DD284671A5

DD284671A5 - METHOD FOR PRODUCING FIRE-RESISTANT FIBER FORMKOERPER AND FIBER COMBINATIONS

Info

Publication number: DD284671A5
Application number: DD32933589A
Authority: DD
Inventors: Wolfram Klinger; Roland Matthes; Steffen Petermann
Original assignee: Veb Metallurgieofenbau Meissen,Dd
Priority date: 1989-06-07
Filing date: 1989-06-07
Publication date: 1990-11-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Faserformkoerper und Faserkoernungen, die sich aufgrund unterdrueckter Migration des Bindemittels durch erhoehte Heiszfestigkeit, Haltbarkeit und infolge ihrer homogenen Haerte und Festigkeit durch gute mechanische Bearbeitbarkeit nach dem Trocknungsprozesz auszeichnen. Das Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, dasz den Faserprodukten kolloidales Bindemittel zugesetzt wird, welches durch eine Tieftemperaturbehandlung homogen koaguliert wird. Die Erfindung kann fuer die Waermedaemmung in Waermeanlagen sowie fuer Faserformkoerper als Konstruktionselemente und zum Schmelzen und Vergieszen von Nichtmetallschmelzen in den verschiedensten Industriebereichen angewendet werden.{Faserformkoerper; kolloidale Binder; Migration; Traenkung; Homogenitaet; HT-Waermedaemmung; Tieftemperaturbehandlung}The invention relates to a process for producing refractory Faserformkoerper and Fasererkerernungen, which are characterized by suppressed migration of the binder by increased Heiszfestigkeit, durability and as a result of their homogeneous Haerte and strength by good mechanical workability after the Trocknungsprozesz. The object of the invention is achieved by adding to the fiber products colloidal binder which is homogeneously coagulated by a cryogenic treatment. The invention can be applied to the thermal insulation in heat installations as well as to Faserformkoerper as construction elements and for melting and Vergieszen non-metal melts in a variety of industries. {Faserformkoerper; colloidal binders; Migration; Impregnation; Homogeneity; HT thermal insulation; Cryogenic treatment}

Description

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Faserformkorper und Faserkornungen, die fur die Wärmedämmung in Warmeanlagen der Silikatindustrie, chemischen Industrie sowie der Metallurgie und im übrigen thermischen Apparate- und Anlagenbetrieb Verwendung findenThe invention relates to a process for the production of refractory Faserformkorper and Fasererkornungen, which are used for thermal insulation in heat equipment of silicate industry, chemical industry and metallurgy and otherwise thermal apparatus and equipment operation

Darüber hinaus kann die Erfindung fur Faserformteile zum Abguß von Metallschmelzen, beispielsweise in der Leichtmetallindustrie, angewendet werdenIn addition, the invention can be applied to molded fiber parts for casting molten metal, for example in the light metal industry

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Zur Herstellung feuerfester Faserformteile werden üblicherweise wäßrige Faseraufschlammungen oder plastische formbare Massen unter Zusatz organischer und/oder anorganischer Bindemittel, Netzmittel und feuerfeste Füllstoffe verwendet Die Formkorperbildung erfolgt insbesondere aus faserhaltigen Suspensionen unter Nutzung perforierter Absaugformen durch Vakuumsaugformung oder Schwerkraftentwasserung Plastische Massen werden nach bekannten Verfahren gegossen, gestampft oder stranggepreßt Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Faserkornungen bekannt geworden, nach dem anorganische Fasern mit Gleitmittel und Detergenz, unter Verwendung eines anorganischen Binders, zu Faserschaum geschlagen werden, nach dessen Trocknung man die Faserkornung erhalt (DD 246289A1) Charakteristisch fur die bekannten Verfahren zur Herstellung von feuerfesten Faserformkorpern und Faserkornungen ist der Einsatz eines anorganischen und/oder organischen Binders, wie beispielsweise kolloidaler Kieselsaure, Latex (US 3835054A) Zum Erreichen einer hohen Beständigkeit und Volumenstabilitat im Hochtemperaturbereich werden anorganische kolloidale Binder besonders bevorzugtFor the production of refractory fiber moldings usually aqueous Faseraufschlammungen or plastic moldable compositions with the addition of organic and / or inorganic binders, wetting agents and refractory fillers are used The Formkorperbildung takes place in particular from fibrous suspensions using perforated Absaugformen by Vakuumsaugformung or gravity drainage Plastic masses are cast by known methods, tamped It has also become known a process for the production of fiber grains, according to which inorganic fibers with lubricant and detergent, using an inorganic binder, are beaten into fiber foam, after drying of which the fiber grain is obtained (DD 246289A1) characteristic of the known processes for the production of refractory fiber moldings and fiber grains is the use of an inorganic and / or organic binder, such as colloidal silica, Latex (US Pat. No. 3,853,054A) In order to achieve high resistance and volume stability in the high temperature range, inorganic colloidal binders are particularly preferred

Bei bekannten Verfahren erfolgt nach der Formgebung die Trocknung und bei Bedarf ein Vorbrand, um Faserformkorper mit der notwendigen Festigkeit oder Bearbeitbarkeit zu erhalten Zur weiteren Steigerung der Festigkeit wird bei bekannten Verfahren auch eine Trankung von in einem ersten Arbeitsgang hergestellten Faserformkorpern in kolloidalem Bindemittel vorgenommen (US 3077413A) Zur Steigerung der Kaltfestigkeit und mechanischen Bearbeitbarkeit können auch organische Bindersystem zugesetzt werden, wobei die Trankung auch in mehreren Arbeitsgangen erfolgen kann (DE 2311 816A1, DE 2613413 B2) Allen diesen bekannten Verfahren ist der Nachteil eigen, daß sich das kolloidale Bindemittel nach Abschluß der Formkorperbildung, besonders wahrend des Trocknens, an der Oberflache der Formkörper oder Kornungen infolge Migration anreichert Es kommtIn known processes, the drying is carried out after shaping and, if necessary, a preliminary firing in order to obtain Faserformkorper with the necessary strength or workability. To further increase the strength in known processes also a Trankung made in a first operation Faserformkorpern made in colloidal binder (US 3077413A) To increase the cold strength and mechanical machinability, it is also possible to add organic binder systems, which can also be carried out in several work procedures (DE 2311 816 A1, DE 2613413 B2). All these known processes suffer from the disadvantage that the colloidal binder ends up after completion Forming, especially during drying, on the surface of the moldings or grainings as a result of migration increases. It comes

