DE102010009142B4

DE102010009142B4 - Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse und feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102010009142B4
Application number: DE201010009142
Authority: DE
Inventors: Rainer Angenendt; Peer Genth
Original assignee: Tdh - Technischer Dammstoffhandel GmbH; Tdh Tech Daemmstoffhandel GmbH
Current assignee: TDH - GMBH TECHNISCHER DAEMMSTOFFHANDEL, DE
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: WO2011104007A2; WO2011104007A3; DE102010009142A1

Abstract

Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel, die eine Klassifizierungstemperatur zwischen 900 und 1600°C haben, bei Trocknung erhärten und mindestens zwei Leichtfüllstoffe, ein Bindemittel, Fasern und/oder Wollastonit sowie Wasser enthalten, – wobei als Leichtfüllstoffe Cenosphären aus Flugasche und geblähte geschlossenzellige Vulkanasche vorliegen, die mit einer oberflächlichen Wasserschutzschicht ausgerüstet sind, – wobei als Bindemittel ein anorganisch-organisches Hybrid-Bindemittel in einer Partikelgröße von 50 bis 100 nm vorliegt, welches feinteilige amorphe Kieselsäurepartikel (5) und ein Polymer (6) auf Acrylatbasis enthält, – und wobei die Masse oder der Mörtel Kaolin oder Kaolinit und feinteiliges Siliciumdioxid in Form von Kieselsol oder Kieselerde enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder einen feuerfesten hochtemperaturbeständigen Mörtel, die eine Klassifizierungstemperatur zwischen 900 und 1600°C haben, bei Trocknung erhärten und mindestens zwei Leichtfüllstoffe, ein Bindemittel, Fasern und/oder Wollastonit sowie Wasser enthalten, für Anwendungen bis ca. 1600°C.
Unter dem Begriff Leichtfüllstoffe sind hier hochschmelzende mineralische Granulate niedriger Dichte zu verstehen.
Stand der Technik
Bekannt sind Mörtelmischungen zur Herstellung und Reparatur von feuerfesten Formteilen, die Fasern und Leichtfüllstoffe enthalten. Bekannte Mörtel und auch plastische Massen für Temperaturen bis 1600°C und höher haben erheblich höhere Dichten als 700 kg/m³ und schrumpfen bei Trocknung, wodurch feine Risse entstehen können.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2007 012 489 A1 beschreibt ausschließlich isolierende und exotherme Speiser aus der Gießereitechnik. Die dort dargestellten Produkte lassen sich für die in der vorliegenden Patentanmeldung dargestellten Anwendungen aufgrund ihrer Eigenschaften aus den folgenden Gründen nicht einsetzen.
Die in der DE 10 2007 012 489 A1 beschriebenen exothermen Speiser enthalten thermitähnliche Abmischungen, die sehr gefährlich sind und in einigen Fabriken zu extremen Bränden geführt haben. Die Thermitreaktion läuft sehr stark exotherm ab. Die Anwesenheit von Wasser stellt eine große Gefahr bei der Thermitreaktion dar und führt zum explosionsartigen Ausschleudern glutflüssiger Stoffe sowie zu explosionsfähigen Wasserstoff-Sauerstoff-Mischungen (Knallgas). Thermitgemische müssen daher trocken gelagert werden. Die in der DE 10 2007 012 489 A1 in Abs. [0053] und [0054] aufgeführten Rezepturen haben daher einen Wassergehalt von nur ca. 1,5 bis 2,5%. Es handelt sich also um pulverförmige Abmischungen, die offensichtlich ausschließlich für das Kernschießverfahren hergestellt werden.
Die Masse und der Mörtel in der vorliegenden Patentanmeldung enthalten dagegen erheblich mehr Wasser mit einem Wassergehalt von mindestens 10 Gew.-% und entsprechen daher von ihrer Konsistenz Stampfmassen oder plastischen Massen.
Die in der DE 10 2007 012 489 A1 aufgeführten Bindemittel sind ausschließlich Thermoplaste und werden vor allem im Spritzgießverfahren verarbeitet, welches ähnlich ist dem in der DE 10 2007 012 489 A1 beschriebenen Kernschießverfahren. Keinesfalls sind die Eigenschaften von thermoplastischen Bindemitteln mit den in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Hybridbindemitteln zu vergleichen, die die Festigkeit über einen großen Temperaturbereich gewährleisten müssen.
Aufgabe der Erfindung und deren Lösung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine plastische feuerfeste Masse und einen feuerfesten Mörtel der eingangs genannten Art zur kostengünstigen vollflächigen Verfüllung von zu dämmenden Bereichen zu entwickeln, die nur einen äußerst geringen Schrumpf bei einer Trocknung bis zur Klassifizierungstemperatur von bis zu ca. 1600°C zeigen, eine Rohdichte von nur 400 bis 700 kg/m³ und eine Klassifizierungstemperatur von etwa 900–1600°C haben. Der Schrumpf bei einer Trocknung bis zur Temperatur von maximal 1600°C soll kleiner als 0,5% sein.
Diese Aufgabe wird bei der plastischen feuerfesten Masse und dem feuerfesten Mörtel der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,

