DE1903347A1 - Hitzebestaendige Zusammensetzung - Google Patents

Description

• Hitzbeständige Zusammensetzung Die Erfindung betrifft hitzebeständige Zusammensetzungen, die nach dem Mischen mit Wasser unter Bildung einer Paste nach einiger Zeit fest und hart werden. Sie find-en besondere Anwendung unter Tage in Bergwerken als feuerfestes Material, das zur Verwendung als Verschlußmittel, feuerfester ueberzug oder'als Füllstoff für Hohlräume geeignet ist.
• Verbindungen wie Polyurethanschaum wurden bereits in Bergwerken als Verschlußmittel benutzt. Jedoch haben derartige Verbindungen unverwünschte Eigenschaften, soweit es die Hitzebeständigkeit betrifft.
• Weiterhin sind Massen, enthaltend Gips in Mischung mit Vermiculit, zur Verwendung unter Tage als Dichtungsmittel und ueberzugs mittel vorgeschlagen, aber auch diese haben verschiedene Nachteile. Beispielsweise haben sie unverwünschte Eigenschaften beim Erhitztwerden, sie sind nicht wetterfest, auch lassen sie sich nicht leicht pumpen und versprühen, was beim Bedecken großer Flächen wichtig ist.
• Ziel der Erfindung ist eine hitzebeständige Zusammensetzung, die die ben bezeichneten Nachteile-vermeidet.
• Die erfindungsgemäße hitzebeständige Zusammensetzung besteht aus einem Bindemittel (Cementbinder); einem nicht brennbaren Mineral von niedriger Dichte in verteilter und aufgeblähter Form, z.B. Vermiculit; einem nicht brennbaren Füllstoff, sowie einem Ausdehnungs-Zusatzmittel, das der normalen Zusammenziehung beim Festwerden einer Mischung der Zusammensetzung mit Wasser entgegenwirkt.
• Das nicht brennbare Mineral dehnt sich beim Erhitzen des Rohstoffs -zu einem mehrfachen seines unrprünglichen Volumens aus und wird-in dieser Form verwendet. Ein derartiges Mineral ist Vermiculit, das sich bei Erhitzung ausdehnt und aufblättert.
• Man erhält diese Form, indem man den Roh-Vermiculit plötzlich auf 700 bis 1000° in einem Ofen erhitzt. Durch das Austreiben der im Innern des Rohvermiculits-befindl-ichen Feuchtigkeit wird das Vermiculit um das mehrfache seines Volumens ausge- -dehnt und gleichzeitig eine Lamellenbildung hervorgeruBen.
• Der erfindungsgemäß verwendete Vermiculit liegt in feinverteiler Form vor, vorzugsweise mit einer Teilchengröße von weniger als 0.9- cm (3/8 Zoll). Er kann leicnt mit dem Zement und dem Füllstoff gemischt werden. Die innere Struktur des aufgeblähten Vermiculits befänigt eine Mischung der Zusammensetzung mit Wasser, leichter gepumpt und versprüht zu werden, sowie günstige Verdichtbarkeitseigenschaften zu erhalten.
• Zur Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung als Abdichtungs-Überzugs- oder Füllmittel wird sie mit Wasser unter Bildung einer Paste gemischt und auf die zu behandelnde Oberfläche aufgetragen. Die Masse wird fest und erhärtet unter Bildung eines relativ leichten Feststoffs, der nicht brennbar ist, eine niedrige Permeabilität fifr Gasströme hat, sowie eine Dichte von 00320g/ccm bis O.961g/ccm (20-60 lbs/per cubic foot) besitzt. Die Dichte kann bis zu 1.922g/ccm durch Erhöhung des Füllstoffanteils und Verringerung des Vermiculitanteils gesteigert werden.
• Der Füllstoff der Zusammensetzung kann aus einer Reihe von geeignetem Material genommen werden, ein bevorzugter Füllstoff ist Calciumcarbonat, das billig und stabil ist. Die Korngröße des Füllstoffes ist wichtig und soll weniger als 150 B.S.S.-Maschengröße haben. Andere ggf. geeignete Füllstoffe sind pulvensierte Brennstoffasche, Gestein, Sand, Bimsstein oder Perlit.
