DE2247574A1 - Verfahren zur herstellung eines expandierten unloeslichen aggregats - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

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_KW 8 MÜNCHEN 86, DEN 2 0.' 062, 1972

POSTFACH 860 820 184 943 MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

DIAMOND SHAMROCK CORPORATION, 300 Union Commerce Building,

Cleveland, Ohio, USA

Verfahren zur Herstellung eines expandierten unlöslichen

Aggregats

Es ist bekannt, daß man poröse Cellularkörper durch schnelle thermische Expansion von Materialien, z.B. Silicaten, welche eine als Blähmittel wirkende Flüssigkeit enthalten, herstellen kann. Solche expandierten Körper besitzen ausgezeichnete thermische und akustische Isoliereigenschaften; sie werden als oder in einer Reihe von Baumaterialien verwendet, z.B. Betqnfüller, lose Isolierung, Wanddielenherstellung, Schutzüberzüge etc. Viele dieser expandierten Körper haben eine Basis von Alkalisilicaten wegen deren relativ niedrigen Kosten und den ausgezeichneten physikalischen Eigenschaften, die man damit erhält. Wanddielen erhält man z.B. durch Bildung einer plastischen silicathaltigen Masse zwischen "liners" aus Papier, gefolgt durch thermische Expansion. Auch G-ranulen aus Silicat

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wurden bei hohen Temperaturen expandiert, wobei Popcorn-ähn~ liehe Materialien entstehen, die als solche für viele mit der Isolierung in Zusammenhang stehende Verwendungsarten brauchbar sind.

Bereits früh hat man eine Schwierigkeit mit den Materialien auf Silicat-Basis bemerkt: Sie werden nämlich zerstört, wenn man eie längere Zeit der Feuchtigkeit aussetzt. Bei den in situ expandierten Wanddielen ist es nicht möglich, den Kern der Diele ausreichend hohen Temperaturen auszusetzen, um die Expansion zu vervollständigen. Darauf beruht die niedrige WiderstandsfahigLeit gegenüber Feuchtigkeit sowie die weniger als optimalen Isoliereigenschaften. Bei den Granulai?-Materialien kann zwar durch hohe Temperaturen die vollständige Expansion gesichert werden, jedoch bleibt noch das Problem der Löslichkeit. Es wurden viele Versuche gemacht, um diese Materialien auf Silikat-Basis unlöslich zu machen; die meisten bewirken dies durch nachfolgende Anwendung eines unlöslich machenden Mittels, entweder indem der expandierte Körper da- = mit überzogen wird, oder durch eine chemische Reaktion, die zur Bildung von unlöslichem Siliciumdioxid führt. Eine derartige Behandlung beinhaltet natürlich zusätzliche Stufen in der Herstellung von expandierten Körpern; auch sind die Resultate immer noch nicht ganz befriedigend.

Ein weiteres Problem bei der Herstellung von expandierten Materialien auf Basis von Sllicaten besteht darin, daß zur Gewinnung einer bearbeitbaren Masse, d.h. einer Masse, die noch in einer Gießform bleibt oder die gemahlen werden soll, die Viskosität des wässrigen Silicate erhöht werden muß. Üblicherweise geschieht dies durch Zusatz von verschiedenen Fällungamitteln. Diese Materialien haben jedoch im allgemeinen den unerwünschten Effekt, daß sie die Fähigkeit des Silicats zur nachfolgenden Expansion vermindern, so daß man ein Produkt hoher Dichte mit schlechten Isoliereigenschaften erhält.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Herstellung eines expandierten unlöslichen Aggregats auf Basis von Alkalisilicaten, welches ausgezeichnete Isoliereigenschaften hat, wobei die Viskosität der Silicat-haltigen Komposition ge- ' ■ steigert ist, ohne daß die Fähigkeit des Silicats zur thermischen Expansion Schaden erleidet. Bas granulierte Silicat kann vor der Expansion lange Zeit in Teilchenforni.ohne Zusammenbacken aufbewahrt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines expandierten unlöslichen Aggregats auf Basis eines Alkalisilicats ist dadurch gekennzeichnet, daß man

A) bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes ein wässriges Alkalisilicat, bei dem das Gewichtsverhältnis Alkalioxid/Siliciumdioxid ca. 1:3,0 - 7,0 beträgt, mit einem praktisch wasserfreien Alkalisilicat im gleichen Gewichtsverhältnis mischt, wobei die Menge des wasserfreien Silicats so groß ist, daß in Kombination mit dem wässrigen Silicat der Gesamt-Feststoffgehalt an Alkalisilicaten 80 - 40 Gew.-$ und die Menge an Alkalisilicat-Eeststoffen auf Trockenbasis 40 - 90 Gew.-^ (bezogen auf das Gesamt-Aggregat) beträgt;

B) bevor das wasserfreie Alkalisilicat wesentlich hydratisiert wird, die zwei folgenden unlöslich machenden Verbindungen zumischt:

1) einen primären Unlöslichmacher, der bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes mit dem Alkali-Teil des Alkalisilicats reagieren kann, wobei die Menge ausreichend sein muß, um die Hygroskopizität des Silicats soweit zu vermindern, daß das Zusammenbacken der Komposition vor der Expansion und nach dem Vermählen verhindert wird, und

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2) einen sekundären Unlöslichmacher, der mit dem Silicat-Teil des Alkalisilicate bei den zur Expansion verwendeten Temperaturen reagieren kann, und zwar in einer solchen Menge, daß das expandierte Aggregat wasserunlöslich wird, ■

wobei die Gesamtmenge der unlöslich machenden Substanzen geringer ist als die stöchiometrische Menge, die für eine totale Reaktion mit dem vorhandenen Alkalisilicat erforderlich ist;

C) weitermischt, bis die Komponenten sich nicht mehr trennen, wenn man sie bei Temperaturen bis zum Siedepunkt stehen läßt}

D) die gemischte Komposition bei Temperaturen bis zum Siedepunkt härtet, bis das wasserfreie Alkalisilicat praktisch hydratisiert ist und der primäre Unlöslichmacher reagiert hat;

E) die Komposition zu einem mahlbaren Feststoff abkühlen läßt;

P) die Komposition zu einzelnen nicht-haftenden Teilchen vermahlt, die für die Expansion geeignet sind, und

G) die Teilchen schnell expandieren läßt, wobei der sekundäre Unlöslichinacher durch Anwendung einer Temperatur von etwa 400 - 1000⁰C reagieren kann.

Die Verwendung von wasserfreiem Silicat zur Erhöhung des Gesamt-Feststoffgehalte3 an Silicaten im Gemisch in der angegebenen Menge hat den Vorteil, daß das Silicat in eine mahlbare Form gebracht v/ird, ohne daß seine Fähigkeit zur nachfolgenden Expansion vermindert wird, wobei die Menge des vorhandenen Waccers, welches schließlich v/ieder entfernt werden muß, auf

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einem Minimum gehalten wird. Durch Verwendung von zwei Unlöslichmachern erfolgt die zur Verhinderung des Zusammenbaßkens des granulierten Materials vor der Expansion erforderliche Reaktion nur in minimalem Ausmaß, so daß mehr Silicat für die Expansion zur Verfugung bleibt; gleichzeitig kann die Reaktion bei erhöhten Temperaturen ablaufen, so daß das Produkt wasserunlöslich wird.

Das erhaltene Aggregat ist ziemlich leicht (1,5 - 25 Pfund/Puß^) und wegen der Abwesenheit von organischen· Materialien völlig feuerfest. Je nach der Art der verwendeten Unlöslichmacher ist der Schmelzpunkt des Aggregats ziemlich hoch, d.h. im Bereich von 500 - 1200⁰C. Das Aggregat ist primär von Natur aus kein Ladungsträger; es ist in siedendem ¥asser völlig unlöslich und hat eine thermische Leitfähigkeit in der Größen-Ordnung von 0,3 BTU/Stunde pro 2,5 cm einer Oberfläche pro 2,5 cm Dicke pro ⁰P. bei einer mittleren Temperatur von 24⁰C.

