DE2147627C2 - Nichtbrennbare Formmassen und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

Description

a) lOOGew.-Teile einer anorganischen Mischung, die SiO₂- und CaO-haltige Verbindungen enthält.

b) 10 bis 200 Gew.-Teile Mineralfasern und r

c) einer der folgenden Stoffe

1. höchstens 20 Gew.-Teile thermoplastischer oder wärmehärtbarer polymerer Verbin-Jungen,

2. Höchstens 5 Gew.-Teile Bitumen und

3. höchstens 15 Gew.-Teile kristallines Aluminiumoxid.

2. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als SiOrhaltige Verbindung Quarzstein, Siliciumdioxidsand oder Kieselgur enthalten ist.

3. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als CaO-haltige Verbindung gelöschter Kalk, ungelöschter Kalk, Calciumcarbonat oder Zement enthalten ist.

4. Fonnmasse gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis von CaO — enthaltender Verbindung zu SiO₂ — enthaltender J5 Verbindung 0,5 bis 2,0 beträgt

5. Verfahren zur Herstellung einer nicht brennbaren Formmasse gemäß Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß man einen der folgenden Stoffe

■40

1. höchstens 20 Gew.-Teile einer thermoplastischen oder wärmehärtbaren polymeren Verbindung,

2. höchstens 5 Gew.-Teile Bitumen

3. höchstens 15 Gew.-Teile kristallines Aluminium- « oxid

zu einer Mischung zufügt, die 100 Gew.-Teile einer anorganischen Mischung, die SiO₂- und CaO-haltige Verbindungen enthält, und 10 bis 200 Gew.-Teile Mineralfasern enthält, und Wasser zugibt, um eine einheitliche Mischung herzustellen.

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Gegenstand der Erfindung ist eine nichtbrennbare Formmasse auf der Basis einer anorganischen Mischung aus Siliciumdioxid und Calciumoxid enthaltenden Verbindungen mit mineralischen oder organischen m> Faserstoffen gemäß den Patentansprüchen.

In den Vergangenen Jahren bestand ein Bedarf für feuerbeständige oder nichtbrennbare Formmassenbaumaterialien, um das Auftreten und Verbreiten von Feuer zu vermeiden. Es wurden feuerbeständige Formmassen Vorgeschlagen, die Zement, Gips und Mineralfasern und organische Fasern enthalten, wobei die organischen Fasern zugefügt wurden, um die Eigenschaften des Materials zu verbessern. Da die organischen Fasern verbrennen und in großen Mengen zugefügt werden, ist es unmöglich, die Feuerbeständigkeit der Formmasse zu verbessern, und außerdem besitzt das so hergestellte Material keine gute Biegefestigkeit.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine nichtbrennbare bzw. feuerbeständige Formmasse zu schaffen, die hohe Feuerbeständigkeit und Biegefestigkeit besitzt.

Die Erfindung betrifft nun eine nichtbrennbare dampfhärtbare Formmasse auf der Basis einer dampfhärtbaren anorganischen Mischung aus Siliciumdioxid und Calciumoxid enthaltenden Verbindungen mit Zusätzen an gegebenenfalls organische Verbindungen aufweisenden mineralischen Faserstoffen und Aluminiumoxid, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung:

a) 100 Gew.-Teile einer anorganischen Mischung, die SiOj- und CaO-haltige Verbindungen enthält,

b) 10 his 200 Gew.-Teile Mineralfasern und

c) einen der folgenden Stoffe:

1. höchstens 20 Gew.-Teile thermoplastischer oder wärmehärtbarer polymerer Verbindungen,

2. höchster.« 5 Gew.-Teile Bitumen und

3. höchstens 15 Gew.-Teile kristallines Aluminiumoxid.

Die Mischung, enthaltend eine anorganische Verbindung, die hauptsächlich Siliciumidoxid enthält, und eine Verbindung, die hauptsächlich Calciumoxid enthält, und die im folgender, einfach als Mischung aus anorganischer Verbindung, die hauptsächlich Siliciumdioxid und Calciumoxid enthält, bezeichnet wird, besitzt die Eigenschaft, daß sie bei der Zugabe von Wasser und nachfolgender Dampfhärtung abbindet. Beispiele für anorganische Verbindungen, die V'.Iiciumoxid enthalten, umfassen Quarzstein, Siliciumdioxidsand oder Kieselgur. Anorganische Verbindungen, die hauptsächlich Calciumoxid enthalten sind beispielsweise Zement. Löschkalk, gebrannter Kalk bzw. ungelöschter Kalk und Calciumcarbonat.

In der dampfhärtbaren anorganischen Mischung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beträgt das Molverhältnis von anorganischer Verbindung, die Siliciumdioxid enthält, zu anorganischer Verbindung.die Calciumoxid enthält, von 0.5 bis 2.0. vorzugsweise 0.6 bis 1.2.

