DD202041A5 - Verfahren zur herstellung von keramische fasern enthaltenden, koernigen, feuerbestaendigen oder feuerfesten materialien,nach dem verfahren hergestellte materialien und ihre verwendung - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von keramischen Fasern enthaltenden koernigen, feuerbestaendigen oder feuerfesten Materialien, wobei 100 Gewichtsteile keramische Fasern, 2 bis 15 Gew.-Teile Ton oder feinst zerteilte feuerfeste Oxide oder Hydroxide, gegebenenfalls bis 10 Gewichtsteile andere feuerfeste Zusaetze, 1 bis 8 Gewichtsteile Phosphatbindemittel und 2 bis 25 Gewichtsteile Wasser gemischt werden, und die Mischung um den Volumenfaktor von wenigstens 3 verdichtet, getrocknet und/oder gebrannt und auf die gewuenschte Koernung zerkleinert wird. Durch die Verwendung des keramische Fasern enthaltenden koernigen Materials bei Spritz- und Stampfmassen wird eine verbesserte Festigkeit erreicht.
Description
Berlin, den 22.5.1982 60 417/18
Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien, enthaltend keramische Fasern, Ton, Bindemittel und gegebenenfalls andere übliche Zusätze, das nach dem Verfahren hergestellte Material sowie dessen Verwendung, .
Wärmeisoliereηde keramische Faserkörper aus feuerfesten Fasern, organischem oder anorganischem Bindemittel mit einerseits geringer Festigkeit und hoher Zusammendrückbarkeit und andererseits erhöhten Werten für die Festigkeit, Dichte und Formbeständigkeit sind bekannt* So beschreibt die DE-AS 12 74 490 eine Verbrennungskammer für öfen, die durch Ausformung der mit Bindemittel versetzten Fasermasse gebildet wird, und bei der die Bindemittelkonzentration über den Querschnitt der Wand abnehmen soll. Als geeignetes Bindemittel werden Tone, Alkalisilikate, Aluminiumphosphat, kolloidale Kieselerde mit einem Gewichtsanteil von 5 bis 35, optimal 10 %t genannt. Der Faserkörper ist aber wegen seiner dichten harten Wandoberfläche und der gegenüberliegenden weichen flexiblen Wandoberfläche nicht für hohe Belastungen in ausreichendem Maße geeignet*
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Bei dem Verfahren nach der DE-AS 27 32 387 soll die mit einem organischen Kunststoffbindemittel vorgebundene Mineralfaserplatte durch Tränken mit einer wäßrigen Aufschlämmung eines Bindetons und anschließendes Tempern verfeäigt werden. Weiterhin sind aus der DE-AS 26 18 Faserspritzmassen bekannt, welche neben einem größeren Anteil an anorganischen Fasern geringe Anteile an Binde-. mittel bzw. anderen anorganischen Zusätzen sowie^einen
chemischen Zusatzbinder enthalten, wobei diese Faserv_„·' spritzmassen zur Vermeidung der Staubbildung noch 5 bis 20 Gew#-So eines Öles enthalten. Bei der Verwendung dieser Faserspritzmassen ist ausdrücklich angegeben, daß die .-anorganischen Fasern, wie z. B. die Steinwolle, in aufgelockertem Zustand eingesetzt werden.
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen Verfahrens zur Herstellung von keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien, welche im verarbeiteten Zustand eine höhere Festigkeit, insbesondere gegenüber mechanischer Beanspruchung, aufweisen und die besonders vorteilhaft in sogenannten Faserspritzmassen eingesetzt werden können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete Bestandteile für die Herstellung von feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien aufzufinden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder
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feuerfesten Materialien, enthaltend keramische Fasern, Ton, Bindemittel und gegebenenfalls andere übliche Zusätze, ist dadurch gekennzeichnet, daß
a) 100 Gew.-Teile keramische Fasern, 2 bis 15 Gew.-Teile Ton und/oder feilst zerteiltes Alp°3 und/oder feinst zerteiltes SiO2 und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-Teile andere Feuerfestzusätze und 1 bis 8 Gew»-Teile Phosphatbindemittel, gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmitteln, mit etwa 2 bis 25 Gew»-Teilen Wasser.in einem Mischer gründlich vermischt werden,
b) die in Stufe a) erhaltene Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 verdichtet wird, und
c) das in Stufe b) erhaltene Produkt getrocknet und/oder bei Temperaturen von 250 bis 600 0C wärmebehandelt und/ oder bei höheren Temperaturen gebrannt und anschließend bis auf die gewünschte Körnung zerkleinert wird»
Als keramische Fasern werden erfindungsgemäß aufgeschlossene Fasern verwendet, als Ton Bentonit, als Phosphatbindemittel Natriumpolyphosphat oder Monoaluminiumphosphat in fester Form oder als Lösung in Wasser und als Plastifizierungsmittel Methylcellulose in einer Menge von 1 bis 6 Gew.-Teilen,
Als weiterer Feuerfestzusatz wird vorteilhafterweise Porzellanmehl oder Schamotte zugesetzt«
In der Stufe b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Verdichtung um einen Volumenfaktor von 5 bis 8 durchgeführt.
