beim Trocknen noch weniger.
Beispiel 9 : Ein Sol von faserigem Böhmit wird hergestellt durch Einrühren von 10 Gew.-% wiederdispergierbarem, faserigem, gepulvertem Böhmit in destilliertes Wasser. Das Böhmitpulver wird durch Sprühtrocknung eines Sols hergestellt. Das dispergierbare Böhmitpulver enthielt 69,92% AI20 und 10, 31% Acetatradikal (ausgedrückt als Essigsäure), welches in dem Produkt verblieb. Das Pulver hatte eine spezifische Oberfläche von 293 m2/g und die Fasern waren etwa 225 mi lang.
Diese Dispersion wird mit Wasser auf einen Gehalt von 5, 7% verdünnt. Eine4% ige Asbestdispersion wird durch Dispergieren von 80 g kanadischem Chrysotilasbest in 3920 g Wasser hergestellt. Die Dispersion wird unter Verwendung eines "Eppenbach Homomixers", der 1 h auf höchster Geschwindigkeit laufen gelassen wird, fertiggestellt. Es ist dies eine Laboratoriums-Kolloidmühle mit Turbinenschaufeln und mit etwa 8000 Umdr/min.
Die obigen beiden Dispersionen werden in den verschiedenen, tieferstehend angegebenen Verhältnissen gemischt, indem die erforderliche Menge jeder Dispersion in ein Waring-Mischgerät gegeben und 5 min gemischt wird. Die erhaltenen flüssigen Gemische werden in einem Filterkolben unter Anwendung von Vakuum entlüftet, als dünne Flüssigkeitsfilme auf chromplattierte Weicheisenplatten für photographische Zwecke gegossen und 2 - 3 h bei 620C in einem Ofen mit Luftumwälzung getrocknet.
Sie werden dann 1 h auf 2500C erhitzt. Die erhaltenen Filme werden von den durch Giessen überzoge-
<Desc/Clms Page number 10>
nen Platten abgezogen und ihre Reissfestigkeit bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind tieferstehend wiedergegeben.
Zusammensetzung
EMI10.1
<tb>
<tb> % <SEP> Asbest <SEP> % <SEP> faseriger <SEP> Böhmit <SEP> Reissfestigkeit <SEP> der
<tb> gegossenen <SEP> Filme <SEP> in <SEP> psi
<tb> 100 <SEP> 0 <SEP> 162
<tb> 73,6 <SEP> 26, <SEP> 4 <SEP> 1160
<tb> 6'2 <SEP> 38 <SEP> 1880
<tb> 51, <SEP> 3 <SEP> 48, <SEP> 7 <SEP> 2480
<tb> 41, <SEP> 2 <SEP> 58, <SEP> 8 <SEP> 3200
<tb> 31, <SEP> 8 <SEP> 68, <SEP> 2 <SEP> 4000
<tb> 23 <SEP> 77 <SEP> 2900
<tb> 18,8 <SEP> 81, <SEP> 2 <SEP> 520
<tb>
EMI10.2
so fest sind wie die aus reinem Asbest. Aus dem Gang der Festigkeit mit der Zusammensetzung ist auch offensichtlich, dass die erfindungsgemässen Gemische wenigstens um diesen Faktor fester sind als Filme aus reinem Böhmit.
Genau die gleiche Vorgangsweise wird zur Herstellung eines Filmes aus einem Gemisch 50 : 50 von
EMI10.3
Böhmit als Tonerde erhalten wurde.
Beispiel 10 : Ein y-Al 23, erhalten aus faserigem kolloidalem Böhmit, ist, wenn es als poröser Formkörper hergestellt wird, ein ausgezeichnetes Adsorbens. Es hat z. B. eine Stickstoffadsorptionsisotherme, welche wie folgt gekennzeichnet werden kann : Beim Anmachen als Paste mit drei Teilen Wasser pro Teil kolloid dispergierbaren Böhmitpulvers, Auspressen und einstündigem Erhitzen bei 5000C ergibt sich :
cm3 Stickstoff (bei Normaltemperatur und-druck), adsorbiert pro g der Probe beim Kochpunkt der Flüssigkeit :
Stickstoff 115 170 310 320 P/P (Stickstoff-Partialdruck) 0, 5 0, 7 0, 9 0, 95
EMI10.4
plastischen Masse aus 20 Gew.-% wasserdispergierbaren Fasern aus faserigem, kolloidalem Böhmit und 80 Gel.-% Wasser, gründliches Durchmischen dieser Komponenten zu teigartiger Konsistenz, Entfernen von Luft durch Aussetzen dieser Masse gegenüber einem Vakuum unter mässiger Vibration und nachfolgendes Auspressen der Masse durch eine Öffnung von 6 mm Durchmesser, so dass Stäbchen gebildet werden, welche man trocknet und in Stückchen zerbricht, welche, wenn sie getrocknet und auf 5000C erhitzt werden, im wesentlichen kurze Zylinder sind,
die einen Querschnitt von etwa 3 mm haben, wobei die Länge davon abhängt, in wie kurze Stücke sie zerbrochen werden. Diese Stückchen oder Körner sind ausserordentlich hart und fest und an mechanischer Festigkeit jenen weit überlegen, die z. B. durch Auspressen einer AI-Hydroxyd-Paste hergestellt werden. Überdies sind das Porenvolumen und die Porendurchmesser beträchtlich grösser.