– dass als Leichtfüllstoffe Cenosphären aus Flugasche und geblähte geschlossenzellige Vulkanasche vorliegen, die mit einer oberflächlichen Wasserschutzschicht ausgerüstet sind,
– dass als Bindemittel ein anorganisch-organisches Hybrid-Bindemittel in einer Partikelgröße von 50 bis 100 nm vorliegt, welches feinteilige amorphe Kieselsäurepartikel und ein Polymer auf Acrylatbasis enthält,
– und dass die Masse oder der Mörtel Kaolin oder Kaolinit und feinteiliges Siliciumdioxid in Form von Kieselsol oder Kieselerde enthält.

Die unbelastete erfindungsgemäße Masse bzw. der entsprechende Mörtel zeigen bis zu einer Temperatur von etwa 1500°C praktisch keinen Schrumpf, wie Versuche ergeben haben.
Die Wasserschutzschicht erhöht die Beständigkeit der Flugasche- und Vulkanasche-Partikel in wässrigen Medien und damit die Lagerbeständigkeit der Masse bzw. des Mörtels. Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen plastischen feuerfesten Masse und des feuerfesten Mörtels ergeben sich aus den Ausführungen weiter unten.
Im Folgenden wird die Bedeutung und Funktion der einzelnen Komponenten der plastischen Masse erläutert. Der Gehalt an Fasern und/oder Wollastonit dient zum Zusammenhalt der Masse im feuchten Zustand. Das Hybridbindemittel sorgt für den Zusammenhalt nach Trocknung bei Temperaturen bis etwa 200°C aufgrund des organischen Bestandteils und bei höheren Temperaturen durch die Sinterung der Kieselsäurepartikel. Das eingesetzte Kaolin und das Kieselsol sind ebenfalls ein Bindemittel, welches bei erhöhter Temperatur seine Funktion entfaltet. Die Leichtfüllstoffe sorgen für das notwendige Volumen und für eine relativ niedrige Rohdichte im Vergleich zum Stand der Technik. Die Vulkanasche erweicht bei Temperaturen ab etwa 1000°C und höher und dient dann als Flussmittel und Bindemittel zwischen den hochtemperaturbeständigen Flugaschen.
Vorteilhaft ist auch, wenn hochschmelzende Zusätze wie Siliciumcarbid, Kohlenstoff, Korund usw. enthalten sind, um Viskosität, Druckerweichungspunkt, Temperaturbeständigkeit, Schrumpfverhalten und andere Eigenschaften gezielt einstellen zu können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den anderen Unteransprüchen angeführt.
Ferner betrifft die Erfindung die Verwendung der eingangs genannten Masse für verschiedene vorteilhafte Anwendungen.
Die mikrozellularen geblähten Vulkangesteine sind oberflächenbehandelt, um sie gegen Wasserangriff in den plastischen Massen und Mörteln zu schützen, wodurch die Massen lagerbeständig werden. Als Leichtfüllstoff wird zum einen geblähtes zelluläres Vulkangestein in Form nichtporöser Hohlgranulate eingesetzt.
Bei porösen Hohlgranulaten würde sich dagegen die Rohdichte erhöhen, mehr Kleber und mehr Mineralien wären erforderlich, die Massen würden stumpfer und wären damit schlechter zu verarbeiten und die Porosität des Endproduktes würde sich deutlich erhöhen.
Erfindungsgemäß ist die Masse nach dem Erhärten äußerst stabil, zeigt selbst bei Erreichen der jeweiligen Klassifizierungstemperatur praktisch keinen Schrumpf gegenüber der ursprünglichen plastischen Masse bzw. Mörtel, keine äußeren oder innere Risse und kein Zerbröseln und ist für Dauertemperaturen von bis zu 1600°C herstellbar.
Flugasche