Die dampfhärtbare anorganische Mischung liegt vorzugsweise in Form von Pulvern mit einer solchen Teilchengröße vor. daß die Teilchen ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 0,18 mm. vorzugsweise von 0,045 mm passieren.

Die Mineralfasern besitzen eine Länge von 3 bis 30 mm, insbesondere von 5 bis 15 mm. Diejenigen, die kürzer als 5 mm sind, wirken nicht als Verstärkungsmaterialien. Wenn sie langer als 15 mm sind, verwickeln sie sich miteinander, und es wird schwierig, sie einheitlich in der dampfhärtbaren anorganischen Mischung zu dispergieren.

Beispiele von Mineralfasern, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind

Chrysotilasbest(3 MgO · SiO₂ · 2 H₂O),
Amositasbest ((FeMg)₆Si₈O₂₂(OH)₂),
Ib(N()

Amphibolasbest (Ca₂Mg₅Si₈O₂₂(OH)₂),
Tremolitasbest (Ca₃Mg₅SIaO₂₂(OH))),
Actinolitasbest (Ca(MgFeJi(SiO₂J₄H₂O),
Steinwolle, Glasfasern und
Schlackenwolle. ϊ

Die Mineralfasern sind besonders wichtig, um die geformten Artikel, die aus der nichtbrennbaren Formmaske hergestellt werden, zu verstärken.

Die Menge an Mineralfasern beträgt 10 bis i» 200 Gew.-Teile/lOO Gew.-Teile dampfhärtbarer anorganischer Mischung. Gute Ergebnisse erhält man, wenn man 20 bis lOOGew.-Teile, insbesondere 50 bis 80 Gew.-Teile, verwendet.

Der Ausdruck »thermoplastische oder wärmehärtbare polymere Verbindung« bedeutet vorliegend nichtfaserartige, harzartige oder kautschukartige Materialien einschließlich thermoplastischer Harze, thermoplastischer kautschukartiger polymerer Materialien und wärmehärtbarer Harze.

Sie werden in einer Menge von höchstens 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-Teikn/lOO Gew.-Teile dampfhärtbare anorganische Mischung verwendet.

Beispiele von thermoplastischen Harzen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Polyolefinharze wie Polyäthylenharz, Polypropylenharz, Mischpolymerisate von Äthylen und anderen Monomeren, Styrolharze wie Polystyrolharz und Mischpolymerisate von Styrol mit anderen Monomeren, Vinylharze wie Vinylchloridharz oder Vinylacetatharz, Polyamidharze, Polyacrylnitrilharz. P-lyacrylatharz, gesättigter Polyesterharze. Celluloseacetatharze und Polyäthylenoxid.

Beispiele von thermoplastischen kautschukartigen polymeren Verbindungen, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen natürlichen Kautschuk. Polyisoprenkautschuk. Polybutadienkautschuk, Polypropylenoxid. Polychloroprenkautschuk, Polyisobutylenkautschuk. lsobutylen/Isopren-Mischpolymerisat, kautschukartiges Äthylen/Propylen-Mischpolymerisat. kautschukartiges Styrol-Butadien-Mischpolymerisat. kautschukartige chlorsulfoniertes Polyäthylen, Acrylkautschuk, kautschukartiges Äthylen/ Vinylacetat-Mischpolymerisat.

Als ν ärmehärtbares Harz ka.in man ungesättigte Polyesterharze, Epoxidharze. Harnstoffharze. Melaminharze und Phenolharze verwenden.

Eine der Verbindungen, die als dritter Bestandteil in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist Bitumen einschließlich Kohleteer. Kohlepech bzw. Pechkohle. Petroleumteer. Petroleumpech. Asphalt. Paraffin. Erdwachs und Vaseline.

Die Bitumenmenge beträgt höchstens 5 Gew.-Teile, vorzugsweise 0_r5 bis 2,0 Gew.-Teile/100 Gew.-Teile dampfhärtbarer anorganischer Mischung.

Diese polymeren Verbindungen und Bitumen werden entweder allein oder in geeigneter Mischung verwendet.

