DE1811528C - Nichtflockende, gegenüber Riß und Haarrißbildung bestandige, feuer feste Überzugsmasse - Google Patents
Nichtflockende, gegenüber Riß und Haarrißbildung bestandige, feuer feste ÜberzugsmasseInfo
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Description
und korrosionsbeständige Überzugsmassen. Hierbei besteht das Überzugsmaterial hauptsächlich aus 55
bis 68°/0 pulverisiertem Siliciumdioxid, 25 bis 42°/0
Kaliumsilicat, 1 bis 4°/0 Talk, 1 bis 7°/0 Nephelin-Syenit
und ausreichend Wasser, um eine geeignete Konsistenz zu ergeben. Die Menge von K2O zu SiO2
liegt dabei im Bereich von 2:1 bis 4:1. Auch in dieser
USA.-Patentschrift sind die besonderen Überzugsprobleme der vorliegenden Erfindung nicht berücksichtigt.
Die USA.-Patentschrift 3 416 939 beschreibt eine anorganische Anstrichzusammensetzung aus einem
Alkalisilicat, dispergiert in öinem Trägermedium, einem Aluminiumoxid, wobei die Möglichkeit gegeben
ist, daß Borsäure und/oder Zinkoxid der Masse zugesetzt werden kann.
Die USA.-Patentschrift 3 423 229 beschreibt einen Substratüberzug aus einer Dispersion von einem feinkörnigen
kugelförmigen Aluminiumpulver und Zinkpulver in einer wäßrigen Lösung von Kaliumsilicat,
wobei der Überzug getrocknet und anschließend mit einer sauren wäßrigen I ösung, z. B. i'hosphorsäure,
behandelt wird, um den Überzug wasserunlöslich zu machen.
Die bri'.ische Patentschrift 839 774 betrifft im wesentlichen einen Überzug für Metalloberflächen
unter Verwendung eines Silicate, das 1 bis 14°/0 eines
Alkalisilicat: mit einem Molverhältnis von 2,5 bis 5,5, in Gegenwart eines alkalibeständigen Schwermetallsalzes,
z. B. eines Salzes von Arsen, Wismut, Kobalt, Chrom od. dgl., das heißt allgemein das Salz eines
Ubergangsmetalls enthält.
In dieser Patentschrift Jst die Verwendung von Cerverbindungen beschrieben, wobei als Cerverbindung
Cerammoniumnitrat verwendet wird, das nicht zur Verhinderung der Auslaugung in der Zusammensetzung
verwendet werden kann.
Schließlich ist in der USA.-Patentschrift 2 914 413 eine Bindemittelmasse beschrieben, die einen besonderen
Füllstoff und die wäßrige Lösung eines Silicatsalzes und ein festes Alkalisilicat enthält, wobei das
Verhältnis von Alkalisilicat 1: 4,1 beträgt.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer feuerfesten anorganischen Überzugsmasse, bestehend aus
einer minimalen Anzahl von Komponenten, die zusammenwirken, um sämtliche der vorstehend beschriebenen
erforderlichen Eigenschaften zu ergeben.
Gemäß der Erfindung wird eine nicht flockende, gegen Riß- und Haarrißbildung beständige, feuerfeste
Überzugsmasse geschaffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen aus 38 bis 80 Gewichtsteilen
Kaliumsilicat mit einem SiO2/K2O-Verhältnis von
etwa 4,8 bis 5,3; 1 bis 10 Gewichtsteilen eines Werkstoffes aus der Gruppe von Ceroxid und Alkyltrialkoxysilan
und Mischungen hiervon und 5 bis 15 Gewichtsteilen eines faserigen Calciumsilicats (WoIlastonit)
besteht.
Das in der Überzugsmasse verwendete faserige Calciumsilicat (Wollastonit) wird zur Unterdrückung
der Riß- oder Haarrißbildung verwendet. Das Alkyltrialkoxysilan
enthält insbesondere Alkyl- und Alkoxygruppen mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen. Dieses
Material dient insbesondere zur Unterdrückung einer Rückhydratisierung.
