DE1935419A1 - Mit Kieselsaeure gebundenes,teilchenfoermiges Material - Google Patents

Description

Mit Kieselsäure gebundenes, teilohenförmiges Material

Die vorliegende Erfindung betrifft Massen und Verfahren zum Herstellen von Isolieretoffen, genäse denen man eine wässrige Lösung eines ionischen Alkalisilicate und ein kolloidales, amorphes Kieselsäuresol mischt, dieser Mischung einen teilchenförmigen, feuerfesten Isolierstoff mit niedriger. Dichte ausetzt, die kombinierte Mischung su der gewünschten Gestalt forat und diesen geformten Gegenstand, um ihn eu härten, der Einwirkung eines sauren Stoffes ausseist.

Die allgemeine Arbeitswelse zum Binden von Isolierstoffen mit Silicaten gehört zum bekannten Stand der Technik. Eine repräsentative Offenbarung des Standes der Technik ist in "Soluble Silicates, Their Properties and Uses" von J.G. Vail; Reinhold Publishing Co., New York, H.Y. (1952) angegeben. Das Binden von Silicaten mit CQ₂ fUr Sandkerne und die Verwendung von Estern

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als latente Säure<iuelle für die Herateilung von Silieaten in β äure bestand igen Bindemitteln (!'cements") finden sich ebenfalls in der Literatur beschrieben. Jedoch besteht selbst in Anbetracht der breiten Offenbarungen über Silicate in der Literatur immer noch ein Bedürfnis für einen billigen, mit Kieselsäure gebundenen Isolierstoff alt niedriger Sichte, der ohne langwierige Trocknungsarbeitsweisen rasch gehärtet und gehandhabt werde» kann.

Die erfindungsgemäseen Hassen enthalten einen teilchenförmigen, feuerfesten Stoff alt einer-Dichte von etwa 0,032 bis 0,32' g/cm' (2 to 20 pounds per cubic foot), der mit einer Menge von etwa 5 bis 60 Gewichts-$, bezogen auf das gesamte Produkt, eines starren Kieselsäuregel gebunden ist, das man durch Ansäuern eines ionischen Alkalisilicate erhält, das, wenn gewünscht, ein kolloidales, amorphes Kieselsäuresol enthält. Sas Kieselsäuresol sollte einen Tellchendurchmesser von etwa 2 bis 100 mMlkron aufweisen, und, wenn es in Kombination mit dem ionischen Alkalisilicat verwendet wird, sollten mindestens 10 Gewichts-^ der gesamten Kieselsäure in dem Bindemittel aus dem ionischen Alka -lisilicat ataainen. Diese Hassen sind ausgezeichnete Wärmeisolatoren.

Diese Maesen können durch Vermischen des ionischsn Alkalisilicate mit dem amorphen Kieselsäuresol hergestellt werden. Das telinienförmige Material wird dann mit der Silicat/Kieselsäuresol-Löeung gemischt, und eine latente Säure kann ebenfalls zugegeben werden« Die Gesamtisischung wird in eine Form gegessen, und die Masse kann der Einwirkung eines gasförmigen, sauren Stoffes, wie Kohlendioxid, ausgesetzt werden. Wenn der Masse eine latente Säure zugesetzt worden 1st, führt ihre Hydrolyse

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die durch eine geringfügige Erhöhung der Umgebungstemperatur betchleunigt wird, zur Ausbildung eines sauren Zuatandea, welcher die Masse zur Härtung bringt. Die latente Säure und der gasförmige, saure Stoffe können miteinander oder getrennt verwendet werden.

Die erfindungsgemässen-Massen benötigen ale wesentlichen Bestandteil einen teilchenförmigen, feuerfesten Isolierstoff, der, nachdem er unter einen Druck von etwa 1 atü ("under approximately one atmosphere pressure in excess of normal atmospheric pressure) verdichtet oder gerüttelt worden ist, ein Schüttgewicht von weniger als 0,321 g/om' aufweist. Jeder beliebige einer Vielfalt von gewöhnlichen Isolierstoffen ist für diesen Zweck geeignet, z.B. expandierter Perlit, expandierter Vermiculit, Asbestfasern, Steinwollefasern oder Aggregate verschiedener Typen, wie diejenigen, die durch Expandieren und Erhitzen von Silicatmlschungen, Glimmer, fluoriertem Glimmer, Glasmikroblasen, Glasflocken, Glaswolle und ähnlichen natürlichen und synthetischen, feuerfesten Stoffen hergestellt werden.