Der .hier der Einfachheit halber verwendete Ausdruck "Aggregat" bedeutet das expandierte Material; viele der Verwendungsarten für dieses Material entsprechen dem allgemeinen Gebrauch von Aggregat-Materialien. Tatsächlich ist das Aggregat ein poröses, praktisch kugelförmiges Teilchenmaterial unterschiedlicher Größe, je nach der Teilchengröße des gemahlenen Materials vor der Expansion sowie nach dem Expansionsgrad des Silicatmaterials etc. Das Aggregat kann selbstverständlich geformt vorliegen. Jedoch ist dies im allgemeinen unpraktisch, sobald ein beträchtlicher Querschnitt vorhanden ist, denn die äußere Schicht, welche zuerst expandiert, wird das Innere vor der Hitze isolieren, so daß eine vollständige Expansion und Unlöslüfihmachung verhindert wird.

Brauchbare Alkalisilicate sind die Natrium- und Kaliumsilicate im angegebenen Gewichtsverhältnis, vorzugsweise im Bereich von 1:3,2 - 3,3; diese Materialien sind technisch am

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besten verfügbar. Die Alkalinität der Silicate mit einem Gewichtsverhältnis von weniger als 1:3,0 ist zu hoch für den praktischen Gebrauch, da diese Alkalinität die Menge des zur Gewinnung eines Produktes mit den gewünschten Eigenschaften erforderlichen Unlöslichmachers prohibitiv steigern würde. Silicate mit einem Gewichtsverhältnis über 1:7#0 sind ebenfalls im allgemeinen nicht brauchbar, da die Menge der festen Silicate, die man mit diesen stark Silicium-haltigen Materialien einarbeiten kann, zu niedrig ist.

Das Gewichtsverhältnis von 1:3,0 - 7,0 und die Gesamtmenge der Silicat-Feststoffe von 80 - 40 $> sind voneinander abhängig, d.h. 80 % ist die maximale Gesamtmenge an Alkalisilicat-Feststoffen, die bei einem Material mit dem Mengenverhältnis 1:3,0 möglich ist, während 40 % Peststoffe das Minimum bei einem Gewichtsverhältnis von 1:7,0 ist. Für den Fachmann ist es klar, daß die Feststoffmenge, die zur Erreichung einer ähnlichen Viskosität erforderlich ist, bei einem Silicium-haltigeren Silicat geringer ist. Erfindungsgemäß können Natriumsilicate mit einem Gewichtsverhältnis von 1:3,0 - 3,4 innerhalb eines Bereichs von 50 - 80 i> Gesamt-Feststoffe verwendet werden, während Natriumsilicat mit einem Gewichtsverhältnis von 1:7,0 innerhalb des Bereichs von 40 - 55 # brauchbar ist. Nachdem dieser Zusammenhang klar ist, kann der Fachmann die bei mittleren Bereichen brauchbaren Feststoffmengen ohne weiteres feststellen.

Der Einfachheit halber haben im allgemeinen die flüssigen und wasserfreien Alkalisilicate das gleiche Gewichtsverhältnis; dies ist jedoch nicht erforderlich, vielmehr kann man innerhalb des angegebenen Bereichs jedes Gev/ichtsverhältnis bei jedem Silicat anwenden. Ähnlich sind die relativen Mengen des flüssigen und v/asserfreien Silicats nicht kritisch, jedoch muß der kombinierte Feststoffgehalt an Silicaten 80 - 40 $> betragen. Da beispielsweise ein typisches wässri-

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ges Natriumsilicat mit einem Mengenverhältnis von 1:3»22 einen Pests toff gehalt von 39,3 i° hat, muß man 100 g einer solchen lösung mit 57 g des wasserfreien Silicats kombinieren, um 60 fo Fe st st off gehalt zu erhalten.