Vorzugsweise umfaßt die Zusammensetzung Talk und/oder Kaolin, um die Unterdrückung der Riß- und
Haarrißbildung zu erhöhen. Dieser Grundzusammensetzung können übliche Pigmente, Füllstoffe, die
Eigenschaften oder das Verhalten verbessernde Werkstoffe und ein Trägermaterial, im allgemeinen Wasser
zugegeben werden.
Die Kombination von Kaliumoxid mit Siliciumdioxid, d. h. Kaliumsilicat, war in großem Umfang
in anorganischen Überzügen verwendet worden. Jedoch waren derartige Zusammensetzungen auf technische
Standardverhältnisse von Siliciumdioxid zu Kaliumoxid beschränkt, wobei das Maximum von
ίο diesem Verhältnis auf Molbasis 3,9 betrug. Hierbei
war ein Überschuß an vollständig hydratisiertem Siliciumdioxid niemals in irgendeinem wesentlichen
Ausmaß vorhanden. Durch das Ausschalten der nichtionisierten Base durch Erhöhen des SiO2: K2O-Ver-
i.> hältnisses wesentlich über 3,9 hinaus wird nicht nur
der gewünschte Dispersionseffekt anhalten, der das Kaliumsilicat in erster Linie erforderlich machte,
sondern es wird auch ein Überzug von verringerter Auslaugbarkeit auf Grund der Wechselwirkung des
Überschusses an Kieselsäureanionen mit den anderen Zusammensetzungskomponenten, wie nachstehend beschrieben,
geschaffen.
Das die Rückhydratation unterdrückende Mittel reagiert, nachdem der Überzug aufgebracht worden
ist, wie folgt. Wenn z. B. der Zusatz aus Ceroxid besteht, reagiert dieses mit dem Überschuß an Siliciumdioxid
und/oder Kalium (erhalten aus der Kieselsäurebildung) unter Bildung von Hydraten, die, obgleich
sie in der wäßrigen Lösung löslich sind, beim Trocknen die unlösliche Verbindung von Kalium-Cersilicat auf
Grund des Verlustes von Hydratationswasser bilden. Diese Trocknungsreaktion ist jedoch nicht umkehrbar,
so daß, nachdem die Trocknung einmal stattgefunden hat, der Überzug im wesentlichen unlöslich ist. Das
minimale Auslaugen von noch verfügbarem löslichem Kaliumsilicat ist ohne wesentliche Folgeerscheinung,
da das Cersilicat den Überzug zusammenhält. Der Zusatz von Alkylalkoxysilan, beispielsweise von Methyltrimethoxysilan,
bewirkt ebenfalls eine Vermin-
derung des Auslaugens des Überzugs nach dem Aufbringen und Trocknen. Hierbei liefert das Silan Plätze
oder Stellen für die Bindung von Kieselsäuregruppen, wobei das Silan auf Grund der Methylgruppen nicht
wasserlöslich ist und zum Binden jeglicher wasserlöslicher Gruppen an dieses dient. Die entstehende
Verbindung ist ebenfalls wasserunlöslich. Auf diese
Weise wird das Auslaugen des Überzugs nach dem Aufbringen und Trocknen unterdrückt.
Obgleich dieser Vorschlag das Problem der Her-
stellung eines Überzugs, der gegenüber Wasser, Abrieb und auch gegenüber Feuer beständig ist, zu lösen
scheint, erleichtert er jedoch nicht das in anorganischen Überzügen stark vorherrschende Problem der Riß-
und Haarrißbildung. Hierzu wurde gefunden, daß faseriges Calciumsilicat in Form des Minerals Wollastonit
zugesetzt werden kann und dabei ein Produkt erhalten wird, das nach Trocknung nicht nur riß- und
haarrißbeständig, sondern auch wasserunlöslich ist. Wollastonit wirkt als Bindemittel zwischen den vorstehend
genannten Silicatverbindungen.