• Das Ausdehnungsmittel kann ein Metalloxid, Calciumsulfo-aluminat und/oder Anhydrit sein, um der Mischung beim Festwerden eine kleine Ausdehnung zu verleihen. Die zusätzliche Ausdehnung kann im Verhältnis von weniger als 0.5 % und vorzugsweise 0.01 % bis 0.2 % zum Gewicht des Zementes liegen. Es kann beispielsweise Aluminiumoxid sein.
• Weitere Zusatzstoffe können in der Zusammensetzung verwendet werden? die nicht nur der normalen Zusammenziehung einer Zement-Wassermischunß entgegenwirken, sondern auch mithelfen, daß die Mischung der Zusammensetzung mit Wasser bearbeitet, gepumpt und versprüht werden kann, ferner zu den rheologischen Eigenschaften der Mischung beitragen, selbst wenn diese nach der Herstellung einige Zeit stehen gelassen wirt, und- die sich mit dem Vermiculit auf synergistische Weise verbinden, um verbesserte Permeabilitätseigenschaften zu geben; -Als Zusatz zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften ist ein:e Cellulose geeignet, die in Gegenwart von Zement stabil ist, z.B. Methylhydroxypropylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyäthylcellulose oder Hydroxyäthylmethylcellulose.
• Anstelle oder zusätzlich zu-einer Cellulose kann Sulfitablauge-(Caloiumlignosulfonat) oder ein Derivat derselben verwendet werden. -Die synergistische Wirkung kann durch teilweise hydrolysierte Polyvinylacetatharze in Kombination- mit den Cellulosen und dem Yermiculit bewirkt sein. - -Im allgemeinen sind die Zusätze vorzugsweise in relativ geringer Menge, d.h. weniger als 4%, berechnet auf das Gewicht des Zements, vorhanden.
• Vorzugsweise wird als Zement gewöhnlicher Portlandzement verwendet, Jedoch ist es in manchen fällen erwünscht, schnell härtenden Portlandzement oder Zement mit hohem Aluminiumoxidgehalt, entweder- allein oder in Mischung miteinander, zu verwenden.
• Alle zuvor bezeichneten Substanzen~ sind in trockener Form erhältlich, so daß die erfindungsgemäße Zusammensetzung in fertiggemischter Form in dem für die bestimmte Anwendung geeigneten Mengeverhältnis transportiert werden kann. Jedoch könne auch, falls erwünscht, flüssige Zusatzstoffe verwendet werden, trotz der Nachteile, daß ein solcher Zusatz nur in die fertige Zusammensetzung oder an seinem Anwendungsort zugegeben werden kann. Z.B. können in manchen Fällen natürliche oder synthetische Gummiarten oder bituminöse Emulsionen zugesetzt werden, entweder zusätzlich- zu dem Polyvinylharz oder anstelle desselben, und zwar in kleinen Mengen, um besondere Eigenschaften der Zusammensetzung zu erhalten.
• Eine mechanische Verstärkung-kann durch Zugabe von Glasfasern, synthetischen Fasern oder Drahtgeflecht erreicht werden. Glasfasern können zusammen mit Zement mit hohem Aluminiumoxydgebalt verwendet werden, sollten jedoch nicht Portlandzementmischungen zugesetzt werden, da dieser Zement die Glasfasern entglast.
• Beisiel: Die erfindungsgemäße Zusammensetzung besteht aus: Zementbinder (gewöhnlicher Portlandzement, schnell härtender Portlandzement, Zement mit hohem Aluminiumoxydgehalt, Mischung -der letzteren beiden) - 1 Volumenteil Aufgeblätterter Vermiculit (0.3 cm-Größe)- 1-6 " Caloiumcarbonat (weniger als 150 Maschen B.S.S.) - 0.5-4 " Teilhydrolysierter Polyvinylester - 0.01 - 4%, berechnet auf Zementgewicht Metalloxid, Calciumsulphoaluminat oder Anhydrit - - 0.01 - 0.2%, berechnet auf Zementgewicht Cellulose (Methylhydroxypropylcellulose, -Methylcellulose, Hydroxyäthylcellulose oder Hydroxyäthylmethylcellulose) - 0.01 - 0.2%, berechnet auf Zementgewicht Sulfitablauge - 0.01 - 0.8%, berechnet auf flementgewicht Die mit Wasser zu einer dicken Paste angemachte Zusammensetzung wird auf die zu behandelnde Oberfläche mit Hilfe einer Pumpe und durch Versprühen aufgetragen.