Durch Zugabe der dritten Komponente wie oben beschrieben erhält man eine nichlbrennbare bzw nicht entflammbare Formmasse, die nichtbrennbare bzw. nichtentflammbare, geformte Gegenstände mit hoher Biegefestigkeit und sehr niedriger Wasserabsorption bzw. Wasseraufnahmefähigkeit ergeben. Man nimmt an, daß diese Verbesserungen durch die Wirkung der polymeren Verbindung und des Bitumens als Bindemittel der dampfhärtbarrn anorganischen Mischung und der Mineralfasern wirken. Man nimmt weiterhin an. daß der zugefügte dritte Bestandteil in die Zwischenräume zwischen der dampfhänbaren anorganischen Mischung und den Mineralfasern eintritt und durch die Einwirkung von Wärme und Druck die dampfhärtbare anorganische Mischung und die Mineralfasern fest verbindet. Die Wirkung des dritten Bestandteils als Bindemittel hat ebenfalls einen Einfluß auf den Preßdruck de/ entstehenden, nichtbrennbaren Formmasse, und je höher der Preßdruck ist umso mehr werden die Biegefestigkeit und die Wasseraufnahmefähigkeit mit kleineren Mengen an drittem Bestandteil verbessert. Verwendet man Bitumen als dritten Bestandteil, so werden nicht nur die Biegefestigkeit und die Wasseraufnahmefähigkeit verbessert, sondern auch die Schlagfestigkeit wird verbessert. Es wurde jedoch gefunden, daß, abhängig von der Art des Bitumens, die Stärke der Verbesserung in der Biegefestigkeit und der Wasseraufnahmefähigkeit unterschiedlich ist. Beispielsweise werden diese Eigenschaften besonders stark verbessert, wenn man Kohlepech verwendet, und die Verbesserung ist etwas geringer, wenn die Mei!j,e an Pech höher als 2 Gew.-Teile, aber weniger als 5 Gew.- feile beträgt. Die Zugabe von Kohlenteer führt zu der besten Verbesserung der Biegefestigkeit und der Schlagfestigkeit. Wenn man Kohlepech zufügt, ist der maximale Wert der Biegv-i'estigkeit geringer als im Fall der Zugabe von Kohleteer, aber mit Mengen unterhalb 5 Gew.-Teilen erhält man ausgezeichnete Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit.

Es wurde weiterhin gefunden, daß eine Formmasse, die 100 Gew.-Teile dampfhärtbare anorganische Mischung. 10 bis 200 Gew.-Teile Mineralfasern und höchstens 15 Gew.-Teile. vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-Teile kristallines Aluminiumoxid enthält, ebenfalls nichtbrennbare, geformte Gegenstände mit ausgezeichneter Biegefestigkeit ergibt. Die Verbesserung in der Biegefestigkeit ist auf Tobermorit (5 CaO · 6 SiO₂ ■ 5 H₂O) und/oder Aiuminiumtobermorit zurückzuführen, das dadurch entsteht, dab ein Teil der Si-Atome in Tobermorit durch Aluminium ersetzt wird und der durch Erwärmen der nichtbrennbaren Pormmasse auf 150 bis 210° C. vorzugsweise 170 bis 190°C, und einem Dampfdruck von 5,1 · 10' bis 2 · 10⁶ Pa. vorzugsweise 7.1 10* bis 1.0 · 10⁶ Pa gebildet wird.

Das kristalline Aluminiumoxid, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt

a-Aluminiumoxid (a-AI₂O_;),
/-Aluminiumoxid (/-Al₂Oi).
■x Aluminiumoxidmonohydrat(«-AI₂O) · H₂O).
,-i Aluminiumoxidmonohydrat (/3-AI₂Oj ■ H₂O),
xAluminiumoxidtrihydrat(a-AljO) · 3 H₂O) und ^-Aluminiumoxidtrihydrat (Zf-AI₂Oj · 3 H₂O).

Diese kristallinen Aluminiumoxide können allein oder miteinander vermischt werden.

Wenn die verwendete Menge an kristallinen Alumi niumoxid höher ist als 15 Gew.-Teile/100 Gew.-Teile dampfhärtbarer anorganischer Mischung, bildet überschüssiges, kristallines Aluminiumoxid Kristalle aus Hydrogranat (J CaO · Al₂Oj · SiO₂ · 4 H₂O) zusammen mit dem Aluminiumtobermorit, der im lobermorit gebildet wird, und der Hydrogranat verursacht eine merkliche Verminderung in der Biegefestigkeit der entstehenden gefrrmten Gegenstände.

Die Biegefestigkeit der geformten Gegenstände erreicht einen Maximalwert, wenn ungefähr 2 Gew.-Teile kristallines Aluminitimoxid/100 Gew.-Teile dampf-

härtbarer anorganischer Mischung zugefügt werden. Wenn die Menge an kristallinem Aluminiumoxid 2 Gew.-Teile überschreitet, aber nicht höher ist als 15 Gew.-Teile, wird zusammen mit dem Aluminiumtobermorit Hydrogranat gebildet. Da die Menge an > gebildetem Hydrogranat gering ist, ist die Biegefestigkeit des geformten Gegenstands noch gut. Andererseils ist der Einfluß von Hydrogranat, wenn die Menge an kristallinem Aluminiumoxid größer ist als 15 Gew.-Teile, groß und die Biegefestigkeit wird verkleinert. Verwendet man Ton, der große Mengen amorphes Aluminiumoxid zusammen mit kristallinem Aluminiumoxid enthält, oder fügt man Aluminiumoxid zu, das aus einer Mischung aus kristallinen und nichtkristallinen Formen besteht, wird zusammen mit Aluminiumtobermorit Hydrogranat in großen Mengen gebildet, und die Biegefestigkeit wird nicht so stark verbessert, verglichen mit dem Fall, wenn man kristallines Aluminiumoxid zufügt. Daher können solche Verbindungen nicht bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Im Hinblick darauf, ist es bei der vorliegenden Erfindung erforderlich, reines kristallines Aluminiumoxid oder kristallines Aluminiumoxid, das nur eine kleine Menge amorphes Aluminiumoxid enthält, zu verwenden, damit nicht die Biegefestigkeit durch die Bildung von Hydrogranat verschlechtert wird.