Ein zweiter wesentlicher Bestandteil der erfindungsgemässen Massen ist eine kieselsäurehaltige Bindemlttelphase, die sich von einer wässrigen Lösung ableitet, die ein gelöstes, ionisches Alkaliailicat aus der Gruppe Lithium-, Kalium-, Natrium-, Guanidinium- und quaternäre Ammonium-Silicate oder Mischungen daraus enthält. Nützlich ist auch eine Mischung eines solchen Silicats mit einem kolloidalen, amorphen Kieselsauresöl mit einer Teilchengrösse von 2 bis 100 mMikron. Typische, im Handel erhältliche Sole, die hier nützlich sind, sind "Ludox" HS, SM, TM, und so weiterjNalcoag und Syton. Das Silicat-Kieselsäure-8ol-Miachungsverhältnis in der Isoliermasse sollte so angesetzt werden, dass mindestens 10 Gew.-^ der gesamten Kieselsäure in

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der Blndeinittelphase aus dem ionischen iiin-axieilicat herrühren. Die Menge der Kieeelsäure-Feetstoffe aus der Binderaittelpbas3 muss innerhalb der Orenzen von 5 bis 60 09*ι.-#, bezogen auf dee Gewicht dee gesamten Isolierstoffe», eingestellt, werden. Vorzugsweise liegt die Kieeeleäurekonzentration im Bereich von 10 bis 40 Gew.-#. Das Guanidin-eilioat kann, wie in der USA-Patentanmeldung, Serial No. 715 556 (angemeldet am 25. Harz 1968^ boschrieben, hergestellt werden.

Bei denjenigen Anwendungen« wo höchste Feuerfeetigkeitsmerkmale nicht notwendig sind, wie bei Isolierstoffen, die bei Temperaturen von nicht höher als 800° G wirken müssen, werden die billigeren, üblicheren und gewöhnlich hergestellten Alkalimetallsilicate, wie die des Natriums, Kaliums oder Lithiums, bevorzugt. Bei denjenigen Anwendungen jedoch, bei denen höchste Feuerfeetigkeitseigenschaften erwünscht sind, ist eines der organischen Silicate, wie ßuanidiniumsilicat, die bevorzugte Art. Bei solchen Anwendungen der feuerfesten Stoffe werden das Guanidiniuraion oder andere organische Ionen, wie das quaternär»· Ammoniumion aus einem qua te mären Ammoni'umsilJcat, thermisch zersetzt, und es bleibt ein Rückstand von reiner, amorpher Kieselsäure zurück.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Bestandteilen können die erfindungsgemässen Massen auch verschiedene wasserlösliche Bindemittel enthalten, die mit ionischen Sillcatlöaungen verträglich sind, z.B. Natriumcarboxymethylcellulose, Polyvinylalkohol und ähnliche Stoffe. Auch können verschiedene Pigmente zugesetzt werden, um das physikalische Aussehen der erfindungsgeraäasen Massen abzuwandeln, wie auch Stoffe, wie Russ oder Ketallflokken, um die elektrischen oder wärmeleitenden Eigenschaften der erfindungggemäseen Masseneu ändern. Zusätzlich können Netsmit-

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tel in nominalen Mengen zur Erleichterung der Benetzung der Oberflächen von feuerfesten, teilchenförmigen Füllstoffen durch die erflndungsgemäaaen, ionischen Silicate vorhanden sein»

Ein besonder» bevorzugter Bestandteil zum Harten der erfindungsgemäosen Massen ist eine latente Säure oder ein Salz aus der Gruppe der Säureanhydride, Amide, Imide und Ester von organischen oder anorganischen Säuren mit Säurediseoelationskonstanten von grosser als 10""¹^. Diese Verbindungen hydrolysieren in alkalischer Lösung unter Bildung einer Säure und (mit Ausnahme der Säureanhydride) eines Alkohols oder von Ammoniak. Sie sind daher als latente Säuren bekannt, obgleich die Ammoniumsalze Ammoniak entwickeln müssen., um die Säure zu bilden, die dann die Alkalinität dee Silicate neutralisieren kann. Da häufig eine ßelatinierung eintritt, bevor eine merkliche Menge von Ammoniak entwickelt werden kann, wirken solche Verbindungen auch als latente Salze, die ebenfalls Härtung des SiIicats verursachen. Der Einfachheit halber wird jedoch die ganze Gruppe nachfolgend als latente Säuren bezeichnet. Eine solche latente Säure wird bei dem erfindungsgeraässen Verfahren vorzugsweise in einer Menge von etwa 5 bis 400 Mol-»$, bezogen auf die Anzahl Mole an Alkalikationen, die mit den erfindungsgerässen ionischen Alkalisilicaten in Verbindung stehen, einverleibt. Kennzeichnende latente Säuren, die bei den erfindungsge ;äaaen Verfahren nützlich sind, sind beispielsweise Foraamid, Ä'thylacetat, 2-Hydroxyäthyl-aeetat, Glycerol-diacetat und verschiedene andere Amide, Säureanhydride und Ester des früher beschriebenen Typs.

