DE1571399A1 - Verfahren zur Verbesserung der Formbestaendigkeit von Koerpern aus oxydhaltigen anorganischen Stoffen und Kunstharzbindemitteln bei Einwirkung von Feuer und/oder hohen Temperaturen - Google Patents
Verfahren zur Verbesserung der Formbestaendigkeit von Koerpern aus oxydhaltigen anorganischen Stoffen und Kunstharzbindemitteln bei Einwirkung von Feuer und/oder hohen TemperaturenInfo
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Description
DYNAMIT NOBEL AKTIENGESELLSCHAFT Troisdorf, Bez. Köln
Verfahren zur Verbesserung der Formbeständigkeit von Körpern
aus oxydhaltigen anorganischen Stoffen und KunstharzMndemitteln
"bei Einwirkung von Feuer und/oder hohen Temperaturen
Naoh DIN 4102 ist es bekannt, Baumaterialien hinsichtlich
ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Feuer und Wärme zu klassifizieren. .Dabei ist es naturgemäß nicht nur von Interesse zu
wissen, ob ein Stoff brennbar, schwer entflammbar oder nicht brennbar ist. Vielmehr ist es auch von Interesse und Bedeutung,
darüber Aufschluß zu erhalten, wie es um die Formbeständigkeit solcher Baustoffe bei Einwirkung von .Feuer und/oder
hohen Temperaturen beschaffen ist, denn es liegt nahe, daß ein Bauteil, das im wesentlichen seine Form beibehält, die Ausbreitung
etwa einea Feuers zumindest behindert und verzögert wenn
nicht gar verhindern kann.
In der modernen Technik werden Bauteile verwendet, die aus
oxydhaltigen anorganischen Stoffen wie Blähton, Blähglimmer, Blähschiefer, Bims usw. sowie Bindemitteln aus Kunstharz wie
Phenolharz, Epoxydharz usw. hergestellt sind» Dabei hat die organische Komponente dieser Stoffe, also das Kunstharzbindemittel,
die nachteilige Eigenschaft, daß es einer Verbrennung relativ leicht zugänglich ist. Entsprechend zerfallen "bei einer
längeren Feuer- und/oder Hitzeeinwirkung von beispielsweise 15 ils 20 Minuten solche Bauteile dadurch, daß infolge der Verbrennung
des Kunstharzbindemittel® der-Zusammenhalt9 d. Ii0 die
mechanische Festigkeit verloren geht.
Es wurde nun gefunden, daß sich die Formb©stäncUgkeit von
Körpern aus oxydhaltigen anorganischer. Stoffteilchen und
0098"Sf/"0359
Kunstharzbindemitteln "bei Einwirkung von Feuer und/oder hohen
Temperaturen dadurch erheblich verbessern läßt, daß als Bindemittel
ein borhaltiges Kunstharz verwendet wird oder daß als Bindemittel ein nicht borhaltiges Kunstharz verwendet wird und
diesem vor der Anwendung Alkalisilikate, Kieselsäureester, Borsäuren und deren Salze, Triphenylborat oder andere sich unter
der Einwirkung von Wärme und gegebenenfalls Druck mit Metalloxyden verbindende Borverbindungen zugesetzt werden oder daß
als Bindemittel ein nicht borhaltiges Kunstharz verwendet wird und vor dessen Anwendung die zu einem Körper zu verbindenden
oxydhaltigen anorganischen Stcffteilchen mit Alkalisilikaten oder Kieselsäureestern benetzt und miteinander verbunden werden.
Nac': einem weiteren Vorschlag der Erfindung soll das Kunstharz
einen Borgehalt von etwa 1 bis 20, vorzugsweise etwa 2 bis
8 Gewichtsprozent aufweisen bzw. sollen die ^!kalisilikate,
Kieselsäureester, Borsäuren und deren Salze usw. in einer Menge von etwa 3 bis 40, vorzugsweise 10 bis 25 Gewichtsprozent,
bezogen auf das Kunstharz, eingesetzt werden.
Die vorteilhafte Wirkung der vorgeschlagenen Maßnahmen, die an Hand einiger Beispiele im folgenden noch näher erläutert
werden, dürfte darauf beruhen, daß das im Kunstharz enthaltene Bor bzw. die hinzugebrachten Alkalisilikate, Kieselsäureester
usw. sich unter der Einwirkung von Feuer und/oder hohen Temperaturen mit Bestandteilen der oxydhaltigen anorganischen Stoffe,
bei denen es sich beispielsweise auch um Fasern handeln kann, zu fΛ^mrabeständigen emailleähnlichen Produkten verbinden, die
nach aem Verbrennen aes gehärteten organischen Bindemittels
dessen. Funktion übernehmen.