Die nichtbrennbare erfindungsgemäße Formmasse wird hergestellt, indem man einheitlich

(a) 100 Gew.-Teile einer dampfhärtbaren anorganisehen Mischung aus Si(V und CaO-haltigen Verbindungen.

(b) 10 bis 200 Gew.-Teile Mineralfasern und

(c) eine der folgenden Stoffe:

33

1. höchstens 20 Gew.-Teile einer thermoplastischen oder wärmehärtbaren polymeren Verbindung,

2. höchstens 5 Gew.-Teile Bitumen und

3. höchstens 15 Gew.-Teile kristallines Aluminiumoxid und Wasser

vermischt. Ein Reaktionskatalysator bzw. ein Reaktionsaktivator wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid oder Aluminiumoxid kann zugefügt -»5 werden

Verschiedene bekannte Verfahren können verwendet werden, um die obigen Bestandteile zu vermischen. Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, daß man eine Mischung aus den Bestandteilen (a) und (b) in einen Zylinder gibt, während man die Mischung knetet, und dann eine wäßrige Dispersion des Bestandteils (c) in den Zylinder einfüllt und weiterknetet, um die Dispersion einheitlich in der Mischung zu verteilen. Dieses Verfahren wird insbesondere unter Verwendung eines Extruders durchgeführt, dessen teilweiser Querschnitt in der Zeichnung dargestellt ist

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung werden Mineralfasern in die pulverige dampfhärtbare anorganische Mischung gegeben und dann gut in einer Mischvorrichtung vermischt Die gewünschte Menge der entstehenden Mischung wird dann in das Materialbeschickungs-Einlaßrohr 2 der Extrusionsformvorrichtung eingeführt

Die Mischung wird dann in einen Zylinder 7 geführt and einheitlich durch Rotation einer Schnecke 1 durch den Antriebsmechanismus 5 verknetet Während dieser Zeit wird die Mischung über eine Extrusionsöffnung 4, die an dem einen Ende des Zylinders 7 angebracht ist, geleitet. Ungefähr in der Mitte zwischen der Extrusionsauslaßöffnung 4 und der Einlaßöffnung 2 ist eine Einlaßöffnung 3 für Flüssigkeil vorgesehen, um eine wäßrige Dispersion der thermoplastischen oder wärmehärtbaren polymeren Substanz, Bitumen oder kristallines Aluminiumoxid (Bestandteil c oben) in den Zylinder 7 einzuführen. Die Dispersion wird in den Zylinder 7 aus einem Vorratstank, der nicht gezeigt wird, durch eine nicht gezeigte Leitung durch die Wirkung einer Pumpe eingeführt. Es ist bevorzugt, daß die Menge an Dispersion 50 bis 160 Gew.Teile/100 Gew.Teile dampfhärtbarer anorganischer Mischung beträgt.

Das Wasser oder die Dispersion, die durch die Flüssigkeitsöffnung 3 eingeführt wird, wird einheitlich in der Zusammensetzung, die die dampfhärtbare anorgani sehe Mischung und Mineralfasern enthält, verteilt, und dann wird die Zusammensetzung in den Zylinder 7 geleitet, wobei sie kontinuierlich geknetet wird, und von dort wird sie durch die Extrusionsöffnung 4 extrudiert, bevor die dampfhärtbare anorganische Mischung vollständig härtet

Bei diesem Verfahren werden die Mineralfasern in Extrusionsrichtung orientiert, und dadurch erhält man ein nichtbrennbares, geformtes Material, das in der Extrusionsrichtung sehr hohe Biegefestigkeit besitzt. Die Oberfläche des entstehenden Materials ist glatt

Verwendet man eine Form bzw. Matrize der gewünschten Form, wie eine Platte oder einen Zylinder, am hinteren Ende des Zylinders, so kann man kontinuierlich nichtbrennbare, geformte Gegenstände der gewünschten Form herstellen. Weiterhin kann man die Länge der geformten Gegenstände frei einstellen.

Die Herstellung der geformten Gegenstände aus der erfindungsgemäßen Formmasse beschränkt sich nicht auf das oben beschriebene Formverfahren, sondern man kann auch andere Verfahren verwenden. Beispielsweise kann man 300 bis 2000 Gew.-Teile Wasser zu 100 Gew. Teilen nichtbrennbarer Formmasse zufügen und die Mischung in eine Form geben und direkt durch Einwirkung von Druck unter Entwässerung verformen. Alternativ kann man die Mischung in eine Folien liefernde Vorrichtung geben, oder man kann eine Filtrationsvorrichtung verwenden und geeignete plattenartige Gegenstände herstellen und gewünschtenfalls die plattenartigen Gegenstände in einen Formrahmen der gewünschten Form geben, wobei plattenartige Gegenstände gebildet werden.