Der wesentliche Vorteil der Verwendung dieses wasserfreien Silicats zur Steigerung der Viskosität der Silicat-haltigen Komposition besteht in folgendem: Während wasserfreies SiIicat selbst nicht expansionsfähig ist, wird es durch Beimischung von flüssigem Silicat und durch die folgende Härtung hydratisiert und daher der Expansion zugänglich. Auf diese Weise ist das Ziel erreicht, eine Silicat-Komposition herzustellen, die man vor der Expansion zu einer Teilchenform vermählen kann; im Gegensatz zu verschiedenen bekannten Methoden wird hier die Menge des für die Expansion zur Verfügung stehenden Silicats nicht vermindert, sondern gesteigert.

Die erste Stufe besteht darin, daß man das wasserfreie mit dem flüssigen Silicat vermischt, was am besten bei Temperaturen oberhalb Raumtemperatur, aber unterhalb der Siedetemperatur erfolgt. Zweckmäßig wird das-flüssige Silicat zuerst auf eine Temperatur in der Größenordnung von 71⁰C erhitzt, worauf man die Zugabe des wasserfreien Silicats beginnt. Bei Temperaturen, ,die wesentlich, über 71⁰C liegen, wird der ÜPlüssigkeitsverlust beträchtlich; jedoch kann man dies durch Verwendung geschlossener Behälter verhindern. Beim Siedepunkt beginnt vorzeitiges Schäumen, was vermieden werden muß.

Als "primäre Unlöslichmacher" dienen solche Verbindungen, die zum größten Teil mit der Alkali-Hälfte des Silicats bei Temperaturen unterhalb des Siedepunkts reagieren. Beispiele für derartige Unlöslichmacher sind Borsäure, Natrium-, Kalium-, Calcium-, Magnesium- und Zink-Silicofluoride, Alaun, Perrosilicium sowie Calcium-, Magnesium- und Bariumchloride. Die Menge hängt von der Art des Unlöslichmachers sowie vom

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Gewichtsverhältnis und der Menge des verwendeten Silicats ab. Eine ausreichende Menge ist erforderlich, um das Zusammenbacken der Komposition zu verhindern, welches durch die hygroskopische Natur der Alkalisilicate vor der Expansion und nach dem Vermählen verursacht wird. Diese Menge vermindert eich etwas, wenn die Zeit zwischen dem Vermählen und der Expansion kurz ist und keine zu große Feuchtigkeit herrscht. Andererseits wird durch Verwendung von überschüssigen Mengen des primären Unlöslichmachers die Fähigkeit des Silicats zur Expansion vermindert. Im Falle von Na₂SiFg, bei dem das Natriumsilicat ein Gewichtsverhältnis von 1:3»22 hat und der Silicat-Feststoffgehalt 60 % beträgt, sind beispielsweise 5 15 Gew.-^ des primären ünlöslichmachers wirksam.

Als sekundäre Unlöslichmacher dienen erfindungsgemäß solche Substanzen, die größtenteils mit der Silicat-Hälfte des Alkalisilicats bei den zur Expansion verwendeten Temperaturen (d.h. 400 - 1000⁰C) reagieren. Die sekundären Unlöslichmacher Bind bei Temperaturen unterhalb 121⁰C praktisch unlöslich und nicht reaktionsfähig mit der Alkalisilicatlösung. Beispiele für sekundäre Unlöslichmacher sind Magnesiumphosphat (tribasiech), Portland-Zement, Calciumsillcat,.Eisen- und Zinkoxide, Calcium-, Barium- und Magnesiumcarbonate sowie Flugasche. Die Menge muß so ausreichend sein, daß das expandierte Aggregat wasserunlöslich wird; es wurde festgestellt, daß weniger als die theoretisch für die komplette Reaktion mit dem Silicat erforderliche Menge wirksam ist. Verwendet man beispielsweise Calciumcarbonat als sekundären Unlöslichraacher, so erhält man ein Aggregat, welches für alle praktischen Zwecke völlig wasserunlöslich ist, wenn man nur 75 g Calciumcarbonat pro 100 g Natriumsilicat-Feststoffe (Silicat-Gewichtsverhältnis 1:3,22), verwendet, wobei 127 g Calciumcarbonat die stöchiometrisch erforderliche Menge wäre. Da die Kosten für den Unlöslichmacher im allgemeinen größer als diejenigen für das Silicat sind und da die Anwesenheit von

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_ .Q —

großen Mengen des Unlöslichmachers die Dichte des erhaltenen Aggregats steigern kann, ist es selbstverständlich, daß man üblicherweise minimale Mengen dieser Materialien einsetzt.