Hauptbestandteil der erfindungsgemäßen Masse ist Flugasche, die insbesondere einen Anteil von 20 bis 45 Gew.-% hat.
Flugasche ist der feste, disperse (teilchenförmige, partikelförmige, staubförmige) Rückstand von Verbrennungen, der auf Grund seiner hohen Dispersität (Feinheit) mit den Rauchgasen ausgetragen wird. Flugasche entsteht in großen Mengen in Wärmekraftwerken und Müllverbrennungsanlagen und muss dort durch Filter aus den Rauchgasen abgeschieden werden. Die Teilchengröße reicht von etwa 1 μm bis 1 mm. An Teilchenformen treten sowohl glatte, massive Kugeln als auch Hohlkugeln (so genannte Cenosphären), Plättchen, Fasern und Agglomerate auf. Die Dichte beträgt 2,2 bis 2,4 kg/dm³, die Schüttdichte liegt zwischen 0,9 bis 1,1 kg/dm³.
Die Zusammensetzung der Flugasche hängt stark vom Brennmaterial (Braunkohle oder Steinkohle) ab und erstreckt sich von Restkohlenstoff und Mineralien (Quarz) bis hin zu toxischen Stoffen wie Schwermetallen (Arsen bis Zink) und Dioxinen. Dabei wirkt die Flugasche auch als Träger adsorbierter Schadstoffe. Während reine, einheitliche, gleich bleibende Brennstoffe wie Steinkohle eine gut verwertbare Flugasche ergeben, setzt sich die Braunkohlenflugasche (BFA) aus vielen verschiedenen Stoffen zusammen.
Aufgrund ihrer chemischen und physikalischen Eigenschaften, wie der puzzolanischen Reaktivität, der kugeligen Kornform und der Kornverteilung, ist insbesondere die Steinkohlenflugasche (SFA) ein hochwertiger Sekundärrohstoff und findet im Bauwesen eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten.
Schadstoffreie Flugasche wird in der Baustoffindustrie gemäß DIN EN 450 als Zusatzstoff in Zement und Beton eingesetzt. Des Weiteren kann die Flugasche zur Herstellung von Mauersteinen aus Kalksandstein oder Porenbeton dienen. Im Straßen- und Erdbau wird die Flugasche zusammen mit Gesteinskörnung als Baustoff für ungebundene Tragschichten verwendet.
(Quelle: Wikipedia)
Nur die Fraktion der Cenosphären wird in den erfindungsgemäßen Massen eingesetzt, da hier die Dichte im Bereich von 0,5–0,9 g/ml und die Schüttdichte mit 0,3–0,6 g/ml erheblich niedriger liegt.
Kaolin/Kieselerde/Kieselsol
Kaolin, auch als Porzellanerde oder Aluminiumsilikat bezeichnet, ist ein feines, eisenfreies, weißes Gestein, das als Hauptbestandteil Kaolinit, ein Verwitterungsprodukt des Feldspats, enthält.
Das eingesetzte Kaolin bedeckt als Film den hoch schmelzenden Leichtfüllstoff und bildet bereits bei etwa 900°C eine feste Struktur. Die Festigkeit der Struktur und der Schrumpf wird durch das Verhältnis Kaolin/Kieselerde/Kieselsol und deren Verteilung beeinflusst.
Ein weiterer Vorteil des eingesetzten Gemischs von Kaolin/Kieselerde/Kieselsol liegt darin, dass die Masse nach dem Erhärten hart und mechanisch stabil ist.
Die hohe mechanische Stabilität ohne Schrumpf bei Temperaturen bis etwa 1600°C wird erfindungsgemäß durch das Zusammenwirken der wesentlichen Komponenten

• hoch schmelzender Leichtfüllstoff Cenosphären,
• (T bis 1650°C)
• mikrozellulär geblähtes Vulkangestein
• Kaolin, Kieselerde, Kieselsol
• Mineralische Zuschlagsstoffe wie Korund, Quarz, Mullit, Calciummagnesiumsilikate, Chromerze, Zirkonsilikat, etc.
• keramische oder andere hochschmelzende Fasern und/oder Wollastonit erreicht.

