DE2064302B2 - Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallsilikatschaum, bei dem von geschmolzenem Alkalimetallsilikatglas ausgegangen wird - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallsilikatschaum, bei dem von geschmolzenem Alkalimetallsilikatglas ausgegangen wirdInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von Alkalimetallsilikatschaum, bei dem von geschmolzenem Alkalimetallsilikatglas ausgegangen
wird.
Alkalimetallsilikaie, wie beispielsweise Natriumsilikat,
mit einem Bereich der molaren Verhaltnisse von S1O2 zu Na2O werden in großen Mengen für viele industrielle
Verwendungszwecke hergestellt. Einzelne Angaben hierüber gehen aus dem Artikel »Soluble Silicates«
von James G. V a i 1 in American Series 116 hervor.
Silikate der Alkalimetalle, insbesondere von Natrium und Kalium, aber auch von Lithium, Caesium und Rubidium
können hergestellt werden, indem man hochwertigen Quarzsand oder hochwertige Quarzpulver mit Alkalimetallverbindungen,
wie Karbonaten, Sulfaten oder Hydroxiden, in geeigneten Teilen vermischt und die so
gebildete Mischung der Rohmaterialien in üblichen Glasschmelzofen bei Temperaturen zwischen 1400 und
16000C schmilzt, bis ein klares homogenes Glas gebildet
ist Durch Abkühlen kann das geschmolzene Alkalisilikatglas erhärtet und anschließend zu einer geeigneten
Teilchengröße zermahlen werden. Für verschiedene Zwecke benötigt man jedoch Alkalisilikate in : -rm
von wäßrigen Lösungen mit speziellen Zusamr·- setzungen
(bestimmtes Molverhältnis von SiCh zu M2O),
Feststoffgehalten und Viskositäten. Es ist daher üblich, die geschmolzenen Silikatgläser in Wasser abzuschrekken
und dabei ihre Wärme zur Herstellung der wäßrigen Lösungen zu verwenden.
Ein weiteres Herstellungsverfahren von Natrium- oder Kaliumsilikaten besteht darin, Quarz in fein verteilter Form (im allgemeinen eine Diatomeenerde) in konzentrierten Alkalimetallhydroxiden aufzulösen.
Ein weiteres Herstellungsverfahren von Natrium- oder Kaliumsilikaten besteht darin, Quarz in fein verteilter Form (im allgemeinen eine Diatomeenerde) in konzentrierten Alkalimetallhydroxiden aufzulösen.
Es ist bekannt daß wäßrige Lösungen von bestimmten Alkalimetallsilikaten nach Entfernung des größten
Teiles von Wasser durch Verdampfung viskose, schäumbare Rückstände bilden, welche sich nach kontinuierlichen
raschen Erhitzen um ein Vielfaches ihres ursprünglichen Volumens ausdehnen und schließlich zu
zellkörperartigen Schaumstoffen erstarren.
Aus der USA.-Patentschrift 33 96 112 ist die Herstellung
von anorganischen Schäumen durch Einwirkung von Wasser auf wasserlösliche Alkalimetallsilikate bekannt.
Es wird hierbei Wasser mit einer Mischung aus Aluminium und trockenem wasserlöslichen Alkalimetallsilikat
das in Teilchenform vorliegt zur Reaktion gebracht. Hierbei können die Hydratisierung und die
Zusätze nur schwer gesteuert werden.
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallsilikatschaum, das wirtschaftlich
durchführbar ist und bei dem diese Steuerung wesentlich leichter möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß geschmolzenes Alkalimetallsilikatglas zerfasert wird und die Fasern
mittels Dämpfen oder aufgesprühtem Wasser auf einen Hydratwassergehalt zwischen 5 und 40% hydratisiert
werden und daß die Fasermasse gesammelt und auf eine für die Schäumung ausreichende Temperatur
erhitzt wird.
trium oder Kaliumsilikatglas im Verhältnis von S1O2 zu
Alkalimetalloxid M2O von 1:1 bis 5 :1 Verwendung
finden. Als äußerst zweckmäßig hat sich ein derartiges Verfahren erwiesen, bei dem die Mischung SiCh zu
Na2O von 3:1 bis 4:1 = 90 bis 99% enthält.
S1O2: K2O von 3 :1 bis 4 :1 = 10 bis 1%. Die Hydratisierung
wird solange durchgeführt, bis der gewünschte Hydratwassergehalt erreicht ist, vorzugsweise zwischen
5 und 30%.