Beisoiel 1
In einem Mischer wurden
28,00 kg Blähton (Siebfraktion 10 - 15 mm)
4,20 kg Phenolharzbinderaittel der Handelbezeichnung
Techn. Harz P 600 und
0,84 kg einer ca. 50#igen wässrigen Paratoluolsulfo
aäure-Löaung
BAD oWCANäC" *"■
0Q98S1/0359
miteinander vermischt. Diese Mischung wurde anschließend in
eine oben offene Kastenform mit einer Grundfläche von 100 χ 100 cm urid einer Höhe von 12 cm gefüllt und innerhalb
von 4 Stunden, bei- 6O0C in der Form zu einem porösen Körper (A)
ausgehärtet. Die-Druckfestigkeit eines daraus entnommenen
Prüfkörpers von 10 cm Kantenlänge betrug 5»7 kg/cm2. .
Danach wurde der.gleiche Körper nochmals hergestellt, wobei
dem Phenolharzbindemittel jedoch 25 Gewichtsprozent (= 1,05 kg) Borsäure in feinstpulverisierter Form zugesetzt wurden ■ .;.
(Körper B). Diö Druckfestigkeit von'ia,us dieser Mischung hergestellten
gleich großen Prüfkörpern betrug 4,8 kg/cm^.
Danach wurden aus den Körpern A und B Würfel von 10 cm Kantenlänge
entnommen und 30 Minuten lan^ einer vollen, nicht leuchtenden
Bunsenbrennerflamme ausgesetzt. Nach dieser Flammeinwirkung besaß der Würfel A keinerlei Festigkeit mehr, er zer-.
fiel teilweise bereits während der Beflammung, teilweise bei
späterer Berührung. Würfel B zeigte während der Beflammung keinen Zerfall und hatte nach dem. Abkühlen r,.coh eine Druckfestigkeit
von 1,4 kg/cm2.
Analog zum Beispiel A wurden Formkörper aus folgender Blähton-Bindemittelkombination
hergestellt:
28,0 kg Blähton (Siebfraktion 10 - 15 mm) und
5,7 kg Bindemittel bestehend aus
3.8 kg borhaltiges Phenolharz, feinstpulverisiert
der Handelsbezeichnung Borharz B 1200 sowie
1.9 kg 1,4-Butandioldiglycidäther.
Die Formkörper wurden innerhalb von 12 Stunden bei 50° C ausgehärtet.
Die Druckfestigkeit des Materials betrug 7,0 kg/cm2. Drei Prüfv;ürfel von 10 cm Kantenlänge wurden 15 Minuten einer
vollen Bur^ enbrennerflamme ausgesetzt. Sie waren während und
nach der Beflammung formstabil und hatten nach dem Abkühlen noch eine Druckfestigkeit von 1,8 kg/cm2.
BAD OfUGiNAU - 4 -
009851/0359
Analog zum Beispiel A wurden Formkörper aus folgender Blähton-Bindemittelkombination
hergestellt:
28,0 kg Blähton (Siebfraktion 10 - 15 mm)
6.5 kg Bindemittel bestehend aus
5,0 kg Harnstoff harz ■·
(Handelsbezeichnung Techn. Harz H 520) 0,5 kg Kaliumbisulfat
1.0 kg Natriumtetraborat, feinstpulverisiert.
Die geschütteten Formkörper wurden 24 Stunden bei Raumtemperatur und 8 Stunden bei 50° C gehärtet. Die Druckfestigkeit der
den Körper entnommenen Prüfwürfel von 10 cm Kantenlänge betrug
im Mittel 5,2 kg/cm2. Die 15 Minuten in einem Muffelofen bei 800° C gelagerten Prüfkörper zeigten keinerlei Zerfall und waren
absolut formstabil. Die nach dem Abkühlen der Würfel gemessene Druckfestigkeit betrug 1,8 kg/cm2.
Die gleichen Körper, die rezeptmäßig ohne Boraxzusatz hergestellt worden waren, zerfielen teilweise während der 15 Minuten
bei 800° C, vollständig .jedoch bei dem Versuch, die Körper
aus dem Ofen zu entnehmen.