zu einer ausgeprägten unerwünschten Inhomogenität der Bindung über den Querschnitt der Formkörper mit daraus resultierenderstarker Neigung zur Rißbildung und Abschalungen beim spateren thermischen Einsatz Die Oberflachenschichten sind stets sprod verfestigt, und der Kern ist weich und ungebundento a pronounced undesirable inhomogeneity of the bond across the cross-section of the moldings, resulting in a high tendency to crack and shake-off during later thermal application. The surface layers are always sprouted and the core is soft and unbonded

Weitere Nachteile sind ungenügende konstruktive Festigkeit der Faserformteile sowie Deformationen infolge ungleichmäßiger Aushärtung und Schwindung Häufig entsteht zusätzlich, infolge der Migration des Binders, eine verdichtete Oberflache der Formkörper, was die Trocknung erschwert und Abplatzungen hervorrufen kann Zur Ausschaltung dieser Nachteile wurden verschiedenen Verfahren bekannt, wo durch Zusatz spezieller Elektrolyse, organischer Verbindungen und verfahrenstechnischer Behandlungen eine Kopplung des kolloidalen Bindemittels infolge Koagulation an die Faserteilchen erfolgtOther disadvantages are insufficient structural strength of the fiber moldings and deformations due to uneven curing and shrinkage Often, in addition, due to the migration of the binder, a compacted surface of the moldings, which makes drying difficult and can cause spalling To eliminate these disadvantages, various methods have been known where Addition of special electrolysis, organic compounds and procedural treatments a coupling of the colloidal binder due to coagulation takes place on the fiber particles

Eine gezielte Ausfallung kolloider Oxidbindemittel zur Gelbildung und Fixierung im Fasergefuge wahrend des Herstellungsprozesses kann nach bekannten Verfahren durch abschließenden Zusatz von Ausfallmitteln, wie beispielsweise Alumimumsulfatlosung und damit verbundener pH-Wertabsenkung (DE 2613413B2) oder durch Einsatz von anionischen organischen Polymerflockungsmitteln auf Latexbasis (US 3835 054A) erreicht werden Diese bekannten Verfahren erbringen jedoch infolge der induzierten Gelbildung eine Viskositatserhohung der Faserstoffsuspensionen mit damit verbundenen starken Absaugschwierigkeiten bei erhöhten OxidbindemittelanteilenA targeted precipitation of colloidal oxide binder for gel formation and fixation in Fasergefuge during the manufacturing process can by known methods by the final addition of precipitants such as Alumimumsulfatlosung and associated pH reduction (DE 2613413B2) or by using anionic organic polymer flocculants based on latex (US 3835 054A However, as a result of the induced gel formation, these known processes provide a viscosity increase of the pulp suspensions with associated strong extraction difficulties at elevated oxide binder levels

Es ist des weiteren ein Verfahren bekannt, welches eine Vorgeherung des anorganischen Oxidsoles vor Suspensionsmischung vorschlagt (DE 3311 953 A1) Infolge der damit eingebrachten Viskositatserhohung sind jedoch erhebliche Formgebungsschwierigkeiten verbundenThere is further known a method which proposes a projection of the inorganic oxide sol before suspension mixture (DE 3311 953 A1). However, as a result of the viscosity increase introduced, considerable shaping difficulties are associated

Zur Herstellung von homogen mit kolloidalen Kieselsaurebindern gebundenen Faserformteilen sind des weiteren Verfahren bekannt geworden, die eine Migration der kolloidalen Teilchen zur Formteiloberflache durch die Anwendung der isothermen Mikrowellentrocknung verhindern (DE 2311 816A, US 3935060A) Diese Verfahren sind jedoch mit dem Einsatz energie- und kostenaufwendiger Spezialmikrowellentrocknungsofen verbunden Fur das Erreichen einer erhöhten Festigkeit sind die mikrowellengetrockneten Formteile in einem zusatzlichen Verfahrensschritt in wäßrigen kolloiden Bindern zu tranken und konventionell, anisotherm zu trocknen, wodurch wiederum Migrationsprobleme entstehen (DE 2311 816A) Ebenfalls sind Verfahren bekannt geworden, bei denen die Migration kolloidaler Kieselsaurebmder, infolge Gelbildung durch entstehenden Ammoniak bei der thermischen Zersetzung von Hexamethylentetramin mit einer verbundenen pH-Wertanderung, verhindert wird (US 3935060A)For the production of homogeneously bonded with colloidal silica binder fiber moldings are further known methods which prevent migration of the colloidal particles to the molding surface by the use of isothermal microwave drying (DE 2311 816A, US 3935060A) These methods are energy-consuming and more expensive to use Special Microwave Oven Kiln Connected In order to achieve increased strength, the microwaved moldings are to be drowned in aqueous colloid binders in an additional process step and dried conventionally to dry anisotropically, which in turn causes migration problems (DE 2311 816A). Also known are processes in which the migration of colloidal silicic acid bacteria , is prevented as a result of gel formation due to the formation of ammonia during the thermal decomposition of hexamethylenetetramine with an associated pH change (US Pat. No. 3,933,060A)

