AT315057B

AT315057B - Faserarmierter, feuerfester Werkstoff

Info

Publication number: AT315057B
Application number: AT212172A
Authority: AT
Original assignee: Theodor Chvatal
Priority date: 1972-03-14
Filing date: 1972-03-14
Publication date: 1974-05-10

Description


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   Beschrieben wird ein Werkstoff in Plattenform, welcher aus Kaolinwolle und hochtonerdehältigem Zement nach dem Filtrationsverfahren hergestellt wird. 



   Kaolinwolle ist ein neues und sehr interessantes Material. Ihre Beschaffenheit entspricht etwa der Glaswolle, sie hat jedoch eine viel höhere Feuerfestigkeit und kann daher bei viel höheren Temperaturen (bis 12300 Dauerbeanspruchung) verwendet werden. 



   Kaolinwolle besteht aus etwa   49%      Si02, 491a Al. 0,   und etwa 2% Oxyden, welche den Glaszustand stabilisieren. Sie wird ähnlich wie Glaswolle, jedoch bei viel höheren Temperaturen aus der Schmelze durch Blasen oder Ziehen hergestellt. Ähnlich wie Glaswolle kann man die Kaolinwolle zu Schnüren, Fäden, Matten, Filzen oder lockeren Platten verarbeiten. 



   Der breiten Anwendung von Kaolinwolle steht der relativ hohe Preis im Wege. Ausserdem ist die Kaolinwolle in den aufgezeigten Ausführungsformen sehr locker, so dass die Wärmeleitfähigkeit im Verhältnis zum Raumgewicht relativ hoch ist. Da die Kaolinwolle, ausgenommen die lockeren Platten, nicht selbsttragend ist, muss sie mit andern starren Körpern kombiniert werden. 
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 festigkeit wird beträchtlich verbessert. Da die   armierten Körper   auch nach Auftreten von Rissen den Zusammen- halt nicht verlieren, haben sie eine ausserordentlich hohe Betriebssicherheit. Um die genannten Verbesserungen im vollen Umfange zu erreichen, ist es wesentlich, dass die Fasern genügend lang sind, so dass die Reibungs- kraft (Reibungswiderstand) zwischen Faser und Matrix der Zugfestigkeit der Faser gleich wird.

   Weiters ist es besonders vorteilhaft, wenn die Fasern richtig orientiert sind,   d. h.   in Richtung der wirkenden Belastung. 



   Erfindungsgemäss werden diese Vorteile bei der Kaolinwolle ausgenutzt, indem Suspensionen aus Kaolinwolle und hochwertigem Tonerdeschmelzzement durch Filtration zu Körpern geformt werden. Dieses Verfahren ist nicht neu und wird seit etwa 75 Jahren für die Herstellung von Asbestzement angewendet. Die für Asbestzement verwendeten Rohstoffe, Portlandzement und Asbest, sind jedoch nicht feuerfest und oberhalb von 5000 verliert Asbestzement vollkommen die mechanische Festigkeit. 



   Es sind bereits Kombinationen aus Kaolinwolle und Tonerdeschmelzzement in Form von Feuerbeton bekannt. In der russischen Patentschrift Nr. 300446 werden Massen, bestehend aus 73 bis 93   Gew. -Teilen   Kaolinwolle und 7 bis 27   Gew.-Teile   Tonerdeschmelzzement beschrieben. Hier ist der Gewichtsanteil an Kaolinwolle sehr hoch. Erfindungsgemäss ist dagegen der Gewichtsanteil an Zement wesentlich höher als der Gewichtsanteil anKaolinwolle. Erfindungsgemäss betragen   die Anteile 10 bis40 Gew. -Teile Kaolinwolle   und 60bis90Gew.-Teile Tonerdeschmelzzement. Erfindungsgemäss wird der Vorteil der richtigen Orientierung der Fasern voll ausgenutzt, während bei Feuerbeton dieser Vorteil nicht vorhanden ist. 



   Erfindungsgemäss werden aus Kaolinwolle, Tonerdeschmelzzement und Wasser in   einem"Holländer"etwa   2 bis   lOige   Suspensionen hergestellt. Diese werden auf eine Filterbahn (Bandfilter) geschüttet und durch absaugen des Wassers entsteht ein orientierter Filz aus Kaolinfasern und dazwischen die Zementpartikeln. Durch mehrmaliges Aufgiessen kann eine dickere Platte aufgebaut werden. Nach dem letzten Giessen wird die Platte von der Filterbahn abgenommen und plan gepresst. Durch Variation des Pressdruckes kann man das Raumgewicht der Platten, welches vorzugsweise durch den Anteil der Kaolinwolle bestimmt wird, zusätzlich verändern. 