Geeignete Zusätze, wie sie bei handelrüblichen SiIikatgläsern verwendet werden, können in dem geschmolzenen Glas vorliegen. Bei einem Herstellungsverfahren für die Silikatfasern kann ein Strang von geschmolzenem Silikatglas zu Rohfasern mittel» Zentrifugierung geformt werden, der anschließend mittels einer Hochgeschwindigkeits-Brenngas-Luftflamme zerfasert wird. Auch kann ein geschmolzener Silikatglasstrang zu Wirrstapelfasern mittels heißer Preßluft oder überhitztem Dampf zerfasert werden. Der Durchmesser der Aiikalimetallsilikatfasern liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2,5 bis 25 Mikron, wobei sich ein Bereich von 6 bis 15 Mikron als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Geeignete Zusätze, wie sie bei handelrüblichen SiIikatgläsern verwendet werden, können in dem geschmolzenen Glas vorliegen. Bei einem Herstellungsverfahren für die Silikatfasern kann ein Strang von geschmolzenem Silikatglas zu Rohfasern mittel» Zentrifugierung geformt werden, der anschließend mittels einer Hochgeschwindigkeits-Brenngas-Luftflamme zerfasert wird. Auch kann ein geschmolzener Silikatglasstrang zu Wirrstapelfasern mittels heißer Preßluft oder überhitztem Dampf zerfasert werden. Der Durchmesser der Aiikalimetallsilikatfasern liegt vorzugsweise in einem Bereich von 2,5 bis 25 Mikron, wobei sich ein Bereich von 6 bis 15 Mikron als besonders vorteilhaft erwiesen hat.
Oberfläche, so daß sie während ihrer Herstellung oder
unmittelbar danach mit Zusätzen, wie Hlydratationsdampf.
Dämpfen, wäßrigen Lösungen, Dispersionen, Makroteilchen enthaltenden Sprühmitteln, Makroteilchen
enthaltenden Trockenpulvern von eine Löslichkeit verbindenden Mitteln, Komplexierung !mitteln, Mineral-
oder organischen Füllstoffen behandelt werden können.
Die Fasern können durch jede geeignete Vorrichtung gesammelt werden. Bevorzugt geschieht dies
durch die Saugwirkung eines mit Poren versehenen Förderbandes, wodurch gasförmige und dampfförmige
Nebenprodukte abgetrennt werden und das Produkt als gleichförmige Masse, wie beispielsweise als Fasermatte oder Filz mit regelbarer Dicke, Gewicht, Dichte
und chemischer Zusammensetzung gewonnen wird. Der Hydrationsdampf und/oder die anderen Zusätze
können vorteilhafterweise der Makroteilclienmasse auf dem Förderband oder als Teil des die Auffaserung bewirkenden
schnellen Gasstromes aufgebracht werden.
Die erhaltenen Produkte weisen eine geringe Dichte auf sowie gute physikalische Eigenschaften und eine
Feuchtigkeitsbeständigkeit, die den Anfordernissen für
den Endverwendungszweck entspricht
Insbesondere ermöglicht die Erfindung eine technisch
einwandfreie Herstellung der geschäumten oder schäumbaren Silikate direkt von aus ihren Rohmaterialien
geschmolzenen Gläsern ohne viel Aufwand. So können durch die Erfindung direkt aus der Schmelze
Fasern unter kontrollierbaren Bedingungen mit deflnierten Faserdurchmessern vor oder annähernd gleichzeitig
mit der Hydratisierung gewonnen werden, noch bevor irgendeiner der folgenden Verfahrensschritte
durchgeführt wird, welche' für die Herstellung des eigentlichen Schaumes notwendig ist
30 g festes Natriumsilikatglas (Zusammensetzung 3.22 Mol S1O2:1 Mol NazO) wurden in einer Platinwanne
bei 1200°C geschmolzen, um gasförmige Einschlüsse zu entfernen und um kontrollierte Bedingungen,
wie sie für das Zerfasern (Spinnen) benötigt werden, hinsichtlich der Temperatur und der Viskosität zu
erhalten. Anschließend wurde der Glasfaden gebildet. Der Beginn des Glasfadens wurde an dem Klemmring
eines Motors befestigt, der sich mit einer fest gewählten Geschwindigkeit zwecks Erhalt von Fasern mit
einem erwünschten Durchmesser drehte. Die Geschwindigkeit des Motors wurde anschließend so eingestellt,
daß man einen konstanten Glasfadendurchmesser von 124 Mikron erhielt Das Aufwickeln wurde
so lange fortgeführt, bis ungefähr 12 g Fasern angesammelt
waren. Die Wicklung der Glasfaser wurde anschließend von dem Klemmring abgeschnitten, in kurze
Siücke unterteilt und in ein geschlossenes Gefäß gegebea
1. Bei einer Gruppe der Versuche wurden einige Gramm der noch frischen Silikatfasern in einen
Mikrowellenofen gegeben und dort unter Bedingungen rasch aufgeheizt, die sich für die Umwandlung
der Natriumsilikathydrate in Schäume als geeignet erwiesen. Die Fasern dieser Gruppe blieben
ungeändert und zeigten auf Grund ihrer wasserfreien Natur eine volle Durchlässigkeit für die Mikrowellen.