In dieser Offenlegung wird das Dauersaugen von Ammoniak durch den Naßformling zur Gelbildungsmduzierung vorgeschlagen, was jedoch mit einer zusätzlichen Verfahrenskomplizierung verbunden ist und Absaugprobleme verursacht Fur die Herstellung von Faserformkorpern mit erhöhter Festigkeit und mechanischer Bearbeitbarkeit sind Verfahren bekannt geworden, die organische Hilfsbindesysteme wie Harnstoff-, Formaldehydharze, Phenolharze oder Melaminharze nutzen, welche nach Ablauf einer Topfzeit thermisch im Trocknungsprozeß abbinden (DE 1771 742 B 2, DE 2831 505A1, AT 372 367 B, US3770466A)In this disclosure, the continuous sucking of ammonia through the wet preform for gelation reduction is proposed, but this is associated with additional process complication and causes suction problems. For the production of fiber moldings having increased strength and machinability, methods have been known which include organic auxiliary binder systems such as urea, formaldehyde resins Use phenolic resins or melamine resins, which thermally set in the drying process after a pot life (DE 1771 742 B 2, DE 2831 505A1, AT 372 367 B, US3770466A)

Alle diese Verfahren besitzen den Nachteil, daß unerwünschte organische Ruckstande im getrockneten Faserformteil verbleiben, welche gegebenenfalls vor dem Einsatz der Formteile oder Kornungen thermisch entfernt werden müssen Vielfach haben diese bekannten Verfahren den weiteren Nachteil des Anfalls organisch belasteter Filtrate, die eine aufwendige Abwassernachbehandlung zum Schutz der Umwelt vor organischen Schadstoffen bedingen Ebenfalls entstehen beim thermischen Ersteinsatz Pyrolysegase mit teilweiser ToxizitatAll these methods have the disadvantage that undesirable organic residues remain in the dried fiber molded part, which must optionally be thermally removed prior to use of the moldings or grainings These known methods have the further disadvantage of seizure of organically contaminated filtrates, which require a complex wastewater treatment to protect Environment caused by organic pollutants Pyrolysis gases with partial toxicity also occur during initial thermal use

Verfahren der Aushärtung nach Ablauf einer Topfzeit sind aufgrund der schweren technologischen Beherrschbarkeit nur auf wenige Anwendungsfalle beschranktHardening processes after the end of a pot life are limited to only a few applications due to their severe technological controllability

Bekannte Verfahren zur Herstellung von keramischen Formkorpern in Gegenwart von Wasser wie überhaupt frisch geformte keramische Formkörper und Betone, schließen eine Tieftemperaturbehandlung unter die Gefriergrenze des Binders aus, weil damit eine katastrophale Zerstörung, zumindest aber eine schwere Schädigung durch Rißbildung und Texturen, zu erwarten ist So werden die frischen Formkörper vor Entzug des Wassers entweder sicher vor Frost geschützt, oder es werden den Gefrierpunkt senkende Zusatzstoffe wie in der Betonindustrie verwendet Fur bekannte kolloidale Bindemittel, wie Kieselsol und Latex, schreibt der Hersteller prinzipiell Frostschutz vor, um die Gebrauchsfahigkeit des Binders zu sichernKnown processes for the production of ceramic molded articles in the presence of water, such as freshly molded ceramic molded articles and concretes, exclude a low-temperature treatment below the freezing limit of the binder because catastrophic destruction, or at least serious damage from cracking and textures, is to be expected the fresh moldings are either protected against freezing or the freezing point lowering additives are used as in the concrete industry For known colloidal binders such as silica sol and latex, the manufacturer in principle prescribes antifreeze to ensure the usefulness of the binder

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht darin, feuerfeste Faserformkorper und Faserkornungen auf Basis von Mineralfasern und/oder Keramikfasern unter Verwendung kolloidaler anorganischer und/oder organischer Binder herzustellen, die sich aufgrund unterdrückter Migration des Bindemittels zur Oberflache der Faserformkorper und Faserkornungen durch erhöhte Grunfestigkeit, mechanische Bearbeitbarkeit, Heißfestigkeit und Haltbarkeit auszeichnen Die erfind u ngsgemaßen Produktesollen nachdem Herstellungsprozeß und im Einsatz frei von Rissen und Verkrümmungen sein und eine homogene Querschnittsbindung besitzen Die homogene Festigkeitsverteilung und Harte soll eine gute saubere, mechanische Nachbearbeitung mit Holzbearbeitungsmethoden ermöglichen, um damit naßtechnisch nicht direkt formbare Faserformkorper individuell zu fertigenThe object of the invention is to produce refractory fiber moldings and fiber grainings based on mineral fibers and / or ceramic fibers using colloidal inorganic and / or organic binders which, due to suppressed migration of the binder to the surface of the fiber moldings and fiber grains, are enhanced by green strength, mechanical workability, Distinguishing hot strength and durability The product rolls according to the invention should be free of cracks and distortions after production process and homogeneous cross-sectional bonding. The homogeneous strength distribution and hardness should enable a good, clean, mechanical post-processing with woodworking methods to individually wet form non-directly moldable fiber moldings manufacture

Das Ziel der Erfindung besteht des weiteren darin, gegenüber bekannten Losungen keine nachteiligen verfahrenstechnische Emissionen zu erzeugenThe object of the invention is furthermore to produce no disadvantageous process-related emissions compared to known solutions

Die Rohdichte und Gefugefestigkeit der Faserform korper soll entsprechend der Applikation einstellbar sein so daß konstruktive Funktionen in Hochtemperaturprozessen wahrgenommen werden könnenThe density and Gefugefestigkeit the fiber shape body should be adjustable according to the application so that constructive functions can be perceived in high-temperature processes