Vorzugsweise werden diese latenten Säuren verwendet, welche bein Vermischen mit den ionischen Alkalisilicaten in weoentlichem Grade verträglich sind, welche aber bei Raumtemperatur gering-

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füg ig und rascher bei erhöhter Temperatur (ff. B. bei etwa 25 zu 200° C) hydrolysieren und.-'dadurch loni β ehe Mol *kü) β or-te« einführen, welche die rasche Gelatin!srung lea SiIieateye kerne verursachen..

Auch gasförmige, saure Stoffe können verwendet werden, um dierasche Gelatinierung der erfindungageraSeeen Mas« en herbeim führen, und Kohlendloxid ist für diesen Z**'eek sehr bevorzugt» In manchen Fällen ist ee vorzuziehen, wie gefunden ururde, sowohl eine latente Säure als auch Kohlendioridgaß zu verwenden. In solchen Fällen bewirkt da» KohtendioridsaB die unmittelbare Gelatinierung dee ionischen Allcalieilicat-Beetandteilö, während die latente Säure beim nachfolgenden Erhiteen oder nach einem gewissen Zeitablauf bei Raumtemperatur die Alkalisilicate welter neutralisiert und ein Kieselsäuregel, ein Salz des Alkali ka ti one und das aus der hydrolysieren, latenten Säure herrührende Anion ergibt. Ein in dieser Weise hergestellter Isolationsetoff vereinigt In sich die Vorteile Überaus raschen Erhärtene, das durch Slnwlrkenlaeeen von gasförmiger Säure erslelt wird, und auegeielchneter Waseerbeetändigkeit, die sich aue der weiteren Neutralislerung der alkalischen Beetandteile des Silicate durch die latente Säure ergibt.

Wie welter oben angegeben, können bei de· erfindungflgeraäoeen Verfahren verwendete Blndemlttelmaeaen kolloidale,, amorphe Kieselsäure In Geaiach alt den erfindungeweflentllchen, ionischen Alkalisilicaten enthalten, Ia allgemeinen vereinigt sich die kolloidale» aaorphe Kieselsäure mit dem Gelnetzwerlc, dae ale Ergebnis der Deitabilisierung des ionischen Alkalisilicate gebildet wird, und hilft, wenn sie in wesentlichen Mengen vorhanden ist, das Schrumpfen der bei der Gelatinierung gebildeten Verbandet auf einMindestmaes zu beschränken. ■

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Ein allzu welt gehender Ersatz dee gesamten Kieeelssuregehaltea dee Verbandes durch amorphe Kieselsäure 1st jedoch nicht wünschenswert, da das Bindevermögen in dem Hasse, wie ionisches Alkalisllicat durch eine gleich« Gewicbtenenge an Kieaetsäure in Porn von kolloidaler, amorpher Kieselsaure ersetzt wird, ungefähr linear abnimmt. Aus diesem Grunde ist ea gewöhnlich nicht bevorzugt, die aus dem ionischen Alkalisilicivt stammende Kieselsäure durch mehr als 90 # amorpher Kieselsäure in kolloidaler Form zu ersetzen.

Es sei jedoch bemerkt, dass die Feuerfestigkeitsmerkmale des Verbandes wie auch seine Wae a erbest Bindigkeit in dem Masse verbessert werden, wie ionisches Alkalieilicat durch kolloidale, amorphe Kieselsäure trettet wird, well der Salzgehalt solcher Hassen niedriger ist und das als Ergebnis der Neutralisations reaktion erhaltene Verhältnis von Kieselsäure, zu SaIs höher ist. Da kolloidale, amorphe Kieselsäuresole wesentlich teurer sind als ionlache Alkalisilicate, müssen die Wirtschaftlichkeltsfaktoren,- die in Frage kommen, mit diesen verbesserten Peuerfestigkeits« und Lösllohkeitsmsrlraaleu abgestimmt werden. Im allgemeinen 1st es wünschenswert, nur soviel kolloidale, amorph« Kieselsäure zu verwenden, wie zur Erzielung der erforderlichen, feuerfesten Eigenart und Vfaseerunespfindlichkoii notwendig aein kann.

Unlöelichmachende Mittel verschiedener Sorten können ebenfalls zur Verbesserung der WaesertoestUnäigkeit des erhaltenen, gebundenen, isolierten Materials zugesetzt werden. Beispielsweise können solche Bestandteile, wie Zinkoxid, Calciumoxid, Magnesiumoxid, wie auch CaIoIiW- und Magne&iumsilieat, in kleinen Mengen zur Erhöhung der Wasaerbeständigkeit des gebundenen Endkörpers zugegeben werden.