Die totale Menge der primären und sekundären Unlöslichmacher ist im allgemeinen beträchtlich' geringer als die für die totale Reaktion mit dem vorhandenen Alkalisilicaf erforderliche Menge. Verwendet man beispielsweise ein Unlöslichmacher-System aus Natriumsilicofluorid und Calciumcarbonat, so erhält man bei Verwendung von 21 - 84 $ der stöchiometrischen Menge ein Aggregat mit den gewürPchteri Eigenschaften. •Die Verwendung größerer Mengen führt primär zur Steigerung der Kosten des Aggregats sowie zur Steigerung seiner Dichte (da der Expansionsgrad vermindert wird und die Unlöslichmacher als Füller wirken). Auf der anderen Seite führt die Verwendung von zu geringen Mengen dieser Materialien zum Zusammenbacken des vermahlenen Materials und/oder zu einem wasserlöslichen Aggregat.

Die Unlöslichmacher muß man dem Silicat zusetzen, bevor das wasserfreie Silicat wesentlich hydratisiert; der einfache Grund hierfür ist die Viskositätssteigerung, die bei Hydratation des wasserfreien Materials eintritt, wodurch es unmöglich wird, eine angemessene Dispersion der Unlöslichmacher zu erhalten. Demzufolge müssen die Unlöslichmacher dem flüssigen Silicat vor der Zugabe des wasserfreien Materials oder kurze Zeit danach zugesetzt werden.

Dann mischt man weiter, bis die Viskosität der Mischung gestiegen ist, was primär auf die Hydratation des wasserfreien Silicate zurückzuführen ist; die Viskosität muß auf einen solchen Stand gebrächt werden, daß die Komponenten der Mischung sich nicht mehr trennen, wenn man sie bei Temperaturen bis zum Siedepunkt stehen läßt.-· Wie in anderen Systemen ist die Viskosität bei höheren Temperaturen geringer; daher

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ist der zur Aufrechterlialtung einer Dispersion bei erhöhten Temperaturen erforderliche Hydratationsgrad größer.

Hat man eine stabile Dispersion erhalten, so wird die gemischte Komposition "gehärtet", vorzugsweise bei mehr als 60⁰C, z.B. bei 82⁰C bis zum Siedepunkt,- Der Zweck dieses Härtungsschrittes ist es, die komplette Hydratation des wasserfreien Silicats zu erreichen und die Reaktion des primären Unlöslichmachers zu bewirken. Im typischen Pail ist die Härtung nach 1-2 Stunden komplett. Diese Zahl ändert sich selbstverständlich mit einer Reihe von Faktoren, wie Temperatur, Menge des zugesetzten wasserfreien Silicate und des primären Unlöslichmachers etc.

Nach der Härtung läßt man die Komposition auf praktisch Zimmertemperatur abkühlen, so daß man einen vermahlbaren Peststoff erhält. Bei höheren Temperaturen bleibt die Komposition oft ausreichend "flüssig", so daß ein erfolgreiches Vermählen verhindert wird. Nun beginnt das Mahlen, wobei man für die Expansion geeignete Einzelteilchen erhält, welche infolge ihrer Peststoff-Natur und der nicht-hygroskopischen Eigenschaften, die auf den primären Unlöslichmacher zurückzuführen sind, nicht-haftend bleiben. Sind diese Teilchen sorgfältig hergestellt, so können sie in diesem Zustand gelagert oder verschifft werden und bleiben frei-fließende Peststoff-Teilchen. Ein offensichtlicher Vorteil dieser Eigenschaften bei der Lagerung und Verschiffung ist der im Vergleich mit den expandierten Teilchen verminderte Raumbedarf; denn die Expansion kann zu einem Produkt führen, welches das 25-fache Volumen der nicht-expandierten Teilchen hat.