Die mit dem erfmdungsgemaßen Verfahren herstellbaren Erzeugnisse sollen sich durch erhöhte Direktbeflammungsbestandigkeit auszeichnen und gegenüber hohen Geschwindigkeiten in thermischen Reaktionsraumen bestandig seinThe products which can be produced by the method according to the invention should be distinguished by increased direct-flame resistance and be resistant to high velocities in thermal reaction spaces

Als Rohfasern sollen amorphe Gesteins und Schlackenfasern des Systems CaO-AI₂O₃-SiO₂-MgO-Fe₂O₃ amorphe und kristalline Keramikfasern des Systems AI₂O₃-SiO₂ sowie chrommodifizierte Aluminiumsilikatfasern oder amorphe ZAIuminiumsilikat Zirkonfasern und Whysker einzeln oder als entsprechende Mischfaserkombinationen, fur den jeweiligen Anwendungstemperaturbereich verarbeitbar sein, wobei die Verarbeitung gleitmittelfreier und gleitolbehafteter Fasern gleichfalls ermöglicht werden sollAs raw fibers to amorphous rock and slag fibers of the system CaO-Al ₂ O ₃ -SiO ₂ -MgO-Fe ₂ O ₃ amorphous and crystalline ceramic fibers of the system Al ₂ O ₃ -SiO ₂ and chromium-modified aluminum silicate fibers or amorphous ZAIuminiumsilikat zirconium fibers and whysker individually or as corresponding mixed fiber combinations, be processable for the respective application temperature range, wherein the processing of lubricant-free and slippery fibers should also be made possible

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung feuerfester Faserform korper und Faserkornungen unter Verwendung von Feuerfestfasern vorzulegen, nach dem gegenüber bekannten Verfahren eine homogene Verteilung des Bindemittels im Formkorperquerschnitt, überlegene Gefugeeigenschaften, höhere Haltbarkeit sowie genauere mechanische Bearbeitbarkeit durch spezielle Verfahrensschritte im anschließenden Trocknungsprozeß erreicht werden Erfmdungsgemaß wird die Aufgabe dadurch gelost, daß bekannten Rohstoffgemischen fur Faserformkorper oder Faserkornungen oder den Halbfabrikaten von Faserformkorpern oder schon vorgefertigten Faserformteilen mindestens ein kolloidales Bindemittel zugesetzt wird, welches sich durch Ausfrieren aus einer wäßrigen Losung irreversibel ausfallen laßt Die Faserformkorper oder Faserkornungen werden nach bekannten Verfahren aus wäßriger Aufschlämmung oder durch plastische Formgebung wasserhaltiger Faserstoffmassen hergestellt Erfmdungsgemaß wird die vorgeformte oder endgültig ausgeformte Masse noch vor dem Trocknen einer Tieftemperaturbehandlung unterzogen, so daß das enthaltene kolloidale Bindemittel irreversibel koaguliert wirdThe invention has the object of providing a method for producing refractory fiber mold body and fiber grainings using refractory fibers, compared to known methods a homogeneous distribution of the binder in Formkorperquerschnitt, superior Gefugeeigenschaften, higher durability and more accurate mechanical workability by special process steps in the subsequent drying process Erfmdungsgemaß the object is achieved by the fact that known mixtures of raw material for Faserformkorper or fiber grains or the semifinished fiber moldings or already prefabricated fiber moldings at least one colloidal binder is added, which let fail by freezing from an aqueous solution irreversible The Faserformkorper or Fasererkornungen become known Method of aqueous slurry or by plastic shaping of water-containing pulp masses produced Erfmdungsg emaß the preformed or finally molded mass is subjected to a cryogenic treatment before drying, so that the colloidal binder contained is irreversibly coagulated

Vor der Tieftemperaturbehandlung kann, falls gewünscht, ein teilweises Entfernen von Binderflussigkeit vorgenommen werden, zum Beispiel auf mechanischem WegePrior to cryogenic treatment, if desired, partial removal of binder flux may be accomplished, for example, by mechanical means

Das erfindungsgemaße Verfahren fuhrt überraschenderweise nicht zur Auflosung der Struktur des Formkorpers oder zu Rißbildungen, wie aus dem bekannten Stand der Technik an sich zu erwarten Entsprechend der Geometrie und Zusammensetzung ist die Tieftemperaturbehandlung erzeugnisgerecht durchfuhrbar Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemaßen Verfahrens besteht auch darin, daß in Gegenwart geeigneter, durch Tieftemperaturbehandlung irreversibel ausfallbarer kolloidaler Bindemittel Feinststoffe wie feuerfeste Kornungen und spezifische Zusatzstoffe wie feuerfeste strahlungsaktive Verbindungen problemlos homogen im Formkörper gebunden werden Die bekannte Erscheinung, daß kolloidale Binder, wie Kieselsol und Latexbbindemittel, bei Frosteinwirkung ausfallen und dabei ihre Bindefahigkeit verlieren, wird bei dem erfindungsgemaßen Verfahren nicht beobachtet Es wird vermutet, daß dieses überraschende Verhalten mit der gleichmäßigen Umhüllung der Faserteilchen und gegebenenfalls Zuschlagstoffe mit dem koagulierten Bindemittel zusammenhangt, so daß die an sich zu erwartenden zerstörenden Kräfte infolge des Einfrierens durch die Faserarmierung kompensiert werdenSurprisingly, the process according to the invention does not lead to the dissolution of the structure of the molded article or to crack formation, as is to be expected from the known prior art. According to the geometry and composition, the cryogenic treatment can be carried out according to the product. A significant advantage of the process according to the invention is that in the presence suitable, by cryogenic treatment irreversibly precipitable colloidal binder fines such as refractory granules and specific additives such as refractory radiation-active compounds are easily homogeneously bound in the molding The well-known phenomenon that colloidal binders such as silica sol and Latexbbindemittel precipitate with frost effect and thereby lose their binding ability, in the It is believed that this surprising behavior with the uniform coating of the fiber particles and optionally Zus associated with the coagulated binder, so that the expected per se destructive forces due to the freezing are compensated by the Faserarmierung