Dieser Grundzusammensetzung wird vorzugsweise ein ergänzender Binder-Füllstoff aus der Gruppe von
Kaolin, Kalk und deren Kombinationen zugesetzt. Diese sind insbesondere erwünscht, wenn ein rasches
Trocknen im Ofen durchgeführt wird oder die Zusammensetzung auf Werkstücke aufgebracht werden
soll, die hohen Temperaturen unterworfen werden, wobei Talk und Kaolin zur weiteren Unterdrückung
jeglicher Riß- oder Haarrißbildung des Überzugs dienen.
Die Zugabe der Ergänzungskomponenten zu der Grundzusamrnensetzung kann ausgeführt werden,
indem man diese einfach während des Mischens der Lösung rugibt. Derartige Zusätze umfassen Pigmente
und Füllstoffe, sowie Verbindungen mit verbessernder Wirkung. Typische Füllstoffe umfassen andere tonartige
Materialien, Metalle, einschließlich Zinkstaub, Flocken aus rostfreiem Stahl od. dgl. Als Pigmente
können z. B. die Oxide von Titan, Eisen, Kupfer, Chrom und Mangan sowie Cadmiumsulfid oder Ruß
zur Anwendung gelangen. Auch organische Farbstoffe können in Betracht gezogen werden, obgleich diese
auf Grund ihrer niedrigen Zersetzungstemperatur nicht bevorzugt werden.
Die Erfindung wird an Hand einiger Beispiele in Verbindung mit der folgenden Tabelle näher erläutert.
Anteile in
Gewichtsprozent
Kaliumsilicatlösung:
10 bis 240Z0 1); Konzentration (K):
4,8 bis 5,32)
Ceroxid
Talk
Kaolin
Wasser
36 bis 80
0 bis 103)
Obis 2,63) 5 bis 15
0 bis 10
Obis 7,5 0 bis 60 0 bis 10
0 bis 103)
Obis 2,63) 5 bis 15
0 bis 10
Obis 7,5 0 bis 60 0 bis 10
| B | Bestandteil | ei s | piel 1 | Gewichtsprozent |
|
Kaliamsilicat
(23%; (K): 5,1) .. Ceroxid (CeO2) |
Gewichtsteile |
75,7
1,5 12,2 6,8 3,8 |
||
|
Wollastonit (CaSiO3)
Kaolin |
100 2 16 9 5 |
100,0 | ||
| Wasser | 132 | |||
35
») »/„ Feststoffe in Wasser als Lösungsmittel.
») M'lverhältnis SiOyK1O.
*) Wenigstens eines in Mengen von wenigstens 1 Gewichtsteil
vorhanden — maximale Gesamtmenge der Kombination
10 Gewichtsteile.
Spezifische Beispiele innerhalb des vorstehend angegebenen Bereiches sind:
| Bestandteil | Gewichtsteile | Gewichtsprozent |
| Kaliumsilicat (23°/0;(K):5,3) .... Ceroxid (CeO2) "Wollastonit (CaSiO3) .. Kaolin |
50
1 8 4,5 |
78,8 1,6 12,6 7,1 |
| 63,5 | 100,1 |
| Bestandteil | GewiehUteile | Gewichtsprozent |
| Kaliumsilicat (23"/0(K): 5,1) ..... Wollastonit (CaSiO3) .. Kaolin |
100
16 9 |
66,0
10,6 6,0 |
|
Flocken aus rostfreiem
Stahl |
20 | 13,2 |
|
Methyltrimethoxysilan
(verdünnt) |
4
2,5 |
2,5
1-7 |
| Talk | 151,5 | 100,0 |
30
| Bestandteil | Gewichtsteile | Gewichtsprozent |
| Kaliumsilicat (231V0; (K): 5,3) .... Wollastonit (CaSiO3) .. Kaolin Methyltrimethoxysilan (verdünnt) Talk |
100 16 9 4 5 |
74,8 12,0 6,5 3,0 3,8 |
| 134 | 100,1 |
| Bestandteil | Gewichtsteile | Gewichtsprozent |
| Kaliumsilicat (23°/0;(K):V.) .... CeO2 (Ceroxid) Wollastonit (CaSiO3) .. Kaolin Wasser Zn |
100
2 16 9 5 140 |
36,8
0,7 5,9 3,3 1,8 51,5 |
| 272 | 100,0 |
gleicher Weise ausgeführt, wobei jede der Komponenten unter kontinuierlichem Rühren in die Silicatlösung eingemischt wurde. Wenn kein Wasser zugegeben wurde, war die Kaliumsilicatausgangslösung
ausreichend fließfähig oder flüssig, um ein vollstän
diges Mischen zu erlauben. Vor dem Aufbringen auf
die Oberflächen der Werkstücke wurden die Mischungen 2 Minuten lang geschüttelt, um eine gleichmäßig
homogene Mischung zu erhalten.