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Die Verdichtung in Stufe b) kann durch Strangpressen durchgeführt werden, wobei dann in Stufe a) bis zu 100 Gew.-Teilen Wasser zur Herstellung der Mischung verwendet werden. Die Verdichtung in Stufe b) kann aber auch in einer Brikettiereinrichtung durchgeführt werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin das nach dem Verfahren hergestellte, keramische Fasern enthaltende, körnige, feuerbeständige oder feuerfeste Material, das besonders gute Eigenschaften besitzt.
Die bei dem erf indungsgetpaßen Verfahren verwendeten, keramischen Fasern oder Mineralfasern können alle übliche Fasern dieser Art sein, z» B, Steinwolle oder Fasern auf Basis von Alurainiumsilikat mit insbesondere hohem AIpO-Gehalt im Bereich von 45 bis 95 Gevv,-%« Selbstverständlich können auch Gemische von verschiedenen keramischen Fasern eingesetzt werden*
.Der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Ton kann ein üblicher Ton oder ein spezieller Bindeton, z.B. Bentonit, sein. Dieser Ton wird üblicherweise in einer Menge von 2 bis 15 Gew,-Teilen auf 100 Gew .,-Teile der keramischen Fasern eingesetzt. Weiterhin können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bis zu 10 Gew,-Teile anderer Feuerfestzusätze verwendet werden, Beispiele hierfür sind Porzellanmehl und Schamotte* Die in der Zusammensetzung der erfindungsgemäßen, körnigen Materialien gegebenenfalls vorliegenden anderen, ferst zerteilten Bestandteile wie feinst zerteiltes AIgO und/oder feinst zerteiltes SiO2 und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder
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feinst zerteiltes Chromoxid sind auf dem Feuerfestgebiet bekanntermaßen verwendete Bestandteile, Unter dem hier verwendeten Ausdruck "feinst zerteilt" im Zusammenhang mit den zuvor genannten Bestandteilen ist zu verstehen, daß diese Bestandteile in feinst gemahlenen oder auch im kolloidalen Zustand vorliegen. Insbesondere bei Verwendung von solchen in kolloidalem Zustand vorliegenden Materialien wie kolloidalem SiO2 bzw» kolloidalem Aluminiumoxid ist es möglich,, nur geringe Mengen an Bindemittel, nämlich nahe beim unteren Grenzwert von 1 Gew.-Teil eines solchen Bindemittels zu verwenden.
Vorteilhafterweise liegt der Gesamtanteil vpn Ton und/oder anderen feinst zerteilten Bestandteilen plus anderen Feuerfestzusätzen bei 20 Gew.-Teilen auf 100 Gew»-Teile der keramischen Fasern,
Die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Phosphatbinderaittel sind übliche Phosphatbindemittel, die angegebenen Mengen in Gewicht steilen beziehen sich auf P2^c in dem Js~ welligen Bindemittel.
Beispiele für solche Phosphatbindemittel sind Natriumpolyphosphat mit einem Polymerisationsgrad von η i- 4 und vorzugsweise mit einem Polyraerisationsg rad von 6 bis 10. ses Natriumpolyphosphat wird in üblicher Weise in gelöster Form verwendet, Ein weiteres Phosphatbindemittel ist Monoaluminiumphosphaty das sowohl in fester, gemahlener Form oder als wäßrige Lösung, insbesondere als eine Lösung mit 50 Gew,.-%, ein handelsübliches Produkt ist.