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Ein kritischer Aspekt dee erfindungegeraäsesn Verfahrene ist die Kontrolle sowohl der Viscosltät als auch der Menge der fliesefähigen Phase, die so eingestellt werden tnüseen, dass die Absorption von Kieselaäure-Silicat-Flüssiglceit in diesem inneren Gefüge des erfindungsgemässen, feuerfesten, teilchenförmigen Beetandteils auf ein Mindestmaßs begrenzt wird. Saber muss die Viscosität ausreichend hoch sein, um ein Eindringen des Bindemittels in die feinen Poren der porösen, feuerfesten Teilchen zu verhindern. Übermässige Absorption des Bindematerials in dem Gefüge führt gewöhnlich au einer unnötigen Gewichtserhöhung des teilchenförmigen, feuerfesten Füllstoffes ohne entsprechende Erhöhung der Festigkeit des* gebundenen Körpers, übermässige Mengen an einer fliessfähigen, bindenden Phase können sogar su einer sehr unerwünschten Verdichtung zu dichten Massen aus gebundenen^ feuerfesten Teilchen führen.

Im allgemeinen sollte die zu verwendende Menge an fliessfähiger, bindender Phase gerade ausreichen, um die feuerfesten Teilchen bindig und formbar zu machen. Die benötigte Menge kann durch Verwendung des fliesafähigen Bindemittels in der ölabsorptions-Standardprüfung ASTM No. D 1483-60 oder D 281-31 bestimmt warden. Gemäss diesen Prüfungen wird ein öl (bei der vorliegenden Erfindung würde das fliessf&hlge Bindemittel selbst verwendet werden) mit einer abgewogenen Menge des porösen, feuerfesten Pulvere so lange gemischt, bis die Mischung nicht mehr bröckelig oder tellchenförmig ist, sondern gerade bindig wird und ziemlich grosse Klumpen aus feinteiligem Material in der normalerweise trocken erscheinenden Masse auftreten. Das wässrige, kieeelsäurehaltige Bindemittel und das teilehen.föriaige Material liegen im allgemeinen in einem Gewichtsverhftltnia von etwa 4:1 bis 1:3,5 vor.

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Die genau zu verwendende Menge an fliesefähigem Material hängt von der Eigenart des zu bindenden, teilchenförmigen Materials und der Viscosität des Bindemittels ab. Die Viskosität kann mit der Konzentration des ionischen Alkalisilicate und dem inj Silicat vorliegenden Verhältnis von Kiesels&ura zu Alkalikationen wesentlich variieren und wird auch durch die Anwesenheit von kolloidaler, aaorpher Kieselsäure stark beeinflusst. Es ist daher nicht möglich, die genau au verwendende Menge an flieesf&higer Phase für jedes teilehenföriaiga Material genau vorauszusagen. Im allgemeine» sollte dia fliessfähige Phase etwa 75 i> des gesamten inneren und äusseren Leerraums deo teilchenförssigss, feuerfesten Materials nicht übersteigen, wenn dieses durch Rütteln unter einem Druck von etva 1 Atmosphäre su einsr sufallsmässig dicht gepackten Konfiguration versuchtet wird. Vorzugsweise iat die Menge der fliesaf&bigasi Phase etwas geringer als dieser Wert5 da aber derselbe mit äen weiter obea erörterten Faktoren, wie ä@r fiseosität der fliesefähigen Fhase, üen Abaorptiöiäsmerkmalem das teilchenförmigen Materials und so weiter9 variiert,, kana die oben beeehriebene Methode snr B@sti®musag i©r riehtigea Mesage an flieaafähig®!⁵ Phase ver*- werden.

Wie angegeben, ist ©s §w8tali@ti 'wüaeöhenswert, daaa die fliese fähige fiiaae 2l®mliofe ^fria©@s '1st, iatait libermäseige Absorption der bisäenden Phase in ä@a inn@r@a Bereichen des t®ilchen£är~ iaig©a Materials, wo ai<§ eut Bindung wenig beiträgt, vermieden wird. Einige Absorption ist natürlich wünschenswert, da disa Eur Begründung einer guten Haftung zwischen benachbarten Teilchen erforderlich iat. Die"Vleeosität der Bindemittellöeuag kann entweder durch Variieren der Konsentration oder des Verhältnisses des ionischen Silicate oder der Menge der zugesetzten, kolloidalen Kieselsäure verändert werden.

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SÄD ORKaiHAk

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Die Viacoaität kann auch durch Zugabe gewisser Verdickungsmittel geregelt werden. Bentonit-Ton in dispergierter Form wie auch fein verteilter Chryaotil-Asbest sind zufriedenstellende Verdickungsmittel. Auch organische Verdickungsmittal können verwendet werden} so können Natriumcarboxymethyleelluloas oder verschiedene Polysaccharide, wie Algin, das sich van Seegras ableitet und im Handel erhältlich ist, Verwendung finden. Auch Kombinationen aus organischen und anorganischen Verdickungsraitteln können verwendet werden.