Die Verkstückoberflächen können aus Metall,
ζ. B. Stahl oder Aluminium oder aus Kunststoff bestehen, und sie können vor dem Überziehen vorbehandelt werden.
Die Zusammensetzungen der vorstehend aufgeführten Beispiele wurden auf vorgereinigte Werkstücke
aus Aluminium nach dem üblichen Sprühauftragsverfahren aufgebracht. Nach rascher Lufttrocknung
wurden die aufgebrachten Schichten durch Waschen mit Wasser und durch Alterung an der Luft geprüft.
Sowohl vor als auch nach dem Waschen und Altern
waren die Oberflächen der Schichten glatt, zeigten
keine Schuppen- oder Flockenbildung und waren im wesentlichen riß- und haarrißfrei. Sie waren vollständig feuerfest und weitgehend abriebbeständig.
Claims (4)
1. Nichtflockende, gegenüber Riß- und Haarriß- einem organischen Bindemittel, z. B. einem Klebstoff
bildung beständige, feuerfeste Überzugsmasse, oder einem Harz.
dadurch gekennzeichnet, daß sie im 5 Hierbei bleibt es dem Fachmann überlassen, Kieselwesentlichen aus 38 bis 80 Gewichtsteilen Kalium- säure zu verwenden.
silicat mit einem SiO2/K2O- Verhältnis von etwa Die USA.-Patentschrift 3 224 927 beschreibt eine
4,8 bis 5,3; 1 bis tO Gewichtsteilen eines Werk- hitzebeständige Zusammensetzung von anorganischen
stoffes aus der Gruppe von Ceroxid und Alkyl- Fasern, die durch kolloidales Siliciumdioxid und unter
trialkoxysilan und Mischungen hiervon und 5 bis io Verwendung von Stärke verbunden sind, um die elek-
15 Gewichtsteilen eines faserigen Calciumsilicats frischen Eigenschaften der Dispersion von den
(Wollastonit) besteht. anorganischen Fasern während der "Herstellung zu
2. Überzugsmasse nach Anspruch 1, dadurch beeinflussen und um der Masse oder dem daraus
gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Talk, Kaolin geformten Gegenstand vor dem Brennen eine Grün-
und deren Kombination enthält. 15 festigkeit zu erteilen. Das mit anorganischen Überzugs-
3. Überzugsmasse nach Anspruch 1 oder 2, da- massen verbundene Problem wird dabei jedoch nicht
durch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein berücksichtigt, und überdies -vcrden bei diesen bePigment
aus der Gruppe von Titanoxid, Eisen- kannten Massen hauptsächlich durch das Brennen
oxid, Kupferoxid, Chromoxid, Manganoxid, Cad- die gewünschten Eigenschaften erzielt und nicht infolge
miumsulfid und Ruß enthält. ao einer Wechselwirkung der Komponenten der Zu-
4. Überzugsmasse nach einem der Anprüche 1 sammensetzung erhalten.
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Die üaA.-Patentschrift 3 090 103 beschreibt iie
einen Füllstoff, bestehend aus Zinkstaub oder Herstellung von faserigen Produkten durch EinFlocken
aus rostfreiem Stahl enthält. verleiben von keramischen Fasern von einem AIu-
25-miniumsilicat mit gebräuchlichen Fasern, z. B. Acryl-,
Baumwoll-, WoIl-, Polyamidfasern od. dgl., das heißt,
die Herstellung eines gemischten faserigen Produktes.