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Das Vermischen der Bestandteile in der Stufe a) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann in jedem geeigneten Mischer erfolgen, beispielsweise in einem Drais-Mischer,
Das in Stufe a) gegebenenfalls zugesetzte Plastifizierungsmittel kann ein übliches Plastifizierungsmittel, beispielsweise Methylcellulose in fester Form oder gelöst in Wasser, oder ein grenzflächenaktiver Stoff sein,
,—-. Die in der Stufe a) des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Mischung muß um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 verdichtet werden. Dies kann vorteilhafterweise entweder in einer Strangpresse erfolgen. Weiterhin kann eine solche Verdichtung in einer Drehtischpresse oder einer üblichen Brikettiereinrichtung durchgeführt werden, es kann jedoch auch jede andere übliche Presse verwendet werden. Bei dem erfindungsgetnäßen Verfahren muß die Verdichtung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 erfolgen, vorteilhafterweise wird die Verdichtung um einen Voluraenfaktor von 3 bis 6 durchgeführt» Die höchstmögliche Verdichtung liegt bei einem Volumenfaktor von etwa 12 bis 14» In der Stufe c) wird das in der Stufe b) erhaltene Produkt
() zunächst getrocknet, üblicherweise bei Temperaturen zwisehen 110 und 180 C; es kann jedoch auch einer Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 250 bis 600 0C unterworfen werden, wobei hier je nach der verwendeten Einrichtung zur Wärmebehandlung ein vorheriges Trocknen durchgeführt werden kann, oder auch das in Stufe b) erhaltene Produkt direkt in der Wärmebehandlungsvorrichtung sowohl getrocknet als auch wärmebehandelt werden kann« Bei der Durchführung einer Wärmebehandlung bei den angegebenen Temperaturen wird in dem erhaltenen Produkt eine gewisse
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chemische Bindung durch das Phosphatbindemittel herbeigeführt» Das Produkt kann jedoch auch bei höheren Temperaturen gebrannt werden, vorteilhafterweis.e bei Temperaturen zwischen 800 C und 1550 c. Die Brenndauer kann von 1 bis 8 Stunden reichen. Hierdurch wird eine Verbesserung der Raumbeständigkeit des anschließend gekörnten Produkts erreicht*
Im Anschluß an das Trocknen und/oder die Wärmebehandlung und/oder das Brennen des Produkts wird dieses auf die gewünschte Körnung zerkleinert» wobei.die maximale Körnung üblicherweise 6 mm beträgt. Die Zerkleinerung kann jedoch auch auf einen bestimmten Bereich eingestellt werden, beispielsweise kann ein Produkt mit einer Körnung zwischen 2 und 3 mm ohne weiteres durch Zerkleinerung in üblichen Brecheinrichtungen und gegebenenfalls Aussieben der gewünschten Körnungen erhalten werden*
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene, körnige Material besitzt eine Dichte von 0,7 bis 1,75 g/cm und weist ein Porenvolumen in der Größenordnung von 35 bis 75 % auf.
Die Menge des in der Stufe a) gegebenenfalls zugesetzten Plastifizierungsraittels hängt von der in der Stufe b) verwendeten Verdichtungseinrichtung abVSeispielsweise wird bei Verwendung von Methylcellulose und Verdichtung in einer Strangpresse eine Menge von 4 Gew#-Teilen Methylcellulose zugesetzt, wobei die Hälfte dieser Methylcellulosemenge als 5%ige Lösung in Wasser und die andere Hälfte als trockene Methylcellulose zugesetzt wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßer! Verfahrens werden die keramischen Fasern als aufgeschlossene Fasern in der Stufe a) verwendet. Hierzu werden handelsübliche Fasern in ihrem Anlieferungszustand in einen Turbomischer (Fabrikat Drais-Turbulent-Schnellmischer) gegeben, worin die üblicherweise als Faserbündel angelieferten Fasern in aufgeschlossene Fasern umgewandelt werden. Ein solcher Turbomischer besteht aus einem Mischaggregat mit schnell rotierenden Messerköpfen, /— wodurch eventuell vorliegende Agglomerate in handelsüblichen Fasern,: die teilweise in stark verdichteter Form vorliegen, aufgeschlossen werden, ohne daß hierbei die Fasern unzulässig stark zerschlagen oder zerkleinert werden»
Selbstverständlich ist es auch möglich, die in der Stufe a) zuzumischenden Bestandteile, nämlich den Ton und/oder die anderen feißst zerteilten Bestandteile, gegebenenfalls die anderen Feuerfestzusätze, das Phosphatbindemittel und gegebenenfalls das Plastifizierungsmittel mit den Fasern in einem solchen Turbomischer zu vermischen, wobei gleichzeitig ein Aufschließen der Fasern und eine besonders Π gute und homogene Vermischung mit den in der Stufe a) zugesetzten Bestandteilen erfolgt. Anschließend werden dann eventuell gelöstes Bindemittel und Wasser zugesetzt und eingemischt.
Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene, körnige Material kann besonders geeignet in Faserspritzmassen verwendet werden» Hierzu wird das Material entweder in trockener Form einer Spritzdüse, an dessen Kopf es mit Wasser und gegebenenfalls weiteren Bindemitteln oder Zu-
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sätzen vermischt wird, zugeführt, oder es wird eine Aufschlämmung des körnigen Materials mit Wasser und gegebenenfalls weiteren Zusätzen hergestellt und verspritzt.
Ebenfalls ist es möglich, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte, körnige Material zusammen mit Wasser und weiteren keramischen Fasarn zu verspritzen.
Bei der Verwendung des erfindungsgeraäSen, körnigen Materials in Faserspritzmassen ist der Vorteil gegeben, daß diese Faserspritzmassen weniger Wasser zum Aufspritzen benötigen, wobei die Wassereinsparung bis zu 50 % betragen kann.
Bei der erfindungsgemäBen Verwendung als Faserspritzmassen ist weiterhin noch der Vorteil gegeben, daß die aus solchen Faserspritzmassen hergestellten Gegenstände eine höhere Einsatzgrenztemperatur besitzen als bei Verwendung von anderen, gleichartigen Faserspritzmassen, bei denen bei der Herstellung des körnigen Materials keine Verdichtung durchgeführt wurde« So beträgt beispielsweise die Einsatzgrenztemperatur von erfindungsgemäß verwendeten Faserspritzmassen, welche das erfindungsgemäß hergestellte, körnige Material enthalten, nach ihrem Auftrag als Tundish-Massen 1540 0C im Vergleich zu 1260 0C bei Verwendung von gleichartig zusammengesetzten Faserspritzmassen, bei denen ein nicht unter Verdichtung hergestelltes, körniges Material eingesetzt wurde* Diese Werte beziehen sich auf die Verwendung von keramischen Fasern und einem Al2O -Gehalt von 47 Gew.-%, wobei auf 100 Gew,-Teile der keramischen Fasern 9 Gew.-Teile Bentonit, 4 Gew.-Teile fein zerteiltes, festes Aluminiumphosphat,
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berechnet als Ρο^ς unc* ^ Gew.-Teile Wasser eingesetzt wurden und die Wärmebehandlung bei 1000 0C durchgeführt wurde. Der Volumenfaktor der Verdichtung bei der Herstellung des körnigen Materials betrug 4# .
Bei der erfindungsgemäßen Verwendung in Faserspritzmassen werden diese insbesondere zur isolierenden Auskleidung von Wärmebehandlungsöfen oder als isolierende Schutzschicht über feuerfesten Materialien in Zustellungen verwendet, /—- wobei solche Faserspritzmassen auch für die nachträgliche, feuerseitige Isolierung bereits bestehender Zustellungen, z. B« bei Reparaturen, verwendet werden können*
Eine besonders vorteilhafte Anwendung in Faserspritzmassen betrifft das Ausspritzen der Decken von Feuerungsräumen. Solche Deckenauskleidungen für Feuerungsräume sind beispielsweise in der DE-AS 28 32 079 beschrieben, wobei hier Matten aus temperaturbeständigem Fasermaterial mittels Halterungen eingelegt werden und die letzte Mattenlage dann mit einer Schutzlage aus hochteraperaturbeständigem Leichtbaustoff vollständig abgedeckt wird. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Faserspritzmassen ist es ( ''; möglich, solche Deckenkonstruktionen mit den erfindungsgemäßen Faserspritzmassen auszuspritzen» die nach dem Trocknen eine kompakte Isolierschicht ergeben, welche Abdeckplatte benötigen*
Gemäß:einer weiteren Verwendung wird das erfindungsgemäße, körnige Material bei der Herstellung von gepreßten oder gespritzten Formteilen verwendet» Hierbei kann das körnige Material mit weiteren Feuerfestbestandteilen oder keramischen Fasern, Ton und einem chemischen oder hydraulischen
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Bindemittel wie Tonerdeschmelzzement oder einem anderen hydraulisch abbindenden Bindemittel zusammen eingesetzt und in Formen zu Formteilen gepreßt oder gestampft, oder mit diesen anderen Bestandteilen in Formen eingespritzt werden«
Eine weitere vorteilhafte Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, körnigen Materials liegt in der Verwendung in Form einer lose geschütteten Füllung in Schächten und Kanälen, beispielsweise in Kabelschächten in Gebäuden, um eine Ausdehnung von Bränden und ein Durchströmen von Rauchgasen zu verhindern«
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden unterschiedliche Wasserraengen bei der Herstellung der Mischung in der Stufe a) verwendet« Die verwendete Wassermenge hängt im wesentlichen davon ab, in welcher Vorrichtung die in der Stufe a) erhaltene Mischung anschließend in der Stufe b) verdichtet wird* Falls diese Verdichtung in einer Brikettiereinrichtung oder einer Drehtischpresse erfolgt, sind Wasserraengen von 5 bis 25 Gew,-Teilen ausreichend, falls das Verdichten jedoch auf einer Strangpresse durchgeführt wird, ist die in dieser Stufe a) zuzusetzende Wassermenge höher, sie kann bis zu 100 Gew.-Teilen betragen. Auf Grund einfacher Vorversuche kann die zu verwendende Wassermenge jedoch ohne weiteres bestimmt werden. Die verwencke Wassermenge hängt auch davon ab, wie groß die in der Stufe a) zugesetzte Menge an Ton, feinst zerteiltem Al2O- bzw, den anderen genannten, feinst zerteilten Bestandteilen ist, wobei isnbesondere bei Verwendung von kolloidalem SiO2 und kolloidalem Al„0 größere Wassermengen vorteilhaft sein können.