Netzmittel können, wenn benötigt, zugesetzt werden, um die Berührung zwischen dem fliesefähigen Bindemittel·und dam teilchenförmigen, feuerfesten Stoff zu erhöhen-. Jedes beliebige der gewöhnlichen anionischen oder nichtionischen Mittel 1st wirksam, übermässiges Benetzen und Eindringen dee Bindemittels in die inneren Poren des feuerfesten Stoffes ist jedoch zu vermeiden, um das gewünschte niedrige Schüttgewicht des feuerfesten Isolierstoffes beizubehalten. So muss der⁴" Berührungswinkel zwischen dem fliessfähigen Bindemittel und der Oberfläche des feuerfesten Teilchens beträchtlich kleiner als 180° (keine Benetzung), jedoch grosser als 0° (vollständige Benetzung und Verlust der Eigenschaften niedriger Sichte) sein.

den Vermischen des feuerfesten, teilchenförmigen Materials mit einer der erfindungegeaäseen, ionischen Alkalisilicate oder Silicat-Kieseleäuresol-Mlschungen in einer geeigneten Menge in dar oben beschriebenen Welse kann die Masse zu irgendeiner gewünschten Gestalt verforat und, indem sie Kohlendioxidgas ausgesetzt wird, zu einem starren Gebilde gehärtet werden.

Eine zweite bevorzugte Mathode zur Erzielung einer starren Gestalt besteht im Vermischen einer der zuvor erörterten, later-

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ten Säuren mit dem ionischen Alkalisilieat-Bestanöteil und ia Vermischen dieses Geraenges mit dem teilchenförmigen, feuerfesten Material. Das so erhaltene Gemenge kann dann unter einem Brück, der noi-naalerweise 1,055 kg/cm (15 lba./sq..in*) über den Atmosphärendruck hinaus nicht übersteigt_e au der gewünschten Gestalt verformt und der erhaltene Körper auf eine Temperatur gebracht werden, die ausreicht, um die Hydrolyse der latenten Säure, von der teilweise?! Isutralisatioia und Gelatinierung des ionischen Silicate begleitet_s herbeisufütiroiu

Sie bevorzugteste Kombination enthält sowohl eine lat©ate S£ure als auch ein gasförmiges Härtungsmittel, da ein®' aol©ti@ Arbeitsweise die Vorteile eines Überaus raseteem Srhärteas, ohne dass fe©he Temperaturen notwendig sind, mit einer volls1;&ntflgeren Hsutralisation, als eie mit dea VerhältnieffiMsaig gebwa.eli saure» Kohlendioxid als dem einzigen sauren Bestandteil möglich tat. vereinigt.

der teilweiaen Neutralisation., die entweder elureh ain saurea Gas ©der durch thermisches Hydrolysieren einer latenten Säur© oder durch beiöeä bewerkstelligt wird, können die erfindungagemässen Massen bei erhöhten Temperaturen getrocknet werden, was au praktisch keiner Schrumpfung wahrend des Trockaungeverfahrene führt. In diesel Hinsicht unterscheiden sich die erfindungsgemässen Hassen wesentlich von den zum bekannten Stand der Technik gehörenden, gebundenen, teilchenförmigen Massen, die nicht zu einer starren Konfiguration vorgeh&rtat worden sind.

Wie weiter oben festgestellt, enthalten die feuerfestesten Massen ionische Alkalisilicate auf organischer Basis, die nach der thermischen Zersetzung des organischen Kations einen rsinen,

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amorphen Kieselsäureverband mit sehr hoher Temperaturleistunge~ Fähigkeit ergeben.

Die bevorzugten erfindungsgeraässen Produkte sind Isolierstoffs· welche aue dem genannten teilchenförmigen Material und einsta Bindemittel hergestellt werden, das kolloidales« amorphes Kieselsäuresol und mindestens 10.Gew.«56, bezogen auf das Bindemittel, eines ionischen Alkalisilicate enthält. Die

stigkeit des Isolierstoffes beträgt etwa 1,41 bis 3,51 kg/ca bei 5 #lger Verformung, und seine Wasserbeständigkeit beträgt weniger als 10 # Gewichtsverlust nach 4-tägigem Kochen. Das Material sollte auch eine thermische Leitfähigkeit von etvfa 0,07563 bis 0,1260 kcal je Stunde Je 0,0929 m² je 2,54 cn Dicke 4« 0,555° C Temperaturdifferenz aufweisen (0.3 to 0.5 BTU'e per hour per square foot per inch of thickness per degree of Fahrenheit temperature difference).