Der so geformte Gegenstand wird unter der Einwirkung von einem Druck von mindestens 43 ■ 10⁶ Pa auf einen Feuchtigkeitsgehalt vc\ 5 bis 50 Gew. % entwässert. Bei gewöhnlichen Verformungsarbeitsgängen ist es bevorzugt den Preßdruck auf 43 · 10⁶Pa bis 5,8 · 10⁷ Pa und den Feuchtigkeitsgehalt auf 5 bis 50 Gew.-% zu beschränken.

Wenn man den Feuchtigkeitsgehalt der plattenförmigen Gegenstände auf 5 bis 50 Gew.-% einstellt, nimmt der Gehalt an amorphem Calciumsilicat zu, wohingegen der Gehalt an kristallinem Calciumsilicat abnimmt Das amorphe Calciumsilicat wirkt als Bindemittel für die kristalline Verbindung und die Mineralfasern, wobei Wasser entfernt und der Preßdruck erhöht wird. Dementsprechend ist die Kristallstruktur am dichtesten, und man erhält einen nichtbrennbaren, geformten Gegenstand mit hoher Biegefestigkeit

Wenn der Wassergehalt des geformten Gegenstands geringer ist als 5 Gew.-%, verbleiben große Mengen an nicht umgesetztem SiO? und CaO und bei der Bildung

von Calciumsilicat freien Schwierigkeiten auf. Andererseits wird, wenn der Wassergehalt 50% übersteigt, der Gehalt ari amorpher Verbindung gering, und der Gehalt an kristalliner Verbindung nimmt zu, wobei in diesem Fall ein geformter Gegenstand mit hoher Biegefestigkeit nicht erhalten werden kann.

Es ist bevorzugt, daß während der Einstellung des Fei^lligkeilsgehaltes der Preßdruck bei 4,9 · 10* bis

5.8 · 10^; Pa gehalten wird. Wenn das Verformen bei einem Druck durchgeführt wird, der kleiner ist als

4.9 · 10⁶Pa, ist es schwierig, den Feuchtic'teitsgehalt auf weniger als 50Gew-% zu vermindern, und es ist schwierig, die dampfhärtbare anorganische Mischung und die Mineralfasern zu verdichten. Wenn der Formdruck Ober 5,8 ■ 10' Pa liegt, kann es schwierig sein, den Feuchtigkeitsgehalt über 5 Gew.-% zu erhöhen.

Der so entwässerte, geformte Gegenstand wird dann erwärmt und gehärtet. GewünschtenfnHs kann der geformte Gegenstand durch Erwärmung auf 60 bis 90°C bei Atmosphärendruck während 5 bis 10 Stunden und dann in einem Autoklaven durch Erwärmen auf 150 bis 2IO°C und 5,1 10⁵ bis 2,0 1O⁶Pa während 5 bis 20 Stunden gealtert werden. Schließlich wird der geformte Gegenstand getrocknet, wobei ein nichtbrennbarer Gegenstand mit sehr hoher Biegefestigkeit gebildet wird. Der Gegenstand wird dann in die gewünschten Größen und Formen geschnitten und poliert, um die fertigen Gegenstände herzustellen.

Bekannte Zusatzstoffe wie anorganische Pigmente odf- Füllstoffe können zu den nichtbrennbaren erfindungsgemäßen Formmassen zugefügt werden.

Der wie oben beschrieben erhaltene geformte Gegenstand besitzt eine sehr hohe Biegefestigkeit, eine niedrige Wasseraufnahmefähigkeit und raucht kaum, ist schwer entflammbar und besitzt kaum Nachglüheigenschaften. Die erfindungsgemäße Formmasse kann in jede gewünschte Form verforml werden. So kann man beispielsweise Platten oder gewellte Gegenstände herstellen und sie ist nützlich als Material für Wände, Fußböden, Decken und andere Gegenstände, die nicht brennen sollen.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. Die verschiedenen Eigenschaften wurden gemäß den folgenden Verfahren bestimmt Alle Teile sind als Gewichtsteile angegeben.

Nichtbrennbarkeit

Eine Probe mit einer Größe von 22 · 22 cm wurde mit einem Stadtgasbrenner während 3 Minuten, in den Luft mit einer Geschwindigkeit von 1,5 l/min eingeführt wurde, verbrannt Danach wurde sie mit einer elektrischen Heizvorrichtung, die einen Nickel-Chrom-

Tabelie I

Draht halte und eine Kapazität von 1,5 kW/Std. besaß, während 17 Minuten weiterverbrannt Die Rauchbildung, das Auftreten von Flammen und das Nachglühen werden beobachtet und die Nichtbrennbarkeit wird ■5 bestimmt, indem man die gesamten Beobachtungsergebnisse verwertet

Biegefestigkeit

Eine Probe mit einer Größe von 50 mm · 120 mm · 30—80 mm wird verwendet Die Bestimmung wird durchgeführt indem man einen Autoklaven in einem Raum mit konstanter Feuchtigkeit von 65 ± 5% und konstanter Temperatur von 20 ± TC verwendet

Schlagfestigkeit
Bestimmt gemäß dem JIS-A-5410-Verfahren.