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Die Erfindung wird anhand oer folgenden Beispiele näher erläutert.
In diesen Beispielen wurden zwei verschiedene Sorten von keramischen Fasern verwendet, nämlich
A) keramische Fasern des Systems Al2O-SiO2 mit 47 % "Al2
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und 53 % SiOp, deren Einsatzgrenztemperatur bei 1260 C /"""· liegt, und · - _
B) keramische Fasern des Systems Al2O-SiO2 mit 95 % A12°3 und 5 % SiO2:, welche höhere Einsatztemperaturen bis
2 oberhalb von 1500 C zulassen.
Es wurden 100 Gew.-Teile der keramischen Fasern A)1 10 Gew.-Teile Bindeton mit einem Al„0 -Gehalt von 35 Gew,-% und 1,5 Gew.-Teile trockene Methylcellulose in Pulverform in einem Eirich-Mischer eingegeben und für 10 Minuten miteinander vermischt. Dann wurden 10 Gew.-Teile 50 Gew»-/oige MonoalurairiumphosphatlÖsung und 2 Gevv.-Teile Wasser auf die Masse in dem Mischer unter fortwährendem Weiterraischen aufgesprüht und für weitere 30 Minuten vermischt.
Das aus dem Mischer herausgenommene Produkt wurde bei einem
Preßdruck von 30 N/mm in einer Plattenpresse zu einem plattenförmigen Produkt mit einer Stärke von 30 mm verpreßt, wobei eine Verdichtung um einen Faktor von 5,5 erhalten wurde»
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Das erhaltene, plattenförmig© Produkt wurde anschließend bei 110 C während 24 Stunden in einem Ofen getrocknet und dann bei unterschiedlichen Temperaturen jeweils 24 Stunden gebrannt und anschließend auf eine maximale Korngröße von 3 mm zerkleinert.
Die Körnung hatte die folgenden Eigenschaften:
Brenntemperatur (0C) 800 1350 1510
Kornraumgewicht R (g/cm ) 1,34 1,52 1,77
spezifisches Gewicht S (g/cm3) 2,60 2,70 2,75
Porenvolumen, Pg, (VoI·-%) 47,7 43,7 35,6
Chemische Analyse (%)
| Al2O3 | 44,7 |
| SiO2 | 50,7 |
| P2°5 | 2,95 |
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch ein die Fasern aufschlieBender Turbo-Mischer verwendet wurde* Der Preßdruck in Stufe b) betrug 10 bzw»
2 15 N/ram , die Verdichtung lag bei einem Faktor von 4 bzw» 5»
Nach einem Brand bei 1350 0C für 24 Stunden und Zerkleinerung wurde eine Körnung mit folgenden Eigenschaften erhalten:
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| Tabelle II | 10 | 15 | |
| 2 Proßdruck (N/mm ) | 0,7 | 1,02 | |
| R (g/cm3) | 2,7 | 2,7 | |
| spez. Gewicht (g/cm | 3) | 74 | 53 |
| Pg (VoI♦-%) | |||
| Beispiel 3 · | |||
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch der Anteil an Monoalurainiumphosphatlösung auf 15 Gew#-Teile und der Anteil von Wasser auf 5 Gew»-Teile bei auf 20 Minuten verkürzter Mischzeit erhöht wurden» Nach einem Brand bei 1350 0C während 24 Stunden und Zerkleinerung auf die gewünschte Körnung hatte diese die folgenden Eigenschaften:
| Tabelle III | 1,29 | |
| R (g/cm3) | 2,69 | |
| S (g/cm3) | 53,8 | |
| Pg (VoI♦-%) | ||
| Beispiel 4 | ||
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt,, wobei jedoch noch 8 Gew,-Teile Schamottemehl in der Stufe a) zugesetzt wurden» Weiterhin wurden nur 8,3 Gew,-Teile 50 Gew»~5oige Monoaluminiumphosphatlösung, jedoch 4 Gew·- Teile Wasser in der Mischstufe zugesetzt»
Der Preßdruck in der Verdichtungsstufe b) lag bei 30 N/nm ., dies ergab eine Verdichtung um einen Volumenfaktor von 5,2»
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Das erhaltene, plattendörmige Produkt wurde bei 180 0C getrocknet, und Proben wurden bei den unterschiedlichen, bei der folgenden Tabelle IV angegebenen Temporaturen gebrannt. Anschließend wurde das getrocknete bzw* gebrannte Produkt auf eine maximale Korngröße von 3 mm zerkleinert.