Die erfindungsgemaße Tieftemperaturbehandlung der Faserformkorper oder Faserkornungen erfolgt bei Temperaturen zwischen -0,1 °C und -5O⁰C, vorzugsweise zwischen -5O⁰C und -2O⁰C, mit Haltezeiten dieser Temperatur zwischen 1 min und 250 Stunden Die Wahl des Tieftemperaturbehandlungsregimes ist abhangig von der Formkorpergroße, der Geometrie und von den Werkstoffeigenschaften, insbesondere vom Wassergehalt und vom Warmeeindringungsvermogen sowie von Zusätzen mit gefrierpunkterniedrigender WirkungThe inventive low-temperature treatment of the Faserformkorper or Faserkörnenungen takes place at temperatures between -0.1 ° C and -5O ⁰ C, preferably between -5O ⁰ C and -2O ⁰ C, with hold times this temperature between 1 min and 250 hours The choice of the cryogenic treatment regime is depending on the size of the molded article, the geometry and the material properties, in particular the water content and the heat penetration capacity as well as additives with freezing point-lowering action

Das erfindungsgemaße Verfahren kann je nach Erfordernis in einem oder mehreren Arbeitsgangen durchgeführt werden, indem direkt mit erhöhten kolloidalen Binderanteilen geformt wird oder mehrfach mit wäßriger kolloidaler Bindemittellosung getränkt, die Tieftemperaturbehandlung durchgeführt und anschließend erneut getrocknet und bei Bedarf gebrannt wird Fur Trankverfahren können vorteilhaft zusätzlich bekannte Netzmittel Verwendung finden, um die homogene Verteilung des kolloidalen Binders im Formkörper vor der Tieftemperaturbehandlung zu unterstutzen Als geeignete anorganische kolloidale Binder fur die Faserformkorperherstellung konnen bekannte Oxidsole wie kolloidales Siliziumdioxid, Aluminiumoxid oder Zirkoniumdioxid sowie kolloidales Aluminiumhydroxid oder deren entsprechende Kombinationen angewendet werden, wobei die Einfuhrung dieser Oxidsole in Form wäßriger, insbesondere amonogener Hydrosole mit Feststoffgehalten von 10 bis50Gew -% erfolgt Diese wäßrigen kolloidalen Dispersionen bestehen aus unvernetzten, kugelförmigen, oberflächlich hydroxylierten amorphen Teilchen mit Partikelgroßen von 5 bis40nm Dabei konnen diese lyophoben kolloidalen Hydrosoldispersionen gleichzeitig als Suspendiermittel dienen, wobei gleichzeitig ein Kreislaufbetrieb möglich ist, oder es werden anhydrophobe Gemische aus Trinkwasser und diesen kolloidalen Dispersionen als Suspendiermittel verwendetThe inventive method can be carried out as required in one or more operations by directly molded with elevated colloidal binder contents or soaked several times with aqueous colloidal binder solution, the cryogenic treatment is carried out and then dried again and fired as needed For the impregnation process can be advantageously additionally known wetting agents Use to assist the homogeneous distribution of the colloidal binder in the molded body prior to cryogenic treatment. As suitable inorganic colloidal binders for fiber molding production, known oxide sols such as colloidal silica, alumina or zirconia and colloidal aluminum hydroxide or their respective combinations can be employed, the introduction of these oxide sols in the form of aqueous, in particular amonogenic hydrosols with solids contents of 10 to 50% by weight, this aqueous colloidal Dispersions consist of uncrosslinked, globular, surface hydroxylated amorphous particles with particle sizes of 5 to 40 nm. These lyophobic colloidal hydrosol dispersions can simultaneously serve as suspending agents, at the same time allowing circulation, or anhydrophobic mixtures of drinking water and these colloidal dispersions are used as suspending agents

Als geeignete organische kolloidale Kunststoff-Binderdispersion konnen anionogene kolloiddisperse Polyvinylacetattypen, kolloidale Polyvinylalkohollosungen und Latexdispersionen des Typus karboxylierte Styrol/Butadien-Copolymere verwendet werdenAs suitable organic colloidal plastic binder dispersion, anionogenic colloidally disperse polyvinyl acetate types, colloidal polyvinyl alcohol solutions and latex dispersions of the carboxylated styrene / butadiene copolymer type can be used