Beispiel 11 : Adsorbenskörner von noch grösserer Festigkeit werden erhalten durch Vermischen von 5 Gew.-% Chrysotil-Asbest mit dem wasserdispergierbaren kolloidalen Böhmit vor Herstellung der auspressbaren Paste. So wird z. B. 1 Gew. -Teil kurzfaseriger Chrysotil-Asbest Nr. 3 mit 1 Gew.-Teil wasserdispergierbarem faserigem Böhmit vermischt und zu 40 Gew.-Teilen Wasser zugesetzt.
Diese Mischung wird dann in einem hochtourigen Mischer gerührt, um eine innige, hochdispergierte Mischung
<Desc/Clms Page number 11>
von Asbestfasern und faserigem kolloidalem Böhmit zu erhalten, nach der allgemeinen Anweisung der USA-Patentschrift Nr. 2, 661, 288. Dann werden 8 Gew.-Teile gepulverter, wasserdispergierbarer faseriger kolloidaler Böhmit zu der Mischung zugesetzt, welche dann weiter gerührt wird, worauf man eine sehr dicke, schwere Paste erhält, die etwa 1 Gew.-Teil dispergierten Asbest und 9 Gew.-Teile faserigen kolloidalen Böhmit enthält. Diese Mischung wird dann ausgepresst, getrocknet und wie zuvor auf 5000C erhitzt und danach werden die Adsorptionseigenschaften bestimmt. Die Festigkeit der Körner ist deutlich grösser als jener aus reiner Tonerde, wie oben beschrieben.
Es konnte die Zusammensetzung auf die glatte Oberfläche von gewachstem Papier aufgestrichen werden, wobei nach dem Trocknen zusammenhängende Blätter erhalten wurden, welche hochporös und im Hinblick darauf von überraschender mechanischer Festigkeit sind. Dadurch wird zum ersten Mal ermöglicht, adsorbierende Tonerde in Form von Platten zu verwenden, so dass Luft oder andere Gase durchgeblasen werden können, u. zw. in einer Absorptionskammer zwischen Stapeln paralleler Platten des Adsorbens mit einem minimalen Strömungswiderstand.
Die Adsorptionseigenschaften dieses Materials sind ganz ähnlich jener des oben beschriebenen Adsorbens aus reiner Tonerde, wobei die Anwesenheit von Asbest die Absorptionskapazität nicht nennenswert vermindert, was, wie tieferstehend angegeben, durch die Adsorption von Stickstoff beim Siedepunkt des flüssigen Stickstoffs gezeigt wird.
cm3 adsorbierter Stickstoff (bei Normaltemperatur und-druck) pro g 78 116 150 278 304 P/P 0, 3 0, 5 0, 7 0, 9 0, 95
Die spezifische Oberfläche beträgt 327 m/g und das Porenvolumen 0,50 cm3/g. Das Material ahsorbiert 35 Gel.-% Wasser bei 90% relativer Feuchtigkeit und 9, 8% bei 50%, was eine beachtliche hohe Wirksamkeit bei der Verminderung des Feuchtigkeitsgehaltes der Luft von einem unangenehmen auf ein angenehmes Niveau zeigt.
Beispiel 12 : Eine weitere Art von Adsorbens verwendet faseriges y-Al 20"erhalten aus faserigem kolloidalem Böhmit, vorzugsweise als Bindemittel für andere Adsorbentien, ohne die Adsorptionskapazität zu vermindern, da das Bindemittel selbst als Adsorbens wirkt. So werden 100 Gew.-Teile Körner von 10 Siebmaschen pro 2, 5 cm von üblicher aktivierter Tonerde, hergestellt durch Entwässerung von Al-Trihydrat, mit 100 Gew.-Teilen einer 151eigen Dispersion von faserigem kolloidalem Böhmit gemischt, welche eine viskose Paste ist. Die Masse wird in einer Form gepresst und getrocknet und bildet so einen zusammenhängenden Körper, welcher dann durch einstündiges Erhitzen auf 500 C in Luft aktiviert wird.
Es ist ersichtlich, dass die Körner des ursprünglichen Tonerde-Trihydrates mit dem kolloidalen Böhmit gemischt, verformt und dann nach dem Auspressen und Trocknen auf 5000C erhitzt werden können,
EMI11.1
aktiviert wird.
Silikagele können in gleicher Weise zu Körnern verbunden werden. Es ist bekannt, dass Silikagele sehr sorgfältig getrocknet werden müssen, um Rissbildung und Zerfallen zu einem Pulver zu verhindern.
Sogar feinkörniges Silikagel kann erfindungsgemäss mit Tonerde gebunden werden, um ein Adsorbens hoher Absorptionskapazität für Feuchtigkeit zu liefern.