Die erhaltene Körnung hatte die folgenden Eigenschaften:
Behandl.-Temp, (° C) 180 800 1200 1300 1500
Kornrauragewicht, R, (g/cm3) 1,30 1,26 1,31 1,34 1,48
spez. Gew., (g/cm3) 2,60 2,60 2,65 2,68 2,72
Pg, (Vol.-%) 50,0 51,5 50,5 50,0 45,6
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch statt des Bindetons 10 Gew»-Teile feinst zerteiltes, kolloidales Al^O verwendet wurden* Dieses Al_0 lag als 50 Gew#-;£ige, hochviskose Lösung mit einer Viskosität von 0,083 Pas bei 20 0C vor* Es wurden 8 Gew.-Teile 50 Geviu-%ige Monoaluminiumphosphatlösung und 3 Gew.-Teile Wasser in der Mischstufe zugesetzt.
Die Verdichtung in der Preßstufe erfolgte bei einem Preß-
2 druck von 30 N/nm , dies ergab einen Volumenfaktor von 5,4 in dieser Verdichtungsstufe»
Die weitere Behandlung erfolgte wie in Beispiel 1, wobei die Trocknungstemperatur jedoch 120 C betrug und Proben
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des plattenförmigen Materials bei den in der folgenden Tabelle V angegebenen, unterschiedlichen Brenntemperaturen gebrannt wurden» Anschließend wurde das Material wie in Beispiel 1 gekörnt«
Die Faserkörnung hatte die folgenden Eigenschaften:
Behandl.-Tempi (° C) 120 800 1200 1300 1500
Kornraumgewicht, R, (g/cm3) 1,34 1,32 1,38 1,39 1,44
spez. Gew., (S/cm3) 2,72 2,72 2,77 2,79 2,83
Pg, (VoI.-%) 50,7 51,5 50,2 50,1 49,1
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß statt der 50 Ge*f.~%igen Monoaluminiurnphosphatlösung in der Mischstufe 4,5 Gew.-Teile festes Natriumpolyphosphat zugesetzt wurden. Die verwendete Wassermenge betrug 9 Gew.-Teile,
Beim Verdichten mit einem Preßdruck von 30 N/nm wurde eine Verdichtung um einen Volumenfaktor von 5,3 erzielt.
Die Weiterbehandlung erfolgte wie zuvor, wobei die Trocknung bei 120 C durchgeführt wurde. In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der entsprechend der Arbeitsweise von Beispiel 1 erhaltenen Faserkörnung aus dem getrockneten Produkt bzw» den bei unterschiedlichen Brenntemperaturen gebrannten Produkten angegeben.