2. Bei einer anderen Gruppe von Versuchen wurden einige Gramm der Probe in einen Autoklaven gegeben
und mit gesättigtem Dampf bei einem Druck von 035 kg/cm2 bei einer Temperatur von
etwa 1080C 10 Minuten lang behandelt Die Probe
zerfloß bei dieser Behandlung und erwies sich somit für den erwünschten Zweck als unbrauchbar.
3. Bei den dritten Versuchen wurden Proben in einen Autoklaven mit gleichem Druck und gleicher Temperatur
für eine Zeitdauer von 2 bis 6 Minuten eingegeben. Nach ihrer Entfernung aus dem Autoklaven
enthielt diese Probengruppe bis zum gewissen Grad ihre faserförmige Konsistenz. Die auf diese
weise hydratierten Matten erwiesen sich bei einer Lagerung stabil, sowohl unter normaler Atmosphäre
als insbesondere in einer Atmosphäre, deren Feuchtigkeit eingestellt war. Für eine längere
Lagerung erwies sich eine Verpackung des Materials, beispielsweise in eine Plastiktasche, als geeignet
Nach einer unterschiedlichen Lagerdauer, die zwischen einem Tag und drei Monaten variierte, wurden
die Massen in einem Mikrowellenofen erhitzt. Dabei schäumten sie zu einer mehr oder weniger zusammenhängenden
Masse mit niedriger Dichte.
Die vorliegende Erfindung liefert somit eine Möglichkeit für die kommerzielle Herstellung von Schäumen
aus Alkalimetallsilikatzusammensetzungen. Durch das Aulbringen von Wasser für die Hydratisierung und
anderen Zusätzen zu den Silikatteilchen zu einem Zeitpunkt, bei dem diese gerade gebildet werden, erhält
man erfindungsgemäß eine Masse von gleichförmig hydratierten und behandelten Teilchen, die besonders geeignet
für ein Schäumen ist.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallsilikatschaum,
bei dem von geschmolzenem Alkalimetallsilikatglas ausgegangen wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das geschmolzene Alkalimetallsilikatglas zerfasert wird und die Fasern mittels
Dämpfen oder aufgesprühtem Wasser auf einen Hydratwassergehalt zwischen 5 und 40% hydratisiert
werden und daß die Fasermasse gesammelt und auf eine für die Schäumung ausreichende Temperatur
erhitzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als geschmolzenes Alkalimetallsilikatglas
Natrium- oder Kaliumsilikatglas im Verhältnis von S1O2 zu M2O von 1 :1 bis 5 :1 verwendet wird
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallsilikatglas Natriumsilikatglas
im Verhältnis von S1O2: Na2O von 3 :1 bis
4 :1 verwendet wird.
4. Verfahren nach einem da· Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Alkaümetallsilikatmischung
weitere glasbildende Oxide zugegeben werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern mit einem
Durchmesser von 2,5 bis 25 Mikron verwendet werden.
6. Verfahren nach \nspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern mit einem mittleren Durchmesser
von 6 bis 15 Mikron verwendet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern vor dem
Verschäumen mit Zusätzen von löslichkeitsverhindemden Mitteln, komplexbildenden Mitteln und
Füllstoffen behandelt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Fasern mittels Saugwirkung
auf einem Poren aufweisenden Förderband gesammelt und dabei gasförmige und dampfförmige Nebenprodukte
entfernt werden, und daß dann aus den Fasern eine gleichmäßige Matte oder ein Filz
mit kontrollierter Dicke und Dichte gebildet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydratierungsdampf auf die faserförmige
Matte aufgebrarht wird.
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JPS616142A (ja) * | 1984-06-21 | 1986-01-11 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 中空ガラス球の製造方法 |
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- 1969-12-29 US US888989A patent/US3692507A/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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US3692507A (en) | 1972-09-19 |
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FR2072100B1 (de) | 1975-01-10 |
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GB1335571A (en) | 1973-10-31 |
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