Ebenfalls sind Kombinationen von anorganischen und organischen kolloidalen Bindern möglich Den kolloidalen Binderdispersionen konnen bei der Herstellung und vor dem Einsatz auch Frostschutzmittel zugesetzt werden, sowiet sie das erwünschte Ausfallen des kolloidalen Binders durch die Tieftemperaturbehandlung nicht unterbinden Der Zusatz der kolloidalen Bmderlosung bewegt sich je nach Art des herzustellenden beziehungsweise nachzuhaltenden Fasererzeugnisses oder der Faserkornung in Abhängigkeit von der gewünschten Harte und Festigkeit des Endproduktes zwischen 1 und 1 000Ma -%, bezogen auf den Anteil Fasern und anorganischer Zusatzstoffe Die verwendeten anorganischen Fasern werden ausgewählt aus der Gruppe der amorphen Glasfasern, Mineral-und Gesteinsfasern, Alum in ι umsilikatfasern und Aluminiumsilikat-Zirkonfasern, polykristallinen Oxidfasern wie polykristalline Mullit- und AI₂O₃-Fasern, Kohlenstoff-Fasern und Whisker Dabei konnen gleitmittelfreie anorganische Fasern wie auch gleitolbehaftete Fasern bis zu 1 Gew -% Gleitolbenetzung des Typus temperaturbeständiges wasserunlösliches Mineralschmieroldestillat und/oder raffinat verwendet werden Als organische Zuschlagstoffe konnen feuerbeständige und feuerfeste Stoffe, wie beispielsweise Oxide und oxidkeramische Verbindungen wie AI₂O₃, SiO₂, ZrO₂, MgO, Cr₂O₃, Sulfate wie BaSO₄ und MgSO₄ Trübungsmittel gegen Infrarotstrahlung wie MnO, TiO₂, SiC, Si₃N₄, FeTiO₃ sowie kalzinierte Tone, Kaoline, Bauxide oder zerkleinerter Produktionsabfall der Faserformkorperproduktion verwendet werden Ebenfalls sind Shotanteile von Keramikfasern einsetzbar Den anorganischen Fasern konnen gleichfalls vorbereitete Faserkornungen anteilig zugesetzt werden Die erfmdungsgemaß herstellbaren Faserformteile besitzen je nach verwendeten Fasertypen Anwendungsgrenztemperaturen bis 1 700⁰C und Rohdichten zwischen 200 bis 1 2OOg/cm³ Sie sind gegenüber üblichen Faserformkorpern abrasionsbestandig und mechanisch gut zu bearbeiten Insbesondere eignet sich die vorgeschlagene Verfahrensweise zur Herstellung von Faserformkorpern mit permanent erhöhter Harte und Festigkeit fur Schmelz- und Vergießprozesse in der Nichteisenmetallurgie sowie elektrischen Heizleitertragsystemen im OfenbauCombinations of inorganic and organic colloidal binders are also possible Antifreeze agents can be added to the colloidal binder dispersions during preparation and before use, as well as they do not prevent the desired precipitation of the colloidal binder by the low-temperature treatment. The addition of the colloidal binder solution varies according to the nature of the colloidal binder Depending on the desired hardness and strength of the final product, between 1 and 1000 Ma -%, based on the proportion of fibers and inorganic additives. The inorganic fibers used are selected from the group of amorphous glass fibers, mineral and rock fibers Alum in ι umsilikatfasern and aluminum silicate zirconium fibers, polycrystalline oxide fibers such as polycrystalline mullite and Al ₂ O ₃ fibers, carbon fibers and whiskers There may be lubricant-free inorganic fibers such as auc Suitable lubricants are fire-resistant and refractory substances, such as oxides and oxide-ceramic compounds such as Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , ZrO ₂ , MgO, H ₂ O, fluoride-containing fibers. Cr ₂ O ₃ , sulfates such as BaSO ₄ and MgSO ₄ opacifiers are used against infrared radiation such as MnO, TiO ₂ , SiC, Si ₃ N ₄ , FeTiO ₃ and calcined clays, kaolins, building oxides or crushed production waste of Faserformenkorperproduktion also shot proportions of ceramic fibers are used the inorganic fibers can likewise prepared Faserkornungen are proportionately added the erfmdungsgemaß producible fiber moldings have, depending on the used fiber types application limit temperatures up to 1700 ⁰ C and bulk densities between 200 to 1 2OOg / cm ³ are over conventional Faserformkorpern abrasionsbestandig and mechanically g In particular, the proposed procedure for the production of Faserformkorpern with permanently increased hardness and strength for melting and Vergießprozesse in non-ferrous metallurgy and electrical Heizleitertragsystemen in furnace construction is

Die erfmdungsgemaß herstellbaren Faserformkorper können vollkommen anorganisch gebunden sein, so daß beim Ersteinsatz keinerlei Pyrolysegase entstehen Durch einen Vorbrand je nach Fasertyp zwischen 580 bis 1 600⁰C sind einsatzstabilisierte Faserformkorper herstellbar Gegenüber bekannten Produkten smddie Formkörper vollständig tiefengehartetThe erfmdungsgemaß producible Faserformkorper can be completely inorganically bound, so that no pyrolysis gases arise during the first use By pre-firing depending on the fiber type between 580 to 1 600 ⁰ C Einsatzstabilisierte Faserformkorper be produced Compared with known products smddie moldings completely deep-hardened

AusfuhrungsbeispieleExemplary embodiments

example 1

Durch Saugformgebung einer Aufschlämmung auf einem Filtersieb wird nach folgendem Versatz eine Faserplatte hergestellt 94 Ma -% WasserBy suction molding a slurry on a filter screen, a fiber board is made following the following offset. 94% water

3,0 Ma -% Aluminiumsilikatfasern (50 % AI₂O₃)3.0% by mass of aluminum silicate fibers (50% Al ₂ O ₃ )

1,5Ma -% polykristalline AI₂O₃-Fasern (98% AI₂O₃)1.5Ma% polycrystalline Al ₂ O ₃ fibers (98% Al ₂ O ₃ )

1,5Ma -%anionisches Kieselsol mit 30Gew -% SiO₂-Gehalt1.5Ma% anionic silica sol with 30 wt% SiO ₂ content

0,2Ma -% Kalialaun0.2Ma -% potassium alum

Nach dem Entfernen des Tropfwassers wird der feuchte Formling fur 15 h bei -20°C eingefroren und anschließend bei 110°C bis zur Massekonstanz getrocknet Man erhalt einen homogenen Formkörper ohne Krustenbildung der Dichte 0,25 g/cm³ Gegenüber herkömmlicher Faserplatte ist das erfindungsgemaße Erzeugnis frei von Rissen und Deformationen Das Erzeugnis ist bei Temperaturen bis zu 1 450⁰C einsetzbarAfter removal of the dripping water, the moist molding is frozen for 15 h at -20 ° C and then dried at 110 ° C to constant mass to obtain a homogeneous molded body without crusting the density 0.25 g / cm ³ Compared to conventional fiber board is the invention Product free of cracks and deformation The product can be used at temperatures up to 1 450 ⁰ C

Example 2

Eine Faserplatte nach Beispiel 1 wird nach dem Trocknen in Streifen gesagt, die fur Heizwendeltrager einer elektrischen Widerstandsheizung aufbereitet werden sollen.A fiberboard according to Example 1 is said after drying in strips to be processed for Heizwendeltrager an electrical resistance heater.