Wasseraufnahmefähigkeit
(Äbsorptionsgeschwindigkeit)

Bestimmt gemäß dem JIS-A-5905- Verfahren.
Beispiele 1 bis 5

Kieselgur (SiO₂ 78,56%, Al₂O₃13,21%,
Fe₂Oj 4,11%, CaO 1,51%. MgO 1,25%,

H₂O 2-3%, Glühverlust 1,11%,

die Größe der Teilchen war geringer

als es einem Sieb mit einer lichten

Maschenweite von 0,05 mm entspricht) 57 Teile
gelöschter Kalk 43 Teile

Asbest 50 Teile

kautschukartiges Styrol/Butadien-

Mischpolymerisat 0J5,1,5,10 bzw. 20 Teile

800 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen der nichtbrennbaren Formmasse der oben beschriebenen Rezeptur zugefügt Die Mischung wurde dann in einer Knetvorrichtung gut verknetet und in eine Form mit einer Größe von 910-1820-6 mm gegeben. Die Mischung wurde bei einem Druck von 2,0 · 10⁷ Pa verformt und der Feuchtigkeitsgehalt wurde aur 40Gew.-% vermindert Man alterte dann zuerst während 10 Stunden bei 80⁰C und dann in einem Autoklaven bei 180⁰C und 7.1 · 10⁵ Pa während 10 Stunden.

Der so hergestellte geformte Gegenstand wurde gut getrocknet und die Biegefestigkeit und die Wasserabsorptionsgeschwindigkeit wurden bestimmt Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I angegeben. Aus diesen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die geformten Gegenstände hohe Biegefestigkeit und e'ne niedrige Wasseraufnahmefähigkeit besitzen und daß sie nicht b.rennbar waren.

Beispiele Menge an kaulschukart. Biegefestigkeit

Styrol/Butadlen-Mlschpolym. (Pa) (Gehalt an Feststoffen In Teilen)

0,2

1
5

24» ■ 107
34 · ΙΟ⁷
3,2 - 10*

Feuchtlgkeltsabsorptlons-	Feuer
geschwlndlgkeit	beständig
(*)	kelt
der geformt Gegenst
48	ausge
	zeichnet
44	ausge-
	ZCiCiiitCi
38	aiisee-

ίο

Fortsetzung

Beispiele	Menge an kautschukart.	Biegefestigkeit	Feuchtlgkeltsabsorpllons-	Feuer-
	Styrol/Dutadlen-Mlschpolym.	(Pa)	geschwindigkeit	beständlg-
	(Gehalt an Feststoffen		(%)	ketl
	In Teilen)		der geformt. Gegenst

10
20

3,0 10'
2,7 · 20⁷ 25
25

ausgezeichnet ausgezeichnet

15

Für Vergleichszwecke wurde das gleiche Verfahren wie oben beschrieben wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß das kautschukartige Styrol/Buladien-Mischpolymerisat nicht zugefügt wurde. Der entstehende geformte Gegenstand hatte eine Biegefestigkeit von 2,2 · 10' Pa und eine Feuchtigkeitsabsotptionsgeschwindigkeit von 52%. Wurde das gleiche Verfahren

WicucFiiGii ΐΤϊίΙ ucF nüSiiHifme, uüu uic menge 5Π zö

kautschukartigem Styrol/Butadien-Mischpolymerisat zu 30 Gew.-Teilen verändert wurde, so hatte der

Tabelle II

entstehende geformte Gegenstand eine Biegefestigkeit von 2,25 · 10⁷ Pa und eine gute Feuerbeständigkeit.

Beispiele 6bis22

Das in den Beispielen 1 bis 5 beschriebene Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß man als nichtbrennbare Formmasse die in Tabelle II gezeigten

zu Zusammensetzungen ansiciic ucf ϊίίΟπίιίΓεΤιΓιυΰΓβΓι Formmasse der Beispiele 1 bis 5 verwendete. Die Ergebnisse sind in Tabelle It aufgezeigt.

Beispiele	7	8	9	10
6	57	57	57	57
57	43	43	43	43
43	50	50	50	50
50	1	5	10	20
0,5

Bestandt. d. feuerbest. Formmasse (In Teilen)

Kieselgur

gelöscht. Kalk

Asbest

ungesättigtes Polyesterharz

Epoxiharz

Äthylacrylatharz

Eigenschaften des geformten Gegenstands
Biegefestigkeit (Pa · 10⁷)
Geschwindigkeit der Wasserabsorption (%)
Feuerbestandlgkeit

In den Beispielen 6 bis 10 wurden 700 Teile Wasser/100 Teile feuerbeständiger Formmasse verwendet.