Vorgeschlagen wird außerdem, dass eine Bindemittelmischung aus mehreren Bindemitteln mit einer Bindewirkung in unterschiedlichen Temperaturbereichen eingesetzt wird.
Die Innovation des erfindungsgemäßen Produktes besteht insbesondere darin, dass geeignete, sich ergänzende Bindemittel-Systeme eingesetzt werden, z. B. das Hybridbindemittel, welches die Stützkonstruktionen aus Fasern bereits bei der Trocknung unter Raumtemperatur mit den Leichtfüllstoffen (geblähte Vulkanasche) ausreichend vernetzen, um die Struktur bis oberhalb 900°C zu fixieren. Durch mineralische Bindemittel, z. B. Kaolin, die bereits enthalten sind, sowie die im Hybridbindemittel enthaltende Kieselsäure wird diese Struktur ab ca. 900°C so ausreichend stark verstärkt, dass bei den jeweiligen angestrebten Anwendungstemperaturen ebenfalls kein Schrumpfen erfolgt.
Oberhalb von 1050°C dienen die sich erweichenden mikrozellular geblähten Vulkangesteine als Flussmittel für die zusätzlichen Mineralien und als Fixierung für die Cenosphären. Durch die durch das Aufschmelzen entstandenen Hohlräume können Spannungen durch Temperaturerhöhung und Ausdehnung innerhalb der Masse abgepuffert werden.
Steigen die Temperaturen weiter an, finden je nach Zuschlagstoff weitere chemische Veränderungen statt. Die Fixierung der Cenosphären bleibt hiervon bis zu deren Erweichungspunkt unberührt und garantiert damit die Formstabilität.
Besonders innovativ ist dabei, dass sich die unterschiedlichen Bindemittel und das hoch schmelzende mineralische Granulat hinsichtlich der bei Temperaturerhöhung erfolgende Verfestigung dieser Materialien so ergänzen, dass ein formstabiles und gewichtskonstantes Produkt mit unterschiedlich einstellbaren Strukturen, Dichten und Festigkeiten bis zu der maximalen Anwendungstemperatur entsteht.
Ein zentraler Kundennutzen beim Einsatz der erfindungsgemäßen Produkte liegt darin, dass neben dem gewünschten Ziel einer effizienten Hochtemperaturisolierung eine signifikante Kostenersparnis im Bereich der Opportunitätskosten für die Kunden realisiert werden kann. Die Senkung dieser Kosten wird vornehmlich durch die Verbesserung der Energiebilanz und auch der Ökobilanz durch Emissionsreduktion für den Kunden erreicht.
Weitere wichtige Vorteile der erfindungsgemäßen Produkte:

• Nicht brennbar
• Geringes Gewicht
• Hohe Temperaturbeständigkeit
• Niedrige Wärmeleitfähigkeit
• Gute Festigkeitseigenschaften
• Einfache Montage und Verarbeitung
• Viele Kombinationsmöglichkeiten
• geringe Rauchgasentwicklung
• geringe Geruchsentwicklung
• Geringe Alkalität
• Nicht hygroskopisch
• Chemikalienbeständig
• Gutes elektrisches Isoliervermögen
• Recyclebar
• Deponiefähig