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/ —f Cbb 4„ β»
Behandl.-Temp. (° C) 120 800 1200 1300 1500 Kornraumgewicht, R, (g/cm°) 1,22 1,19 1,32 1,38 1,41 spez. Gew., (g/cm3) 2,60 2,61 2,65 2,69 2,73
Pg, (VoI♦-%) 53,1 54,4 50,1 48,6 48,4
In diesem Beispiel wurde die Verdichtung durch Strangpressen durchgeführt,
Zunächst wurden 100 Geiv*-Teile keramische Fasern B) in einem Eirich-Mischer 10 bis 20 Minuten mit 1,5 Gew.-Teilen trockener Methylcellulose vermischt. Dann wurden in den laufenden Mischer 10 Gew.-Teile des in Beispiel 1 verwendeten Bindetons und 2 Gew.-Teile feinst zerteiltes Chromoxid mit einer maximalen Teilchengröße von 63 ^m eingegeben, kurz eingemischt, anschließend wurden 10 Gew.-Teile einer 50 Gew«-%igen Lösung von Monoaluminiumphosphat und 80 GewV-Teile Wasser aufgegeben und gründlich eingemischt* Das Strangpressen erfolgte in einer üblichen Strangpreßvorrichtung, wobei die Düse einen Querschnitt von 250 χ 190 mm besaß. Der bei der Verdichtung erzielte Voluraenfaktor lag bei 3,9» Das aus der Düse austretende Material wurde auf geeignete Batzenlängen abgeschnitten, diese wurden zunächst 24 Stunden bei 110 0C getrocknet und bei den in der Tabelle VII angegebenen, unterschiedlichen Brenntemperaturen jeweils 24 Stunden gebrannt« Dann wurden diese behandelten Probebatzen zu einer Faser- · körnung mit einer maximalen Korngröße von 6 mm zerkleinert,
ΛΛΠ/Λλ Ο 22.5.1982
2i 1 kl ι 2
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Die an dieser Faserkörnung erhaltenen Eigenschaften waren wie folgt:
Behandl.-Temp* (° C) 110 900 1100 1300 1500
Kornraumgewicht, R, (g/cnf*) 0,90 0,87 0,92 1,00 1,27
spez. Gew., (g/cm3) 2,50 2,61 2,63 2,65 2,73
Pg, (Vol.-%) 65,4 66,6 65,0 62,2 53,5
Es wurden zunächst 100 Gew.-Teile Fasern mit 1,5 Gew.-Teilen trockener Methylcellulose,während 20 Minuten in einem Turbo-Mischer aufgeschlossen, anschließend wurden 10 Gew»-Teile kolloidale SiO2 in fester Form zugesetzt, mit den Fasern vermischte Anschließend wurden 8 Gew.-Teile festes, pulverförmiges Monoaluminiuraphosphat und 8 Gew.-Teile Wasser aufgegeben und für weitere 12 Minuten gemischt.
Das erhaltene,; krümelförmige Gemisch wurde in einer Brikettiereinrichtung mit einem Voluraenfaktor von 4,9 verdichtet, anschließend wurde 24 Stunden bei 120 C getrocknet, eine weitere Probe wurde bei 400 C ohne vorheriges Trocknen 24 Stunden wärmebehandelt, und eine weitere Probe wurde ebenfalli 24 Stunden gebrannt.
Probe wurde ebenfalls ohne vorheriges Trocknen bei 1000 C
Die erhaltenen, behandelten Proben wurden auf eine maximale Korngröße von 4 mm zerkleinert, an der erhaltenen Faser-, körnung -wurden folgende Eigenschaften geraessen:
2 37 422 2 spez. Gew.,.. (g/cm )
| VIII | ,15 | 22 | .6.1982 | |
| - 19 - | ,58 | 50 | 417/18 | |
| Tabelle | ,4 | |||
| 400 | 1000 | |||
| g/cm ) | 120 | 1,10 | 1,13 | |
| 1 | 2,57 | 2,65 | ||
| 2 | 57,2 | 57,3 | ||
| 55 | ||||
Behandl.-Temp. (0C) Kornraumgewicht, R1 (g/cm*"1) sp Pg
Die in Beispiel 4 hergestellte Faserkörnung, welche bei 800 C gebrannt worden war, wurde mit einer Anraachflüssigkeit, bestehend aus 2 Gew.-Teilen Wasser und 1 Gen»-Teil 50 Gew»-/öiger Monoaluminiumphosphatlösung mit einer üblichen Spritzmaschine (Typ Velco) in Deckenhohlräume und auf eine senkrechte Wand in einer Stärke von 150 mm aufgespritzt. Nach dem Aufheizen, zur Trocknung der aufgespritzten Schicht, wurde eine feste, ausgezeichnet isolierende Schicht erhalten. Nach 20 Tagen wurden aus der Wand, die auf etwa 1200 C während dieser Zeit gehalten worden war, Proben entnommen, die folgende Eigenschaften besaßen:
Rohdichte (g/cm ) 1,6
2 Kaltdruckfestigkeit (M/mm } 7,9
Kaltbiegefestigkeit (N/mm ) ., 3,0
Wärmeleitfähigkeit bei 700 C (vV/m K) 0,4
100 Gew»-Teile der in Beispiel 5 hergestellten Faserkörnung, die bei 1300 C gebrannt worden war, wurden mit 20 Gew,-Teilen Tonerdeschmelzzement (Fabrikat Alcoa 25)