Die getrockneten Plattenstreifen werden dann in Kieselsol 40%ig unter Zugabe von 0,1 % Netzmittel bis zur Sättigung getrankt Nach dem Abtropfen wird im Zeitraum von 2h auf -10°C abgekühlt und fur 40h bei -1O⁰C eingefroren und daran anschließend fur 48h bei 60°C getrocknetThe dried plate strips are then immersed in silica sol 40% with the addition of 0.1% wetting agent to saturation After draining is cooled to -10 ° C in the period of 2h and frozen for 40h at -1O ⁰ C and then for 48h dried at 60 ° C.

Nach dem Trocknen werden die Formkörper erneut in einer Kieselsollosung 20%ig unter Zugabe von 0,2% Netzmittel unter Vakuum getrankt Die verwendete Kieselsollosung enthalt als Frostschutzmittel fur den Transport zum Anwender 2 VoI -% GlyzerinAfter drying, the moldings are again immersed in a silica sol solution at 20% strength under the addition of 0.2% wetting agent. The silica sol solution used contains 2% by volume glycerol as antifreeze for transport to the user

Nach erfolgter Trankung schließt sich eine weitere 40stundige Tieftemperaturbehandlung bei -35°Can Die Formkörper werden anschließend bei 110°C getrocknet und bei 1000⁰C vorgebranntAfter completion of the infusion, a further 40-hour cryogenic treatment at -35 ° Can. The moldings are then dried at 110 ° C and pre-fired at 1000 ⁰ C.

Man erhalt völlig homogene Formkörper der Dichte 0,5g/cm³, die frei von Rissen sind und die sich gut durch Schleifen, Schneiden, Fräsen und Bohren zur Herstellung von Heizleitertragsystemen bearbeiten lassen Bis zu Einsatztemperaturen von 1 400⁰C ist das Material als Heizwendeltrager geeignet Bearbeitungsabfalle des erfindungsgemaßen Materials können durch Zerkleinern und Klassieren in Arbeitskornungen aufbereitet werden, die bei der Herstellung plastischer Fasermassen benutzt werden können oder als Dammstoffschuttungen dienen Ebenfalls ist eine anteilige Rückführung der feinzerkleinerten Bearbeitungsabfalle in die Aufbereitung von Faserstoffsuspensionen fur das Vakuumsaugformgeben möglichOne obtains completely homogeneous moldings of density 0.5 g / cm ³ , which are free of cracks and can be easily processed by grinding, cutting, milling and drilling for the production of Heizleitertragsystemen up to operating temperatures of 1 400 ⁰ C, the material is a Heizwendeltrager suitable processing waste of the inventive material can be prepared by crushing and classifying in work grainings that can be used in the production of plastic fiber masses or serve as Dammstoffschuttungen Also, a proportionate recycling of finely divided processing waste in the treatment of pulp suspensions for the Vakuumsaugformgeben is possible

Example 3

Durch Einmischen von 3kg trocken,mittels Schneidgranulator zerkleinerten amorphen Aluminiumsulikatfasem mit 50% AI₂O₃-Gehalt in 6I kolloidale amonogene Kieselsoldispersion mit 30Gew -%SiO2-Gehalt und Zugabe von 0,5kg feinstzerkleinertem AI₂O₃ des Korngroßenbereiches 2 bis 100pm sowie 0,2kg BaSO₄ der Körnung 100bis400Mm und anschließendem Einmischen von 0,51 Polyvinylacetatlosung mit 55Gew -% Feststoffgehalt wird ein faserhaltiges Stampfgemenge hergestellt Daraus wird in einer Form ein Metaliverteiler fur flussiges Aluminium geformt Der erhaltene Formkörper wird 10h bei -1O⁰C tieftemperaturbehandelt und anschließend 24h bei 110⁰C getrocknet Nach dem Schneiden des getrockneten Grünlings konnte keinerlei Migration der Binder festgestellt werdenBy mixing 3 kg of dry, by means of cutting granulator comminuted amorphous Aluminiumiumsulikatfasem with 50% Al ₂ O ₃ content in 6I colloidal amonogenic silica dispersion with 30Gew -% SiO ₂ content and addition of 0,5kg very finely divided AI ₂ O _{3 of} the grain size range 2 to 100pm and 0 , 2kg BaSO ₄ of grain size 100 to 400 microns and then admixing 0.51 Polyvinylacetatlosung with 55Gew -% solids content, a fumed stamping mixture is produced from a mold is a metal divider for liquid aluminum molded The resulting shaped body is treated at -1O ⁰ C for 10h low temperature and then 24h dried at 110 ^° C. After cutting the dried green compact, no migration of the binders could be detected

Example 4

10 kg zerkleinerte Aluminiumsilikatfasern der Faser langen 0,5 bis 2 mm werden zusammen mit 5 kg kolloidalem Aluminiumhydroxid in 5Ol eines Butadien-Styrol-Mischpolymerisates mit40Gew -% Feststoffgehalt eingemischt Danach wird eine Platte der Abmessungen 500mm χ 500mm χ 100mm durch Stampfen geformt Die erhaltene Platte wird 5h bei -20⁰C tiefgefroren und diese Temperatur 24h gehalten Nach dem Auftauen wird die Platte 12h bei 100⁰C getrocknet Durch mechanische Nachbearbeitung wird aus der Platte ein Brennkammereinsatz hergestellt10 kg of crushed aluminum silicate fibers of fiber length 0.5 to 2 mm are mixed together with 5 kg of colloidal aluminum hydroxide in 5Ol of a butadiene-styrene copolymer with 40Gew -% solids content After a plate of dimensions 500mm χ 500mm χ 100mm formed by stamping The resulting plate is frozen for 5h at -20 ⁰ C and this temperature is maintained for 24h After thawing, the plate is dried for 12 h at 100 ⁰ C by mechanical post-processing from the plate is made a combustion chamber insert