2.9 3,5	3,2	3,0	2,7
48 44	38	25	25
ausgezeichnet

Tabelle	II (2. Teil)	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
Beispiele		57	57	57	57	57	57	57	57	57	57
U	12	43	43	43	43	43	43	43	43	43	43
57	57	50	50	50	50	50	50	50	50	50	50
43	43	2	5	10	20
50	50	-				0,1	0,5	1	5	10	20
0,5	I	2,6	3,4	2,7		2,5	2,7	3,5	3,8	J,/	2,3
		30	28	22	22	40	34	34	30	23	20
2,3	2,5
40	38

Beispiele 23 bis

IO

Kieselgur (SiO₂ 78,56%, Ai₂Oj 13.21%.

Fe₂O₃ 4.Ϊ 5%. CaO 1.51%. MgO 1.25%.

H₂O 2-3%. Glühvertust 1.11%.

die Teilchen hatten eine Größe, die kleiner war als sie einem Sieb mit

einer lichten Maschenweite von

0,048 mm entspricht) 57 Teile

gelöschter Kalk 43 Teile

Asbest 50 Teile

Pechkohle l,2u. 5Teile

700 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen der nichtbrennbaren Formmasse der obigen Formulierung «53 zugefügt. Die Mischung wurde gut in einer Knetvorrichlung geknetet und in eine Form mit einer Größe von 910 · 1820 · 6 mm gegeben. Die verknetete Mischung wurde dann bei einem Druck von 2,0 · 10' Pa verformt, wobei der Wassergehalt auf 40Gew.-% vermindert wurde. Der geformte Gegenstand wurde 10 Stunden durch Erwärmen bei 80⁰C und Atmosphärendruck und 10 Stunden durch Erwärmen in e'nem Autoklaven auf 180⁰Cund 7,1 ■ 10⁵ Pagealtert.

Der entstehende geformte Gegenstand wurde put getrocknet und dann wurde die Biegefestigkeit, Schlagfestigkeit und die Wasserabsorptionsgeschwindigkeit und die Feuerbeständigkeit bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle Ül angegeben. Aus dieser Tabelle ist ersichtlich, daß der entstehende geformte Gegenstand überlegene Biegefestigkeit und Schlagfestigkeit, eine niedrige Wasserabsorptionsgeschwindigkeit und ausgezeichnete Feuerbeständigkeit aufweist

tabelle 111

lelsplcle

Menge an Pechkohle (Teile)

Biegefestigkeit (Pa)

Schlagfestigkeit (Pa)

3,3 · 10⁷ 2,6 · 10⁷ 2,3 ■ 10'

Das gleiche Verfahren wie oben wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß die Menge an Pechkohle zu lOGew.-Teilen geändert wurde. Man fand, daß der 2,3 · 10⁷
2,5 · 10⁷
2,3 · 10'

Feuerbeständigkeit

ausgezeichnet
ausgezeichnet
ausgezeichnet

entstehende geformte Gegenstand eine Biegefestigkeit von 2,2-10⁷Pa und eine Schlagfestigkeit von 2,0· 10⁷Pa hatte.

Beispiele 26bis31

Das in den Beispielen 23 bis 25 beschriebene Beispielen 23 bis 25 verwendete Zusammensetzung

Verfahren wurde wiederholt mit der Ausnahme, daß -»o einsetzte. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle IV

man als feuerbeständige Formmasse die in Tabelle IV aufgezeigt, gezeigten Zusammensetzungen anstelle der in den

Tabelle IV

Beispiele 26

30

31

Beslandt. d. feuerbeständigen Formmasse (Teile)

Kieselgur

Quarzstein

(elöschter Kalk

Zement

Asbest

Teerkohle

Eigenschaften des geformten Gegenstands Biegefestigkeit (Pa-IO⁷)
Schlagfestigkeit (Pa · 10⁷)
Geschwindigkeit der Wasserabsorption (SS) Feuerbeständigkeit

57 43

50 1

2,7 2,1 37 57
43

50
2

3,7
2,3
28

ausgezeichnet

57
43

50
5

3,0 2,4 30

3,9
25

50

50

30

3,6
23

50

50

30

2,8
18

In den Beispielen 26 bis 28 wurden 800Teile Wasser/100 Teile der nichtbrennbaren Fonnmasse und In den Beispielen 29 bis 31 1000 Teile Wasser auf der gleichen Grundlage zugefügt.