Perlit (englisch: perlite) bezeichnet in den Geowissenschaften ein alteriertes (chemisch und physikalisch umgewandeltes) vulkanisches Glas (Obsidian) und zählt damit zu den Gesteinen. Die so genannte perlitische Struktur wird hier durch etwa erbsengroße Glaskügelchen gebildet. Perlit enthält bis zu 2% Wasser und hat eine Dichte von etwa 900 bis 1000 kg/m³ (Schüttdichte des Rohperlit). Durch Glühen auf ca. 800°C bis 1000°C bläht sich Perlit auf das fünfzehn- bis zwanzigfache seines Ursprungsvolumens auf und hat dann eine Schüttdichte von 50 bis 100 kg/m³ und eine Wärmeleitfähigkeit von λ = 0,040 bis 0,070 W/mK.
Erfindungsgemäß sind diese Perlite wegen der Porosität nicht einsetzbar.
Erfindungsgemäß geeignet sind dagegen mikrozellular expandierte Vulkangesteine, nach neuen umweltschonenden und energiesparenden Verfahren hergestellt, erzielen Eigenschaften und technische Werte, die es von älteren, porig expandierten Vulkangesteinen (”expandierten Perliten”) unterscheidet. Mikrozellulares, expandiertes Vulkangestein ist ein Füllstoff aus der Gruppe der Aluminiumsilikate und setzt sich aus kugeligen (”Bienenwabenstruktur”), stäbchenförmigen und flockigen Teilchen zusammen, woraus hohe Packungsdichten und höhere Verbundsfestigkeiten als bei herkömmlichen Mikrohohlkugeln durch mechanische und kohäsive Bindungskräfte resultieren. Gezielte Oberflächenbeschichtungen ermöglichen einen vorteilhaften Verbund mit der anorganischen bzw. organischen Matrix. Hieraus resultiert weniger Schwund und bessere technische Eigenschaften. Kommerziell erhältlich ist geblähtes imprägniertes Perlit z. B. unter dem Handelsnamen NOBLITE^® (Produkt der Fa. NOBLITE, Route de Claye, F-77181 LE PIN, Frankreich) und Technoperl^® (Produkt der Europerl Deutschland, D-94032 Passau, Nibelungenplatz 4).
Erfindungsgemäß eingesetzte Fasern
Insbesondere werden keramische und/oder mineralische hochschmelzende Fasern und/oder organische hochschmelzende Fasern, zum Beispiel Kohlefasern, eingesetzt. Wollastonit ist auch möglich.
Bei Keramikfasern oder keramischen Fasern handelt es sich um Fasern aus anorganischem, nicht-metallischem Material. Ursprünglich sind nur polykristalline anorganische Werkstoffe als keramisch bezeichnet worden. Inzwischen gibt es aber aus verschiedenen Polymeren, sogenannten Precursoren, durch Pyrolyse hergestellte amorphe Fasern, die auf Grund ihrer Eigenschaften als keramische Fasern bezeichnet werden. Die Abgrenzung zu ebenfalls amorphen Glasfasern, die nicht zu den keramischen Fasern gezählt werden, ist am besten durch den Herstellprozess möglich (Glasfasern aus Glasschmelze, amorphe Keramikfasern aus polymeren Vorstufen durch Pyrolyse). Die keramischen Fasern werden in oxidische und nicht-oxidische eingeteilt.
An oxidischen Keramikfasern sind Fasern auf der Basis von Aluminiumoxid und Siliciumdioxid in unterschiedlichen Anteilen und zum Teil noch mit zusätzlichem Boroxid oder Zirkonoxid bekannt. Mischoxidfasern aus 85% Al₂O₃ und 15% SiO₂ werden auch als Mullitfasern bezeichnet. Alle diese Fasern sind polykristallin.
An nichtoxidischen, industriell hergestellten Fasern (außer den Kohlenstofffasern) sind verschiedene Typen von Siliciumcarbidfasern bekannt. Ausgangspolymere sind fast ausschließlich sogenannte Poly-Carbosilane. Es handelt sich hierbei um Polymere aus Kohlenwasserstoffen, in denen einzelne Kohlenstoff- durch Siliciumatome oder Silane, in denen einzelne Silicium- durch Kohlenstoffatome ersetzt worden sind. Durch Zusätze werden die Polymere in einem Härtungsprozess vernetzt, damit sie nach dem Spinnprozess bei der Pyrolyse nicht einfach verdampfen, sondern – wie bei der Herstellung von Kohlenstofffasern – in eine amorphe, meist nicht-stöchiometrische, noch freien Kohlenstoff enthaltende SiC-Keramikfaser umgewandelt werden. Bei speziellen Herstellverfahren ist auch die Herstellung sehr feinkristalliner und reiner SiC-Fasern mit deutlich verbesserten Hochtemperatureigenschaften möglich.
Erfindungsgemäße Verwendung
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Mörtelmischung zum Brandschutz und/oder zur Wärmedämmung verwendet, insbesondere als Hochtemperaturdämmstoff, als Füllmasse zum Abdichten von Hohlräumen oder zum Verspachteln von Wandflächen und/oder zur Isolierung von schwer zugänglichen oder unsymmetrischen Stellen und/oder zur Wärmedämmung und Brandabschottung bei Durchführungsöffnungen in Brandschutzwänden wie Rohr- und Kabeldurchführungen bei erhöhter Temperaturbeanspruchung.
Vorteilhaft wird die erfindungsgemäße Mörtelmischung außerdem zur Herstellung von feuerfesten Türen für den Feuerungsraum von Heizkesseln, zur Herstellung von Ofentüren und Wärmedämmplatten, zur Auskleidung von Transportwagen in Keramik-Brennöfen verwendet, und in vielen anderen Anwendungen.
Die Anwendungsfelder sind der industrielle Ofenbau, die Gießereitechnik, der industrielle Kraftwerks- und Anlagenbau, der Hochbau und die technische Wärme-Isolierung.
Aus den verschiedenen Anwendungs- und Verarbeitungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Mörtelmischung ergibt sich eine enorme Anzahl von Einsatzmöglichkeiten, die hier, ohne Anspruch auf Vollständigkeit, stichpunktartig zusammengefasst werden:

• Kabel-/Rohrabschottungen,
• Fugenabdichtungen,
• Verschließen von Löchern und Rissen in Wänden und Decken,
• Brandschutzabdichtungen,
• Feuerschutzklappen,
• Feuerschutztüren,
• Speiser für Gießereitechnik,
• Isolierung/Reparatur von Kaminen,
• Isolierung von Industrieofenanlagen und Feuerungsanlagen,
• Wand- und Deckenbeschichtungen
• Transporttiegel,
• Spritzputz an Stahlbetonkonstruktionen,
• Spritzputzbekleidungen
• Brandschutz für den Tunnelbau

Erfindungsgemäß eingesetztes Hybridbindemittel
Vorzugsweise wird ein organisch-anorganisches Hybridbindemittel eingesetzt, welches unter dem Handelsnamen COL.9 der Firma BASF erhältlich ist. Es enthält 50 bis 100 nm große zusammengesetzte Partikel, welche amorphe Kieselsäurepartikel 5 und ein Polymer 6 auf der Basis von n-Butylacrylat und Methylmethacrylat enthalten (siehe 1). Die Partikel sind in Wasser dispergiert. Durch die Klebrigkeit der Partikel aufgrund des Polymergehaltes erhält man ein ausgezeichnetes Bindemittel für niedrige Temperaturen, etwa bis 200°C. Bei erhöhten Temperaturen zersetzt sich der Polymeranteil und die Kieselsäurepartikel bleiben übrig und damit die Struktur erhalten, wobei die Kieselsäurepartikel bei einer entsprechend hohen Temperatur ebenfalls ein festes Gerüst bildet. Ein Schrumpf tritt daher weder bei niedriger noch bei erhöhter Temperatur auf. Das Bindemittel hat einen Festkörpergehalt von etwa 35 bis 40 Gew.-%. Der Silicatanteil, bezogen auf den Feststoffgehalt, beträgt 30 bis 50 Gew.-%.
Erfindungsgemäß eingesetzte Kieselerde
Vorzugsweise wird eine oberflächenbehandelte Kieselerde eingesetzt. Unter Kieselerde versteht man ein inniges Gemisch von feinteiliger Kieselsäure und Kaolinit. Bekannt ist zum Beispiel die Neuburger Kieselerde, die erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzt wird. Für die bessere Benetzbarkeit mit Wasser ist die Kieselerde mit einem Silan behandelt, so dass die einzelnen Partikel eine funktionelle hydrophile Oberfläche erhalten.
Erhältlich ist eine derartige aktivierte Kieselerde unter dem Handelsnamen „AKTISIL EM” der Firma Hoffmann Mineral GmbH, Neuburg (Donau). Hier ist die Kieselerde mit 3-Epoxipropyloxipropyltrimethoxisilan behandelt. Diese so genannte aktivierte Kieselerde kann in Pulverform eingesetzt werden. Möglich ist erfindungsgemäß aber auch der Einsatz eines Gemisches von Kieselsäuresol und Kaolin/Kaolinit.
Herstellungsbeispiele und Beispielrezepturen
1. Vorbereitung
Als erstes sind alle flüssigen Komponenten der Rezeptur aufzumischen; dann werden die Komponenten getrennt nach der Rezeptur genau abgewogen.
2. Stufe 1
Zu verwendender Mischer: z. B. beba Zwangsmischer Alle flüssigen Rohstoffe sind mit dem Wasser zu mischen (Schaumbildung vermeiden); anschließend werden die Fasern per Hand zerrupft und mit der Wassermischung benetzt, bis sie komplett durchfeuchtet sind.
3. Stufe 2
Zugabe der 1. Hälfte der Cenosphären. Nun wird bei geschlossenem Deckel gemischt.
Mischzeit: ca. 10 Minuten
4. Stufe 3
Nun erfolgt die Zugabe der mineralischen Zuschlagstoffe wie Kaolin, Korund, Kieselerde, etc.
Mischzeit: 20 Minuten
Die Vormischung erhält nun eine sämige Konsistenz und darf keine Klumpen mehr enthalten. Sollten noch Klumpen vorhanden sein, per Hand zerrupfen, nochmals bei gleicher Einstellung so lange nachmischen, bis keine Klumpen mehr vorhanden sind.
5. Stufe 4
Nun muss die 2. Hälfte der Cenosphären unter die Masse geknetet werden.
Mischzeit: 15 Minuten
6. Stufe 5
Zugabe des mikrozellularen geblähten Vulkangesteins. Anschließend wird bei geschlossenem Deckel gemischt.
Mischzeit: 25 Minuten
Die Masse muss eine lockere, gut spachtelbare Konsistenz haben, ansonsten bei gleicher Einstellung nochmals 10–15 min nachmischen.
Die nun fertig gestellte Mischung kann in Eimern und Säcken abgefüllt werden.
Beispielrezeptur