Beispiel 13 : Im folgenden wird ein Beispiel für einen Katalysatorkörper angeführt. Dieser aus kolloidalem Böhmit hergestellte Körper wird innig gemischt mit kolloidalem SiO, um eine Zusammensetzung zu erhalten, die in bezug auf das Vermischen von Tonerde und sitz genügend homogen ist, so dass Mullit, ein sehr hitzefestes Material, bei abnorm niedriger Temperatur gebildet werden kann. Dieser Körper ist ein wirksamer Crackungskatalysator, wenn er bei nicht über 6000C gebrannt wird. Es ist seit langem bekannt, dass beim Vermischen von gepulverter Tonerde mit sitz eine extrem hohe Temperatur erforderlich ist, um die Reaktion zwischen den beiden Phasen zur Bildung von Mullit
EMI11.2
Al203 .Böhmit, werden jedoch zusammenhängende geformte Körner erhalten. So werden z.
B. 100 Gew.-Teile eines kolloid dispergierbaren trockenen Tonerdepulvers mit etwa 70 Gew.-%AI03 in Form von kristallinen Böhmit-Fibrillen von etwa 100 mg Länge und etwa 4 - 5 mll Durchmesser, enthaltend in der Grö- ssenordnung von 10 Gew.-% gebundene Essigsäure auf der Oberfläche der Fibrillen, in 3 l destilliertem Wasser, enthaltend 10 g HNO und 2,7 g HCl, dispergiert. Getrennt davon werden 90 g einer 30% gen
<Desc/Clms Page number 12>
EMI12.1
<Desc/Clms Page number 13>
SiOBeispiel 17 : Dies ist ein Beispiel für die Herstellung einer hochtonerdehaltigen Keramik, erzeugt aus Pulver von kolloidaler Böhmit-Tonerde, mit einem Gehalt von etwa 0, % Magnesiumoxyd.
0, 44 g Mg-Acetat-Tetrahydrat wurden in 735 ml Wasser gelöst und 100 g pulverisierte faserige Böhmit-Tonerde der in Beispiel 9 beschriebenen Art wurden langsam zugegeben, während man die Mischung in einem Waring-Mischgefäss rührte. Das Rühren wird 1 h lang fortgesetzt, nachdem der letzte Anteil des Böhmit-Pulvers zugesetzt wurde. Während dieses einstündigen Rührens werden zusätzliche 200 ml Wasser in Portionen zugefügt, um den flüssigen Zustand aufrechtzuerhalten. Die Mischung wird dann in eine Reihe von 500 ml Rundkolben gegeben, welche in einem Bad von trockenem Eis-Aceton in Drehung versetzt und gleichzeitig magnetisch gerührt wurden. Die rasch gefrorene Mischung wird an eine Vakuumpumpe angeschlossen und über Nacht trocknen gelassen.
Das erhaltene lockere Pulver wird in einem Porzellanmörser mit einem Pistill zerkleinert, um die lose zusammenhängenden Aggregate zu zerbrechen. Das lockere Pulver wird dann bei 350 kg/cm vorverdichtet, u. zw. in einer 5 cm grossen zylindrischen Stahlform. Das Pressstück wird dann erneut in einem Mörser mit einem Pistill zerkleinert und das dichte Pulver wird unter Anwendung eines Maximaldruckes von 3,5 kg/cmz geformt. Dieser geformte Körper wird an der Luft mit einer Geschwindigkeit von 500C/h auf eine Temperatur von 14000C erhitzt, die 10 h lang aufrechterhalten wird. Die Temperatur wird dann auf 16000C mit emer Geschwindigkeit von 1000C/h erhöht, worauf der Körper dieser Temperatur 20 h ausgesetzt wird.
Man erhält durch diese Behandlung dichte Stäbe aus a-Tonerde, die eine Bruchfestigkeit von 3, 01 bis 3, 55 t/cmz aufweisen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Die Verwendung von faserigem Tonerde-Monohydrat, welches das Kristallgitter des Böhmits aufweist, und das hergestellt wurde, indem man eine wässerige, 0, 05- bis 3molare Suspension, bezogen auf A1203, eines solchen Al-Hydroxydes oder basischen Al-Salzes, von welchem bei der Behand- lung mit überschüssiger Salzsäure bei 98 - 1000C die halbe Menge in weniger als 10 min gelöst wird, mit einer einbasischen Säure mit einer Dissoziationskonstanten von über 0, 1 bei 25 C mit einer Kon- zentration von 0,05 bis 4, 2 Mol (bezogen auf das Gesamtvolumen der Dispersion), oder mit verdünnter Essig- oder Ameisensäure in einer solchen Konzentration, dass das Molverhältnis von Al 203 zu Säureanion 0, 5 : 1 bis 4 :
1 beträgt, unter Druck auf etwa 120 - 3750C erhitzt, bis sich die Fibrillen des AlOxyd-Monohydrates gebildet haben, worauf die Dispersion getrocknet wird, als Bindemittel für die Herstellung geformter, z. B. papierähnlicher Gegenstände, aus organischen oder anorganischen Fasern, wie solchen aus Glas, Baumwolle, Polyamiden, Polyacrylaten oder Polyestern.