Example 5

100kg trocken zerkleinerte Aluminiumsilikatfasern des AI₂O₃-Gehaltes von 48% und Faserlangen von 2 bis 20mm sowie einer Gleitolbenetzung von 0,5Gew -% Heißdampfzylinderol werden in 5000I einer amonogenen kolloidalen Kieselsoldispersion mit 30Gew -%SiO₂-Gehalt, einem pH-Wert von 9,5 sowie einer Teilchengröße der Solteilchen zwischen 5 bis 10nm mittels geeigneter Propellermischwerke suspendiert Die aufbereitete Faserstoffsuspension wird diskontinuierlich durch Schwerkrafttransport in eine Tauchsaug-Vakuumformgebungsstation geleitet, in der mittels eines Unterdruckes von 5OkPa an Saugformen mit gelochtem Messingblechbezug der Lochweite 0,65mm die Naßformgebung von Faserplatten des Formates 500mm χ 500mm x 40mm und Gießdusen fur den Aluminiumguß erfolgt Das anfallende Filtrat wird als Recycling erneut benutzt Nach dem Ausfahren, Trockensaugen und Druckluftentfernen werden die Naßformlinge mit 50% Restfeuchtegehalt auf geeigneten Lochblechen abgelegt und 12h bei -16⁰C tiefgefroren Danach werden die Faserformkorper bei 100⁰C 24h getrocknet Gegenüber nicht tieftemperaturbehandelten Formkorpern zeigen die so hergestellten Formkörper eine gleiche Festigkeitsverteilung über den Querschnitt, die sie im Einsatz weitaus bestandiger gestaltet Die hergestellten Faserplatten lassen sich allseitig bearbeiten100 kg dry-crushed aluminum silicate fibers of 48% Al ₂ O ₃ content and fiber lengths of 2 to 20 mm and a Gleitolbenetzung of 0.5Gew -% Heißdampfzylinderol be 5000I in an amonogenic colloidal silica dispersion with 30Gew -% SiO ₂ content, a pH The processed pulp suspension is discontinuously gravity fed into a vacuum suction vacuum forming station, in which by means of a negative pressure of 5OkPa of suction molds with perforated Brass sheet cover the hole width of 0.65 mm wet molding of fibreboards of the format 500mm χ 500mm x 40mm and pouring spouts for cast aluminum The resulting filtrate is reused for recycling After extension, dry suction and removal of compressed air, the Naßformlinge are deposited with 50% residual moisture content on suitable perforated plates and 12h at -16 ⁰ C Tiefge Thereafter, the frozen Faserformkorper at 100 ⁰ C dried 24 opposite non-cryogenically treated shaped bodies show the shaped bodies produced in a same strength distribution over the cross section, they made far more stable in use The fiber plates produced can be edit on all sides

Ein Teil der naßgeformten Faserplatten des Formates 500mm χ 500mm χ 40mm wurde anschließend in luftdichte Polyathylenfolie verschweißt, gleichfalls entsprechend tieftemperaturbehandelt und nach dem Auftauen an die Verbraucher als migrationsfreie Feuchtplatte zur universellen Gutverformung ausgeliefertPart of the wet-formed fibreboard of the format 500mm χ 500mm χ 40mm was then welded in airtight polyethylene film, also correspondingly low temperature treated and delivered after thawing to the consumer as a migration-free wet plate for universal Good deformation

Claims

1. A process for producing refractory moldings and grains using glass, mineral and refractory fibers, known fillers and binder systems, characterized in that at least one colloidal binder is added, which can be irreversibly coagulated by freezing from an "aqueous solution and the preformed or final mass is subjected to a deep-temperature treatment prior to subsequent drying such that the colloidal binder irreversibly coagulates.

2. The method according to item 1, characterized in that before the cryogenic treatment, the binder liquid is partially removed.

3. The method according to item 1, characterized in that the cryogenic treatment at temperatures between -0.1 ⁰ C and -5O ⁰ C, preferably between -5 ° C and -20 ⁰ C, with holding times of this Temepratur between 1 min and 250 hours he follows.

4. The method according to item 1, 2 and 3, characterized in that impregnated with the irreversible by cryogenic treatment Binderlosung in one or more operations moldings or grains, optionally with the addition of a wetting agent, wherein between the operation of the drink each a drying and If necessary, a pre-firing can be made.

5. The method according to item 1 and 4, characterized in that are used as the colloidal binder mixtures of water and colloidal silica and / or colloidal alumina, zirconia, aluminum hydroxide and / or plastic dispersions such as colloidally disperse polyvinyl acetate or carboxylated styrene / butadiene copolymers, which also Antifreeze can be added in such amounts that the irreversible precipitation is not prevented.

6. The method according to item 1 and 4, characterized in that, based on the proportion of fibers, between 1 and 1 000Ma .-% colloidal binder solution is used.

7. The method according to item 1 and 4, characterized in that the formed bodies or grains contain fibers selected from the group of amorphous glass fibers, slag and rock fibers, aluminum silicate fibers, chromium-modified aluminum silicate fibers, aluminum silicate zirconium fibers, polycrystalline mullite fibers and polycrystalline alumina fibers, carbon fibers and whiskers.