Die Erfindung bezieht sich auf Überzugsmassen, Auch in dieser USA.-Patentschrift bleibt das
die Kombinationen von anorganischen Materialien Problem, das mit anorganischen Überzügen verumfassen,
die sowohl feuerfest als auch in Wasser 30 bundeti ist, unberücksichtigt. Vielmehr werden hierbei
unlöslich nach der Aufbringung sind. Insbesondere feuerbeständige faserige Produkte auf Grund der
bezieht sich die Erfindung auf eine Kombination von Aufnahme von anorganischen Fasern mit einem
Kaliumsilicat mit anderen Materialien, um einen hohen Schmelzpunkt geschaffen,
üi. »rlegenen Überzug für Raumfahrzeuge od. dgl. Die französische Patentschrift 1 303 256 beschreibt zu ergeben. 35 ein faseriges Silicatmaterial in Vermischung mit einem Untersuchungen rrt anorganischen, grundsätzlich Alkalisilicat für die Herstellung eines geformten, feuerfesten Materialien führten zu einer Reihe von nicht brennbaren glasartigen Körpers, der in Wasser sehr brauchbaren Massen, von welchen viele bereits unlöslich ist.
üi. »rlegenen Überzug für Raumfahrzeuge od. dgl. Die französische Patentschrift 1 303 256 beschreibt zu ergeben. 35 ein faseriges Silicatmaterial in Vermischung mit einem Untersuchungen rrt anorganischen, grundsätzlich Alkalisilicat für die Herstellung eines geformten, feuerfesten Materialien führten zu einer Reihe von nicht brennbaren glasartigen Körpers, der in Wasser sehr brauchbaren Massen, von welchen viele bereits unlöslich ist.
in der Raumfahrt ebenso wie auf anderen Gebieten, In Ber. Dtsch. Keram. Ges. 43 (1966), S. 337 bis
auf weichen eine Feuerbeständigkeit sehr wesentlich 40 345, ist eine Übersicht über die Herstellung von faserist,
Anwendung fanden. Diese Zusammensetzungen verstärkten keramischen Werkstoffen und die bei
enthielten viele anorganische Materialien in ver- Verwendung von verschiedenen Verstärkungsarbeitsschiedenen
Verhältnissen, um die gewünschten Wir- weisen und von verschiedenen Zusammensetzungen
kungen zu ergeben, jedoch wurde bis jetzt kein voll- erhältlichen Eigenschaften gegeben, jedoch keine Lehre
ständig zufriedenstellendes Überzugsmaterial ent- 45 bezüglich von Überzugsmassen und der Lösung der
wickelt. Dies ist hauptsächlich auf die Vielzahl von damit verbunndeen Probleme.
Eigenschaften, die für einen derartigen Überzug er- Die deutsche Patentschrift 855 675 beschreibt ein forderlich sind, und auf die Schwierigkeit zurück- feuerfestes Futter, eine Ausmauerung od. dgl. und zuführen, feuerfeste, anorganische Materialien zu bezieht sich insbesondere auf die Herstellung von finden, die bei Vereinigung derartige Eigenschaften 50 feuerfesten Steinen oder Ausmauerungen, die mit ergeben. Derartige Eigenschaften umfassen unter Mineralfasern verstärkt sind. Insbesondere beschreibt anderem ein rasches Lufttrocknen, Riß- und Haarriß- diese Patentschrift die Herstellung von verstärkten beständigkeit, weitgehende Wasserunlöslichkeit in Blöcken, die durch Einlagen aus Fasern oder Gegetrocknetem Zustand, Fähigkeit zur Pigmentbei- weben von mineralischen Stoffen mit hohen Schmelzbehaltung, minimale Flockenbildung, Abriebbestän- 55 punkten gekennzeichnet sind. Anorganische Überzüge digkeit und natürlich auch Feuerbeständigkeit. Viele sind hierin jedoch nicht beschrieben,