Die erfindungsgemäss hergestellten Produkte sind ausgzelchnete Isolierstoffe. Die gemischte Masse kann zur Bildung isolierter Gegenstände* wie isolierter Rohre und Isolierter Kühlanlagenoder Ofen-Bestandteilet in eint geeignete Form gegossen und dann gehärtet werden. .

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele welter veranschaulicht. Teile und Prozentzahlen sind, soweit nicht andere angegeben, Gewichtsteile und Gewichtsprozentzahlen.

Beispiel 1

60 Teile "Ludox" HS der Firma Du Pont, ein aatriufflstabilisiertes, kolloidales Kieseleäureaquasol, das 30 ^ Kieselsäure nit einer mittleren Teilchengrösse von 15 mu enthält, und einen

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pH-Wert von 9»Β und ein Na₂O zu SiOo-Gav/ichtsverhältnis von 1.195 aufweist« werden mit 60 Teilen eines Kaliumsllicats der Qualität Br. 865 der Pirma Bu Pont» das 26,25 # Kieselsäure und 12,45 # K₂O enthält, gemischt·

Unter langsamem Rühren wird die Mischung su 100 Teilen eines ultrafeinen, expandierten Perlite nit einer Dichte von 0,0400 g/cnr gegeben. Nachdem 30 Sekunden lang gemischt «orden ist, wird ein Prüfkörper in einer Form durch starkes Verdichten von Band und Blttwirkenlassen von CO₂ während 10 Hinutea in einer Pore gebildet.

Nach dieser Arbeitsweise erhält man einen rasch gehärteten, feuerfesten Isolierstoff mit einer niedrigen Sichte, die etwa. 0,128 g/cm' beträgt, einer Zeriuetechfestigkelt bei 5 #iger Verformung von 2,320 kg/cm und einer thermischen Leitfähigkeit bei einer mittleren Temperatur von 148,9° 0 von 0,35. Die Wasserempfindlichkeit nach einer Kochperiode von 4 Tagen ist gut, und unter den scharfen Bedingungen einer 8-tagigen Kochperiode zeigt sich nur ein 30 #iger Gewichtsverlust..

B e 1 β ν i e 1 e 2 -9

Beispiel 1 wird unter Ersatz des Kaliumsilieats durch eine äquivalente Menge dar angezeigten Silicate wiederholt. In jeicm Falle wird ein ähnlicher, rasch erhärtender, feuerfester Isolierstoff niedriger Dichte erhalten.

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Beispiel . _SiliP&j,—^..^..—.

2 Kaliums111cat mit einem Gewichts-verhältnis von SiO₂:K₂O von 2,07

3 Kaliumsllicat mit einem Gewlcbts-verhältnle von SiO₂SK₂ ^{0 vcn 1}»⁸⁰

4 Natriumsulfat mit einem Gewichtθverhältnis von SiO₂:Na₂Q von 4,5

5 Natriumsilicat mit einem Gewicbtsverhältnis von SiO₂:Na₂O von 3125

6 Lithiumpolyeilicat mit einem Molverhältnie . von SiO₂SLi₂O von 4,8

" 7 Lithiumpolyeilicat alt einem Holverhältnis

von SiO₂SLl₂O von 8,9

8 Guanldlnsillcat - 20 ^ SiO₉; S10₉sGuanidln-MoIVerhältnis ■- 1 * -

9 Tetramethyl-ammoniumeilicat mit einem

SiO₂ s Itetrame thy l-emaoniumhydroxld«>Mol verhältnis von 1.

Beispiele 10-13

Beispiel 1 wird unter Ersatz des ultrafeinen Perlite durch eine äquivalente Menge der angeseigten Füllstoffe wiederholt. Die erhaltenen Produkte besitzen ähnliche Eigenschaften, aber höhere Dichten.

Beispiel	Füllstoff
10	Vermiculit
11	Asbestfaser
12	Glasmilcrobla3en
13	Glaswolle

Kombinationen der oben besöbriebenan Füllstoffe sind verwendbar.

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^x is

Be 1 S ₁ P ₁ I₁ ,e 1 14

Beispiel 1 wirdh unter Verwendung von 60 Teilen "Ludox"' SM der Firma Du Pont, eines natriumstabillsierten, kolloidalen Kieset säureaquasole, das 15 5» Kieselsäure mit einer mittleren .Tailchengrösse von 7 w enthält und einen pH-Wert von 8,5 und •in HaI₂O- zu SiOg-Gewichtsverhältnis von 1t 150 aufweist, wiederholt.

Wie in Beispiel 1 wird ein hervorragender, rasch erhttetender, feuerfester Isolierstoff gebildet.