• Bei der Verwendung der Zusammensetzung als Abdichtungsmittel in Bergwerken haben sich folgende Mengenverhältnisse als befriedigend gezeigt unter Bildung eines festen Körpers mit einer Dichte von 0,64 - 0.72 g/ccm: Portlandz ement - - 1 Volumenteil -Calciumcarbonat (weniger als 150 B.S.S.) - 1 Volumenteil -Aufgeblätterter Vermiculit (0.3cm) - 3 Volumenteile Polyvinylester, Cellulose und Sulfitablauge und Ausdehnungsmittel - in den oben genannten Mengenverhältnissen Die Dichte des Materials soll zweckmäßig so niedrig wie 0.32g/ccn sein durch Steigerung des Vermiculitanteils in der Mischung und entsprechende Verringerung des Füllstoffanteils. Eine derartige Zusammensetzung hat verbesserte Verdichtbarkeitseigenschaften.
• Obwohl im allgemeinen bevorzugt aufgeblähter Vermiculit verwendet wird, ist es in manchen Fällen möglich, anstelle von Vermiculit Perlit zu verwenden. Das niedrige Gewicht und die Nichtbrennbarkeit von Vermiculit kann auch mit Perlit erreicht werden, das. die Eigenschaft hat, um das mehrfache seines Volumens zuzunehmen, wenn es als Rohmaterial plötzlich hohen Temperaturen ausgesetzt wird. Jedoch zeigt in den meisten Fällen eine Zusammensetzung, enthaltend Perlit anstelle von Vermiculit weniger günstige Eigenschaften, als eine Vermiculit-enthaltende Zusammensetzung, was Verdichtbarkeit, Pumprähigkeit und Versprühbarkeit, Oterflächenadhäsion, Insbesondere bei hohen Temperaturen, betrifft.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Hitzebeständige Zusammensetzung, bestehend aus einem Zementbindemittel, einem nicht brennbaren Mineral in zerkleinerter und ausgedehnter Form mit niedriger Dichte, z.B. aufgeblähter Vermiculit, und einem nicht brennbaren Bullstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung zusätzlich -ein Ausdehnungsmittel enthält, das der normalen Zusammenziehung einer Mischung der Zusammensetzung mit Wasser beim Festwerden entgegenwirkt.

2. ZusammensetzungCnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung aus einem Zementbindemittel, aufgeblähtem Vermiculit und einem Füllstoff im VerhXltnis von 1 : 1-6 : 0.5 - 4 Volumenteilen besteht.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennBeichnet daß die Zusammensetzung aus Zementbindemittel, aufgeblähtem Vermiculit und Füllstoff im Mengenverhältnis 1 : 3 : 1 Volumenteilen besteht.

4. Zusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausdehnungsmittel aus einem Metalloxid, Calciumsulphoaluminat und/oder Anhydrit besteht.

5. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Sulfitablaufe enthält.

6. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie Cellulose enthält.

7. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich einen Polyester enthält.

8. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 7 dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus Calciumcarbonat besteht.

9. Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff aus pulverisierter Brenastoffasche, Sand, Perlit oder Bimsstein besteht.