anorganische Materialien besitzen eine oder mehrere In der USA.-Patentschrift 3 364 065 sind Überzüge dieser Eigenschaften. Es wurden Versuche aus- beschrieben, die zum Schutz von Metallen, Kunstgeführt, diese mit anderen Materialien zu verbinden, stoffen od. dgl. verwendet werden sollen. Bei diesen um die gewünschten Wirkungen zu erhalten; jedoch 60 Überzügen werden seltene Erdenoxide als Pigmente wurden selbst mit derartigen Vielkomponenten- mit einem Bindemittel von einem Silicatpulver oder zusammensetzungen nicht sämtliche der vorstehend mit einer Wasserlösung, in welcher das Verhältnis genannten Erfordernisse erfüllt. von Natriumoxid oder Kaliumoxid zu Siliciumoxid So sind in der USA.-Patentschrift 3 092 247 Matten im Bereich von 1:1,0 bis 1: 3,75 liegt, mit einem oder Lagen zur Bildung von feuerfesten Materialien, 65 !Bindemittel aus einem Silicon verwendet. Diese die in einer Schutzabdeckung oder in einer Hülle ein- Massen müssen eine besonders große Beständigkeit geschlossen sind, beschrieben. Diese Matte enthält gegenüber Ultraviolettstrahlen besitzen,
eine Masse aus feuerfesten Fasern mit einem geeig- Die USA.-Patentschrift 3 389 002 beschreibt hitze-
Eigenschaften, die für einen derartigen Überzug er- Die deutsche Patentschrift 855 675 beschreibt ein forderlich sind, und auf die Schwierigkeit zurück- feuerfestes Futter, eine Ausmauerung od. dgl. und zuführen, feuerfeste, anorganische Materialien zu bezieht sich insbesondere auf die Herstellung von finden, die bei Vereinigung derartige Eigenschaften 50 feuerfesten Steinen oder Ausmauerungen, die mit ergeben. Derartige Eigenschaften umfassen unter Mineralfasern verstärkt sind. Insbesondere beschreibt anderem ein rasches Lufttrocknen, Riß- und Haarriß- diese Patentschrift die Herstellung von verstärkten beständigkeit, weitgehende Wasserunlöslichkeit in Blöcken, die durch Einlagen aus Fasern oder Gegetrocknetem Zustand, Fähigkeit zur Pigmentbei- weben von mineralischen Stoffen mit hohen Schmelzbehaltung, minimale Flockenbildung, Abriebbestän- 55 punkten gekennzeichnet sind. Anorganische Überzüge digkeit und natürlich auch Feuerbeständigkeit. Viele sind hierin jedoch nicht beschrieben,
anorganische Materialien besitzen eine oder mehrere In der USA.-Patentschrift 3 364 065 sind Überzüge dieser Eigenschaften. Es wurden Versuche aus- beschrieben, die zum Schutz von Metallen, Kunstgeführt, diese mit anderen Materialien zu verbinden, stoffen od. dgl. verwendet werden sollen. Bei diesen um die gewünschten Wirkungen zu erhalten; jedoch 60 Überzügen werden seltene Erdenoxide als Pigmente wurden selbst mit derartigen Vielkomponenten- mit einem Bindemittel von einem Silicatpulver oder zusammensetzungen nicht sämtliche der vorstehend mit einer Wasserlösung, in welcher das Verhältnis genannten Erfordernisse erfüllt. von Natriumoxid oder Kaliumoxid zu Siliciumoxid So sind in der USA.-Patentschrift 3 092 247 Matten im Bereich von 1:1,0 bis 1: 3,75 liegt, mit einem oder Lagen zur Bildung von feuerfesten Materialien, 65 !Bindemittel aus einem Silicon verwendet. Diese die in einer Schutzabdeckung oder in einer Hülle ein- Massen müssen eine besonders große Beständigkeit geschlossen sind, beschrieben. Diese Matte enthält gegenüber Ultraviolettstrahlen besitzen,
eine Masse aus feuerfesten Fasern mit einem geeig- Die USA.-Patentschrift 3 389 002 beschreibt hitze-
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US68629667A | 1967-11-28 | 1967-11-28 | |
| US68629667 | 1967-11-28 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1811528A1 DE1811528A1 (de) | 1969-08-14 |
| DE1811528B2 DE1811528B2 (de) | 1972-12-28 |
| DE1811528C true DE1811528C (de) | 1973-07-26 |
Family
ID=
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