Beispiel 15

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Sie Arbeitsweise des Beispiele 1 wird unter Verwendung von 60 Teilen "Ludοχ·¹ AS der Firma Du Pont, eines anacniakstabili eierten, kolloidalen Kieselsäureaquasol«, das 30 ^ Kieselsäure enthält und «inen pH-Wert von 0,6 aufweist, wiederholt. Nach dem Mischen wird ein stabiler, rasch erhärtender, feuerfester Isolierstoff gebildet.

BsisDlsl 16

Haoo der Arbeitsweise det Beispiels T werden 60 Teile "Ludox" AM der firma Du Pont, eines tottsrdsmodlfislerten, kolloidalen Elsssls&ureaqLuasols, Aas 30 < SiO₂ enthält, uhd einen pH-Wert von 9(0 aufweist, zur Herstellung des feuerfesten Isolierstoffes verwendet.

Beispiele 17-20

Beispiel 1 wird wiederholt, iu3em eine äquivalente Menge des angezeigten Amide und der angezeigten Ester zu dem in dem SiIi

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cat vorhandenen Alkali gegeben, mit COo ^zum Karten άβ3 Gemenges behandelt und schlieaslich das Gemenge auf 50° C erwärmt wird, um die Hydrolyse des Zusetzetoffee su fördern» was zusätzliche Festigkeit dee gehärteten Gemenges in rohem Zustande ("green strength") ergibt.

Beisriiel	Äquivalent	21
• 17	Formamid
18	Äthylaoetat
19	Glycerol-diaeetat
20	Äthylforoiat
Beispiel

Eine aus 25 Teilen Formamid und 60 Teilen Wasser bestehende Mischung wird zu 200 Teilen Hatriumeilicat der Qualität Nr. 9 der Firma Du Pont, das 29,00 £ Kieselsäure und 8,90 % Na₂O. enthält, gegeben, und die erhaltene Mischung wird auf einem Wasserdampfbad auf 45° C erwärmt. Biese Bindemittellöeung wird 2u 120 Teilen eines ultrafeinen Perlite mit einer Dicht« von 0,0400 g/cm* gegeben. Eine weitere Zueatzmenge von 180 Teilen Wasser wird dann in das Bindeslttel^Perlit-System eingemischt. " Prüfkörper werden geformt und äneehlieasend in luft getrocknet.

Nach dieser Arbeitswelse erhält man ein Xsolationeprodukt alt einer Dichte von etwa 0 ,2675 g/cm'.

Der geformte Prüfkörper kann unter Erzielung ähnlicher niese im Ofen auf 50° C erhltst werden.

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Beispiel 22

Eine aua 25 Teilen Formamid und 60 Teilen Wasser Mischung wird zu 200 Teilen Kaliumsilieat der Qualität Kr. 065 der Firma Du Pont, das 26,2 $> Kieselsäure und 12,45 # KgO enthält, gegeben, und die erhaltene Mischung wird auf einem Wasserdampfbad auf 45° C erwärmt. Diese Binderalttellösung wird zu 120 Teilen eines ultrafeinen Perlite mit einer Dichte, von 0,0400 g/cGr gegeben. Eine weitere Zusatzmenge von 180 Teilen Wasser wird dann in daa Bindemittel~Perlit~System eingemischt. Prüfkörper werden geformt und in Luft getrocknet.

Nach dieser Arbeitsweise erhält man ein IsolationaprodUikt, das sich durch eine Dichte von etwa 0,256 g/cm kennzeichnet.

Der geformte Prüfkörper kann unter Eraielung ähnlicher Ergebnis se im Qfen auf 50° C erhitzt werden.

Beispiel 23 "

Eine aus 25 Teilen Formamid und 60 Teilen Wasser bestehende Mischung wird zu 290 Teilen einer wässrigen Lösung von Guanidin allicat (hergestellt wie in Beispiel 1 der US Patentanmeldung Serial Hr. 715 556, angemeldet am 25. Mars 196S)₁ die 20 £ Kieselsäurefeatstoffe enthält, gegeben, und die erhaltene Mischung wird auf einem Wasserdampfbad auf 45° C erwärmt. Diese Bindemittellösung wird au 120 Teilen eines ultrafeinen Perilts mit einer Dichte von 0,0400 g/cm⁵ gegeben. Eine weitere Zusatz«· menge von 180 Teilen Wasser wird dann in das Bindemittel-Perlit-System eingemischt. Prüfkörper werden geformt und in Luft oder in* einem auf 50° C erhitzten Ofen getrocknet.

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Nach dieser Arbeitsweise erhält man ein Isolationaprodukt, das sich durch eine Dichte von etwa 0,032 g/enr kennzeichnet.