Die abschließende Stufe des erfindungsgeiaäßen Verfahrens besteht darin, daß man die Teilchen auf eine ausreichend erhöhte Temperatur bringt, um die schnelle Expansion des

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Silicats und die komplette Reaktion des sekundären Unlöslichmachers zu.bewirken. Alkalisilicate expandieren bereits bei relativ niederen Temperaturen, z.B. 121.⁰C; diese Tempe- · ratüren sind erfindungsgemäß aber nicht brauchbar, da das daraus resultierende Aggregat von relativ hoher Dichte und Wasserlöslichkeit ist. Vielmehr sind Temperaturen im Bereich von etwa 400 - 100O⁰C erforderlich. Durch Temperaturen in dieser Größenordnung wird eine schnelle und komplette Expansion bewirkt, und man erhält ein Produkt geringer Dichte sowie eine komplette Reaktion des sekundären Unlöslichmachers, so daß ein praktisch völlig wasserunlösliches Material entsteht. Interessanterweise liegen diese Temperaturen über denjenigen, bei denen viele andere expandierte Körper, wie "gerade" expandierte Natriumsilicate, zu erweichen beginnen und ihre Brauchbarkeit als feuerhemmende Baumaterialien verlieren. Andererseits widerstehen die erfindungsgemäßen Aggregate sehr hohen Temperaturen, z.B. bis zu 1200⁰C, wenn man Calciumcarbonat als sekundären Unlöslichmacher benutzt.

In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher erläutert. Beispiel 1

Man stellt eine Reihe von erfindungsgemäßen Aggregaten her, wobei die in der folgenden Tabelle aufgezeigten Mengen und Bestandteile benutzt werden. In jedem Pail werden das wasserfreie Silicat, der primäre und der sekundäre Unlöslichmacher trocken vermischt, bevor man sie unter Rühren zu dem auf 71⁰C gehaltenen wässrigen Silicat gibt. Sobald die Mischung sich beim Stehen nicht mehr trennt, hört man mit dem Rühren auf und härtet die Komposition 1-2 Stunden bei etwa 82⁰C. Nach dem Abkühlen auf Zimmertemperatur wird die Komposition zu Teilchen vermählen und auf einer heißen Platte bei einer Temperatur von etwa 538⁰C expandiert.

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Tabelle

Probe

	1
	2
co	3
te co	4 5
-F-	6
	7
co OO	8 9
	10
	11

wässriges Natriumsili- - cat (1) (g)	wasserfreies Uatriumsili- cat (2) (g)	Uatrium- silieat- Peststoffe/ Gesamt— Silicat- Basis (%)	Natrium- silicat- Feststoffe/ Aggregat- Basis (%)
100	50	59,5	62,8 .
do	40	56,6	77,5
do	do	do	70,6
do	do	do	. 69,4
do	do	do	63', 8
do	do	do	59,0
do	do	do	55,0
do	do	do	55,8
do	do	do	55,2
do	do	do	53,2
do	70	64,3	67,1

(1) Na₂OrSiO₂ Gew.-Verhältnis 1:3,22, 39,3 % Feststoffe

(2) Ka₂OrSiO₂ Gew.-Verhältnis 1:3,22

ro

ro cn

!Tabelle (Fortsetzung)

Probe

Primärer	(3)	Sekundärer	Dichte des	Aggregats	Erweichen
Unlöslich	(3)	Unlöslich	(lbs/ft.	ohne Härtung	(0C)
macher (g)	(3)	macher (CaCO,) (g)	mit Härtung	_ '
3	(4)	50	19	-	—
.3	(4)	20	7,2	—	570
3	(4)	30	11,3	-	600
VJl	(4)	30	19 .	17,5	850
5	(4)	40	12,5	18,5	940
5	(4)	50	14,3	22,5	1000
VJl	(4)	60	15	20	1100
3	(4) '	do	13	-	-
1	do	9.	-	-
10	do	28	_	—
3,5	50	6	900

VJl

-J ·

(3) H₃BO₃

(4)