Beispiele 32bis36

Quarzstein (SiO₂ 99,4%, Al₂O₃ 0,44%,

Fe₂O₃ 0,04%, Glühverlust 0,22%

gelöschter Kalk

Asbest

kristallines Aluminiumoxid

1,2,5,10 und

50 Teile
50Teile
50 Teile

15 Teile

Wasser (800 Teile) wurden zu 100 Teilen nichtbrenn- ι ο barer Formmasse der obigen Formulierung zugegeben. Die Mischung wurde in einer Knetvorrichtung gut verknetet und dann in eine Form mit einer Größe von 910 · 1820 · 6 mm gegeben. Die Mischung wurde bei einem Druck von 2,0-10⁷Pa verformt und der Feuchtigkeitsgehalt wurde auf 40% vermindert. Der geformte Gegenstand wurde 10 Stunden durch Erwärmen bei 80⁰C und Atmospharendruck gealtert und dann 10 Stunder, in einem Autoklaven durch Erwärmen bei 180⁰C und 7,1 10⁵Pa gealtert. Die entstehende Mischung wurde gut getrocknet und dann wurde das Röntgenbeugungsspektrum analysiert und die Verbindung mikroskopisch untersucht. Man fand, daß in dem geformten Gegenstand Tobermorit und Aluminiumtobermorit vorhanden waren. Die Biegefestigkeit des geformten Produkts wurde bestimmt und die Ergebnisse sind in Tabelle V angezeigt Der geformte Gegenstand bildete kaum Rauch oder Flammen und zeigte kaum Nachglühen und wies eine ausgezeichnete Feuerbeständigkeit auf.

Tabelle V	Menge an kristall.	Biegefestigkeit	10'	Feuerbeständigkeit
Beispiele	Aluminiumoxid	der geformt. Gegenst.	10'
	(Teile)	(Pa)	10'
	1	3,6 ■	10'	ausgezeichnet
32	2	4,9	10'	ausgezeichnet
33	5	4,4		ausgezeichnet
34	10	3,8	ausgezeichnet
35	15	2,9	ausgezeichnet
36

Beispiel 37

Kieselgur (SiO₂ 78,56%, Al₂O₃ 13,21%,
Fe₂O₃ 4,11%, CaO 1,51%, MgO 1,25%,
H₂O 2-3%, Glühverlust, die Teilchengröße war geringer als es einem Sieb
mii einer lichten Maschenweite von
0,048 mm entspricht)
gelöschter Kalk
Asbest
kristallines Aluminiumoxid

50 Teile

50 Teile

50 Teile

5 Teile

800 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen nichtbrennbarer Formmasse der obigen Formulierung gegeben. Die entstehende Mischung wurde in einer Knetvorrichtung geknetet und in eine Form mit einer Größe von 910 · 1820 · 6 mm gegeben. Die geknetete Mischung wurde bei einem Druck von 2,0 ■ 10⁷ Pa verpreßt, wobei ihr Feuchtigkeitsgehalt auf 40% -ermindert wurde. Der geformte Gegenstand wurde 10 Stunden durch Erwärmen bei 80⁰C und Atmosphärendruck und dann während 10 Stunden durch Erwärmen bei 180°C und. 7.1 ■ 10'Pa gealtert Der entstehende geformte Gegenstand wurde gut getrocknet und dann wurde das Röntgenbeugungsspeklrum aufgenommen und analysiert und der Gegenstand mit dem Elektronenmikroskop untersucht Man fand, daß sich Tobermorit und Aluminiumtobermorit gebildet hatten.

Der geformte Gegenstand hatte eine Biegefestigkeit von 3,7 · 10⁷ Pa und ausgezeichnete Feuerbeständigkeit und zeigte praktisch keine Rauch- oder Flammenbildung und wies keine Nachglüheigenschaften auf.

Zum Vergleich wurde das obige Verfahren wiederholt wobei man eine Zusammensetzung verwendete, die 50 Teile Quarzstein (SiO₂ 99,4%, Al₂O₃ 0,44%, Fe₂O₃ 0,04%, einen Glühverlust von 0,22%), 50 Teile gelöschten Kalk, 0 oder 16 Teile kristallines Aluminiumoxid und 50 Teile Asbest enthielt Durch Röntgenbeugungsanalyse und Untersuchung mit dem Elektronenmikroskop fand man, daß Aluminiumtobermorit nicht gebildet wird, wenn man kein kristallines Aluminiumoxid zufügt Fügt man kristallines Aluminiumoxid in einer Menge von 16 Teilen hinzu, so werden große Mengen an Hydrogranat zusätzlich zu Aluminiumtobermorit gebildet

Der entstehende Gegenstand hatte eine gute Feuerbeständigkeit, aber eine Biegefestigkeit von 2,5 · 10' Pa (ohne Zugabe von kristallinem Aluminiumoxid) und 2,4 · 10⁷ Pa (bei Zugabe von 16 Teilen Aluminiumoxid).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Nichtbrennbare Formmasse auf der Basis einer dampfhärtbaren anorganischen Mischung aus Silici- ί umdioxid und Calciumoxid enthaltenden Verbindungen mit Zusätzen an gegebenenfalls organische Verbindungen aufweisenden mineralischen Faserstoffen und Aluminiumoxid, gekennzeichnet durch die folgende Zusammensetzung: i<>