In einem Mischer wurden
28,0 kg Blähton (Siebfraktion 10 bis 15 mm) und
5.6 kg Bindemittel bestehend aus
4,5 kg Kaliwasserglas 270Be sowie
1.1 kg Kaolin
miteinander vermischt. Mit dieser Mischung wurde die' im Beispiel 1 beschriebene Kastenform gefüllt. Innerhalb von 5 Stunden
vollzog sich bei 8O0O die Härtung der Mischung zu einem
locker geformten Körper, auf den anschließend folgende bei Raumtemperatur achäumfähige Phenolharzmisohung in gleichmäßiger
Verteilung aufgegossen wurdei
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3,6 kg Phenolschaumharz der Handelsbezeichnung T 612 S
0,45 1 Monofluortrichlormethan der Handelsbezeichnung
Frigen 11 S
0,45 1 einer Härterflüssigkeit aus Schwefelsäure,
0,45 1 einer Härterflüssigkeit aus Schwefelsäure,
p-Toluolsulfosäure und Wasser.
Nach dem Aufgießen wurde die Form mit einem 3 to. schweren
Deckel verschlossen. Der entstehende Schaumstoff drang in die ihm zugänglichen Hohlräume des locker geformten Körpers ein
und härtete innerhalb eines Zeitraumes von ca» 2 Stunden aus. Danach wurde das fertige Gebilde entformt (Körper A). Dieses
wies eine mittlere Druckfestigkeit von 12,1 kg/cm2 auf.
In der gleichen Art und Weise wurde eine Formkörper hergestellt, bei dem jedoch anstelle des Kaliwasserglas-Kaolin-Gemisches
als Bindemittel 4,2 kg Phenolharzbindemittel der Handelsbezeichnung P 600 und 0,84 kg Härter der Handelsbezeichnung Härter TW
zur Anwendung gebracht wurden (Körper B). Die Druckfestigkeit
dieses Körpers betrug 9,3 kg/cm2.
Anschließend wurden Prüfwürfel von 10 cm Kantenlänge aus Körper
A und B 30 Minuten einer vollen, nicht leuchtenden Bunsenbrennerflamme ausgesetzt. Körper A war insbesondere in der Flammenzone
formstabil. Lediglich der zwischen den Blähtonteilchen befindliche Phenolharzschaumstoff verbrannte langsam*
Die in der Flammzone befindlichen Blähtonteilchen hafteten jedoch während der Beflammung und nach dem Wiederabkühlen der
Probe fest aneinander, Bei demselben"Brandversuch mit der Probe B ergab sich folgendes Bildi
Nach Wegbrennen des die Blähtonteilchen einhüllenden Phenolharzeohaumes,
insbesondere in der Flammenson©, fielen die damit
ihrer Bindung Ysrluatigtsn Blähtonteilolisn aus dem Prüfkörper
heraus und ee bildete sich nach und nach' eine kraterartige Höhlungin
dem Prüfkörper. Nach Abkühlen der Probe zeigte sich, daß die an der Oberfläche dee Kraters sitzenden Blähtonteilchen keiner-'
ItI Bindung zu dem nioht verbrannten«bzw. nioht verkokten Gesnnt-
Ifffügt des Prüfkörpers hatten. bad original
irr»-·, ■ "·■ ■ - -l ■ - · ♦"*
0did$1/03S8
Claims (2)
1. Verfahren zur Verbesserung der Formlieständigkeit von
Körpern aus oxydhaltigen anorganischen Stoffen und Kunstharzbindemitteln bei Einwirkung von Feuer und/oder hohen
Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel ein borhaltiges Kunstharz verwendet wird oder daß als Bindemittel
ein nicht borhaltiges Kunstharz verwendet wird und diesem vor der Anwendung Alkalisilikate, Kieselsäureester,
Borsäuren und deren Salze, Triphenylborat oder andere sich unter der Einwirkung von Wärme und gegebenenfalls
l5ruck mit Metalloxyden verbindende Borverbindungen zugesetzt werden oder daß als Bindemittel ein nicht borhaltiges
Kunstharz, verwendet wird und vor dessen Anwendung die zu einem Körper zu verbindenden oxydhaltigen anorganischen
Stoffteilchen mit Alkalisilikaten oder Kieselsäureestern
benetzt und miteinander verbunden werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kunstharz mit einem Borgehalt von etwa 1 bis 20, vorzugsweise
etwa 2 bis 8 Gewichtsprozent verwendet wird bzw. die Alkalisilikate, Kieselsäureester. Borsäuren und
deren Salze usw. in einer Menge von etwa 3 bis 40, vorzugsweise etwa 10 bis 25, Gewichtsprozent, bezogen auf
das Kunstharz, angewendet werden.
Troiedorf, den 11. i. 1965
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