25 kg Ansatz:

Wasser	8,50 kg
Keramische Faser „Altra” B80 der Firma Rath	0,75 kg
Bindemittel „COL.9” von Fa. BASF	0,60 kg
Kieselsol „Levasil 200A/30”
von Fa. Akzo Nobel Chemicals	1,20 kg
„Cenosphäres W300” von Fa. Omega Minerals	8,75 kg
Mikrozellulares geblähtes Vulkangestein
„Noblite 200 EC” von Fa. Noblite	2,60 kg
Kieselerde „Aktisil EM” von Fa. Hoffmann Mineral	2,00 kg
Korund „Sepasil EK-R 220 MST” von Fa. Quarzwerke	0,60 kg

Claims

Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel, die eine Klassifizierungstemperatur zwischen 900 und 1600°C haben, bei Trocknung erhärten und mindestens zwei Leichtfüllstoffe, ein Bindemittel, Fasern und/oder Wollastonit sowie Wasser enthalten, – wobei als Leichtfüllstoffe Cenosphären aus Flugasche und geblähte geschlossenzellige Vulkanasche vorliegen, die mit einer oberflächlichen Wasserschutzschicht ausgerüstet sind, – wobei als Bindemittel ein anorganisch-organisches Hybrid-Bindemittel in einer Partikelgröße von 50 bis 100 nm vorliegt, welches feinteilige amorphe Kieselsäurepartikel (5) und ein Polymer (6) auf Acrylatbasis enthält, – und wobei die Masse oder der Mörtel Kaolin oder Kaolinit und feinteiliges Siliciumdioxid in Form von Kieselsol oder Kieselerde enthält.
Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer ein n-Butylacrylat oder ein Methylmethacrylat ist.
Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine modifizierte Kieselerde eingesetzt wird, die Kieselsäure-Kaolinit-Partikel enthält, deren Oberfläche mit einem Netzmittel, insbesondere einem Silan beschichtet ist.
Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine einheitliche Art von Fasern oder ein Gemisch unterschiedlicher Fasern, insbesondere keramische Fasern, mit einem Erweichungspunkt von mindestens 1250°C eingesetzt werden.
Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung Cenosphären 20 bis 45 Gew.-% mikrozellulares geblähtes Vulkangestein 5 bis 20 Gew.-% Hybrid-Bindemittel 1 bis 6 Gew.-% Fasern bis 6 Gew.-% Wollastonit bis 15 Gew.-% modifizierte Kieselerde 3 bis 15 Gew.-%.
Plastische feuerfeste hochtemperaturbeständige Masse oder feuerfester hochtemperaturbeständiger Mörtel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hochschmelzende Zusätze wie Siliciumcarbid, Kohlenstoff, Korund enthalten sind.
Verwendung der plastischen feuerfesten Masse oder des feuerfesten Mörtels nach Anspruch 1 als Hochtemperaturdämmstoff, zum Brandschutz und/oder zur Wärmedämmung.
Verwendung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse oder der Mörtel als Füllmasse zum Abdichten von Hohlräumen oder zum Verspachteln von Wandflächen und/oder zur Isolierung von schwer zugänglichen oder unsymmetrischen Stellen und/oder zur Wärmedämmung und Brandabschottung bei Durchführungsöffnungen in Brandschutzwänden wie Rohr- und Kabeldurchführungen bei erhöhter Temperaturbeanspruchung bis 1600°C verwendet wird.