Beispiel 24

Beispiel 23 wird unter Ereatz des Guanidin-eilicats durch eine äquivalente Menge, bezogen auf den Kieeelaäuregehalt, einer Lithiumpolysilicatlöaung wiederholt.

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Claims (12)

3457-G 11 - Juli 1909 P-atentan η- ρ r ti e _h e

1.) Formbare· Masse, enthaltend einen teilchenförmigen, fsuerfesten Stoff mit einer Dichte von weniger als 0,32 g/cm' und eine wäserige, kieselsäurehaltig© Bindeaiittellöeung, die mindestens ein ionisches Alkaliailicat aus ier Gruppe Lithiums ill cat, Kaliums Hi cat, N&triuiasilieat, 3?j^niiiniuE~ silicat und quateraäres Ammoniumsillcat enthält, wobei das Gewicht β verhältnis des genannten wässrigen, kieselsäurehaltlgen Bindemittels zu dem genannten teilchenförmigen Stoff etwa 4:1 bis 1:3,5 beträgt und die Kieselsäure in solcher Menge vorhanden let, dass sie itwa 5 bis 60 $> des Geeaatgs— wichtee des teilchenförmigen Stoffes und der bindenden Kieselsäure ausmacht.

2. Masse nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, 3-ass das genannte wässrige, kieselsäurehaltige Bindemittel eine Mischung aus dem genannten ionischen Alkalisilicat und einem kolloidalen, amorphen Kieselsäuresol enthält, wobei mindestens 10 Gew.~# der Kieselsäure in dem wässrigen Sindemittel aus dem genannten ionischen Alkalisilioat stammen.

3. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Kieselsäure in solcher Menge vorhanden 1st, dass sie etwa 10 bis 40 f> des Gesamtgewichtes des teilchenförmigen Stoffes und der bindenden Kieselsäure ausmacht.

4. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannt© tellchenföralge Stoff Perlit oder Vermiculit ist/

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5. Masae nach Anspruch 1, dadurch gekennselehnet« dass (He genannte Masse eine latente Säure enthält, welche unter Bildung einer Säure mit einer Diesociationakonstauten von aehr als 10~¹⁰ hydrolysiert. · .

6. Maase nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte latente Säure Formamid, Xthylacötat, 2-Hydroxyäthyl-acetat, Glycerol-diaceiat oder, Ä'thylf ormiat idt.

7. Verfahren sum Herstellen eines geformten Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, dass man einen teilchenförmigen, feuerfesten Stoff mit einer Dichte von weniger als 0,321 g/cm* und eine wässrige, kieselsäurehaltig« Bindemittellösung, die mindestens ein ionisches Alkalioilicat aus der Gruppe Lithium9ilicat, Kaliuaeilicat, N&triumsilicat, GusTjidiniuE-silicat und quaternäres Ammoniumsillcot enthält, mischt, wobei das Gewichteverhältnis des genannten wässrigen, kieselsäurehaltigen Bindemittels zu den genannten teilchenförmigen Stoff etwa 4:1 bis 1:3,5 beträgt und die Kieselsäure in solcher Menge vorhanden 1st, dass sie etwa <ü bis 60 % des Gesamtgewichts des teilchenförmigen Stoffes und der bindenden Kieselsäure ausmacht, die genannte Mischung in eine Form giesst, die genannte Mischung durch Ansäuern härtet und den Gegenstand trocknet.

β. Verfahren nach Anspruch 7« dadurch gekennzeichnet, dass man das genannte Härten durch Ansäuern mit einem Gas bewerkstelligt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Gas Kohlendioxid ist.

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10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daas man daa genannte Härten durch Ansäuern dadurch bewerkstelligt, dass man der genannten Mischung eine latent« Sfture Kusetzt, die unter Bildung einer Säure mit einer Diesociationskonstanten von mehr ale ΙΟ""¹** hydrolysiert, und die geforate Mischung, um sie zu härten, erhitzt.

11. Geformter Gegenstand, enthaltend einen teiiohenföraigen Isolieretoff, de? Bit Kieselsäure bis zu einer Dichte von 0,123 bis 0,192 g/om^, einer Druokfestigkeit bei 5 *lger Verformung »wischen 1,406 und 3*315 kg/cm , einem Gewichtsverlust in siedendem Wasser während 4 Tagen von weniger

. als 10 $> und einer theraieohen Leitfähigkeit von etwa 0,07565 bis 0,12605 kcal je Stunde je 0,0929 m² je 2,54 cm Dicke je 0,555° C gebunden ist, wobei die genannte Kiesel« säure 10 bis 30 % des Gesamtgewichtes ausmacht und mindestens 10 £ des Kieselsäuregehaltes aus einem ionischen Alkalieilicat stammen.

12. Gegenstand nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte teilchenfurmige Stoff Perlit ist«

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