22.6.1982 - 20 - 60 417/18
und 18 Gew»-Teiien Wasser in einem Zwangsmischer (Typ Eirich) 10 Minuten vermischt und dann in Steinformen von 200 χ 200 χ 200 mm eingestampft» Mach dem Abbinden wurden diese Steine einerseits 12 Stunden- bei 110 C getrocknet und andererseits noch 24 Stunden bei 1300 C gebrannt. Die an diesen behandelten Steinen ermittelten Eigenschaften waren wie folgt:
Rohdichte (g/cm ) Kaltdruckfestigkeit (N/min ) Kaltbiegefes'tigkeit (N/mm ) Wärmeleitfähigkeit bei 700 0C
| nach | nach | 24 | h/ |
| Trocknen | 1300 | 0C | |
| 1,5 | 1, | 6 | |
| 1,5 | 23, | 0 | |
| 0,5 | 7* | 1 |
(W/m °i<) 0,42
Claims (14)
- !♦ Verfahren zur Herstellung von keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materialien, enthaltend keramische Fasern, Ton, Bindemittel und gegebenenfalls andere übliche Zusätze, gekennzeichnet dadurch, daßa) 100 Gew.-Teile keramische Fasern, 2 bis 15 Gew.-Teile Ton und/oder feinst zerteiltes Alp°3 und/oder feinst zerteiltes SiO2 und/oder Alurainiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-Teile andere Feuerfestzusätze und 1 bis 8 Gew.-Teile Phosphatbindemittel, gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmittel, mit etwa 2 bis 25 Gew»-Teilen Wasser in einem Mischer gründlich vermischt werden,b) die in Stufe a) erhaltene Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 verdichtet wird, undc) das in Stufe b) erhaltene Produkt getrocknet und/oder bei Temperaturen von 250 bis 600 0C wärmebehandelt und/oder bei höheren Temperaturen gebrannt und anschließend bis auf die gewünschte Körnung zerkleinert wird«
- 2» Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als keramische Fasern aufgeschlossene Fasern verwendet werden,
- 3. Verfahren nach Punkt I^ gekennzeichnet dadurch, daß als Ton Bentonit verwendet wird.22,6.1982 J / 4 2 2 2 -22 - 50 4i7/18
- 4, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als weiterer FeuerfestzusatB Porzellanmehl oder Schamotte zugesetzt wird*
- 5· Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Phosphatbindemittel Natriumpolyphosphat verwendet wird,
- 6# Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß als Phosphatbindemittel Monoaluminiumphosphat in fester Form oder als Lösung in Wasser verwendet wird*
- 7, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Plastifizierungsmittel Methylcellulose in einer Menge von 1 bis 6 Gew«-Teilen zugesetzt wird*
- 8, Verfahren nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Verdichtung in Stufe b) um einen Volumenfaktor von 5 bis 8 durchgeführt wird*
- 9, Verfahren nach Punkt 1,. gekennzeichnet dadurch, daßin Stufe b) die Verdichtung durch Strangpressen durchgeführt wird,; wobei dann in Stufe a) jedoch bis zu 100 Gew»-Teilen Wasser zur Herstellung der Mischung verwendet werden,
- 10# Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in Stufe b) die Verdichtung in einer Brikettiereinrichtung durchgeführt wird,
- 11, Keramische Fasern enthaltendes, körniges, feuerbeständiges oder feuerfestes Material, gekennzeichnet dadurch, daß es hergestellt ist nach dem Verfahren nach einem der Punkte 1 bis 10.237422 222.6.1982 - 23 - 50 417/18
- 12, Verwendung des keramische Fasern enthaltenden, körnigen,feuerbeständigen oder feuerfesten Materials, gekennzeichnet dadurch, daß es in Faserspritzmassen angewandt wird,
- 13, Verwendung des keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materials, gekennzeichnet dadurch, daß es bei der Herstellung von gepreßten, gestampften oder gespritzten Formteilen angewandt wird,
- 14, Verwendung des keramische Fasern enthaltenden, körnigen, feuerbeständigen oder feuerfesten Materials, gekennzeichnet dadurch, daß es als feuerhemraende, lose geschüttete Füllung in Schächten oder Kanälen, angewandt wird» .
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