   Man hat schon wiederholt negative Versuche gemacht, Glasfasern mit Portlandzement zu kombinieren. 



  Durch Reaktion der Glasfaser mit dem   CaO   des Zementes verlieren die Körper ihre mechanische Festigkeit. Bei   dEm erfindungsgemässen   Werkstoff ist dies nicht zu befürchten, da Kaolinfasern wesentlich chemisch beständiger als Glasfasern sind und der erfindungsgemäss verwendete Tonerdeschmelzzement keinen freien Kalk aufweist. 



   Studiert man das Zustandsdiagramm AI   Ps - CaO - Si02,   so kann man für die Kombination Tonerde-   schmelzzement - Kaolinwolle   eine Feuerfestigkeit von über 12500C erwarten, also oberhalb der thermischen   Anwendungsmöglichkeit der reinen Kaolinwolle.   Eigene Versuche haben jedoch gezeigt, dass bei der Kombina- 
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   Erfindungsgemäss erwies es sich als zielführend, den weissen, eisenfreien Tonerdezement mit hohem   AI 0-   Gehalt (über 65%) für die Herstellung des feuerfesten, faserarmierten Werkstoffes zu verwenden. Nur in diesem Fall werden die thermischen Eigenschaften der Kaolinwolle voll ausgenutzt, bei Brenntemperaturen bis 12500 kommt es nicht zu einer übermässigen Schwindung der Körper und ihrer Deformation und auch ihre Festigkeit bleibt ausreichend. 



   Die Eigenschaften des erfindungsgemässen Materials werden gleichfalls in der Tabelle angegeben. Es ist wesentlich billiger als ein Werkstoff aus reiner oder vorwiegender Kaolinwolle und hat bei einem gegebenen Raumgewicht bessere Wärmedämmeigenschaften, da die Hohlräume zwischen den Fasern mit porösem Zementstein gefüllt sind. 



   Der erfindungsgemässe, mit Kaolinfasern armierte Werkstoff ist auch gegen Stoss und Schlag, sowie gegen 
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 Temperaturen benötigt. Er kann, wie Asbestzement, in beliebigen Formen erzeugt werden. 



   Tabelle : 
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<tb> 
<tb> Kombinationen <SEP> Kaolinwolle-Tonerdeschmelzzemente
<tb> Zusammensetzung <SEP> Raumgewicht <SEP> (g/ml) <SEP> bei <SEP> Brennschwindung <SEP> (%) <SEP> bei
<tb> in <SEP> Gew.-Teilen <SEP> : <SEP> 20  <SEP> 110  <SEP> 900  <SEP> 900  <SEP> 1200  <SEP> 1250 
<tb> 10 <SEP> 
<tb> 1,23 <SEP> 1,14 <SEP> 1,02 <SEP> 1,1 <SEP> 3,4 <SEP> 15,1***
<tb> 90 <SEP> Lafarge-Zement*
<tb> Kaoli20 <SEP> Kaolinwolle
<tb> 1,00 <SEP> 0,89 <SEP> 0,80 <SEP> 0,8 <SEP> 3,0 <SEP> 9,0***
<tb> 80 <SEP> Lafarge-Zement
<tb> 10 <SEP> Kaolinwolle
<tb> 10 <SEP> Al2O3 <SEP> pyrol, <SEP> 1,30 <SEP> 1,20 <SEP> 1,06 <SEP> 1,5 <SEP> 5,1 <SEP> 12,2***
<tb> 80 <SEP> Lafarge-Zement
<tb> 20 <SEP> Kaolinwolle
<tb> 80 <SEP> Zement <SEP> CA-25** <SEP> 0,86 <SEP> 0,80 <SEP> 0,73 <SEP> 1,5 <SEP> 2,2 <SEP> 2,8
<tb> 30 <SEP> Kaolinwolle
<tb> 0,60 <SEP> 0,57 <SEP> 0,53 <SEP> 1,3 <SEP> 2,6 <SEP> 3,

  7
<tb> 70 <SEP> Zement <SEP> CA-25
<tb> 
 
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 ; ;-2**Al2O3-79,0%;CaO-18,0%. 



     ***   Stark deformiert.

Claims

PATENTANSPRUCH : Faserarmierter, feuerfester Werkstoff mit hoher Feuerfestigkeit, mittlerem und niedrigem Raumgewicht, sehr guter mechanischer Schlag- und Temperaturschockbeständigkeit, hergestellt nach dem Filtrationsverfahren, dadurch gekennzeichnet, dass er aus 10 bis 40 Gew.-Teilen Kaolinwolle und 60 bis 90 Gew.-Teilen eines eisenarmen Tonerdeschmelzzementes mit mindestens 65% AlQ besteht.