NS CJl

Die Tabelle benötigt wenig Erklärung. Wie aus den Proben 7 10 ersichtlich wird, steigt mit der Menge des primären Unlöslichmachers die Dichte des erhaltenen Aggregats. Andererseits zeigen die Proben 5-7, daß eine Steigerung der Menge des sekundären Unlöslichmachers einen wenig vorhersehbaren Effekt auf die Dichte des Aggregats hat.; jedoch steigt mit einem höheren Gehalt an sekundärem Unlöslichmacher die Temperatur, bei der das Aggregat erweicht. Aus den Proben 5-8 wird ersichtlich, daß die Härtung einen dramatischen Effekt auf die Dichte des erhaltenen Aggregats hat.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren des Beispiels 1 stellt man aus 100 g des flüssigen Natriumsilicats, 30 g des wasserfreien Silicats, 15 g Calciumtrisilicat und 7,5 g Borsäure ein Aggregat her, mit der Dichte 3,0 Pfund/Euß⁵ und einem Erv/eichungspunkt Von 600⁰C.

Beispiel 3

Zum Vergleich stellt man nach dem Verfahren des Beispiels 1 eine Komposition her, indem man 100 g des flüssigen Silicats und 70 g des wasserfreien Silicats vermischt, härtet und vermahlt. Die Teilchen behalten ihre feste Gestalt, wenn man sie der Luftfeuchtigkeit aussetzt. Wird das Aggregat sofort nach dem Vermählen expandiert, so hat es eine Dichte von 1,5 Pfund/ Fuß' und einen Erweichungspunkt von 76O⁰C; es ist in heißem Wasser leicht löslich.

Beispiel 4

Die Komposition der Probe 8 von Beispiel 1 wird expandiert, und zwar A) bei einer Temperatur von etwas unter 427⁰C und B) bei einer Temperatur von etwa 65O⁰C. Die erhaltenen Aggregate werden dann in eine Atmosphäre von 100 $ relativer Luft-

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feuchtigkeit gestellt. Aggregat A absorbiert schnell die Feuchtigkeit, wird weich und klebrig, während das Aggregat B trocken und frei-fließend bleibt.

Beispiel 5

Nach dem Verfahren des Beispiels 1 vermischt man'100 g des flüssigen Silicats, 40 g des wasserfreien Silicats und 5 g Natriumsilicofluorid, härtet, vermahlt und expandiert. Das Aggregat hat eine Dichte von 5 Pfund/Fuß^ und ist zu 91 $ wasserlöslich.

Die Erfindung wurde hier anhand spezieller Beispiele und bevorzugter Ausführungsformen beschrieben; sie soll aber nicht hierauf beschränkt werden, da verschiedene Änderungen im Eahnien der Erfindung möglich sind.

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Claims (2)

Patentanspruch Verfahren zur Herstellung eines expandierten unlöslichen Aggregats auf Basis eines Alkalisilicate, dadurch gekennzeich net, daß man A) bei einer Temperatur unterhalb des Siedepunktes ein wässri ges Alkalisilicat, bei dem das Gewichtsverhältnis Alkalioxid/Siliciumdioxid ca 1:3,0 - 7,0 beträgt, mit einem prak tisch wasserfreien Alkalisilicat im gleichen Gewichtsverhältnis mischt, wobei die Menge des wasserfreien Silicats so groß ist, daß in Kombination mit dem wässrigen Silicat der Gesamt-Feststoffgehalt an Alkalisilicaten 80 - 40 Gew. und die Menge an Alkalisilicat-Feststoffen auf Trockenbasis 40 - 90 Gew.-$£ (bezogen auf das Gesamt-Aggregat) beträgt; B) bevor das wasserfreie Alkalisilicat wesentlich hydratieiert, die zwei folgenden unlöslich machenden Verbindungen zumischt:

1) einen primären Unlöslichmacher, der bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes mit dem Alkaliteil des Alkalisilicate reagieren kann, wobei dieMenge ausreichend sein muß, um die Hygroskopizität des Silicats soweit zu vermindern, daß das Zusammenbacken der Komposition vor der Expansion und nach dem Vermählen verhindert wird, und

2) einen sekundären Unlöslichmacher, der mit dem Silicat-Teil des Alkalisilicate bei den zur Expansion verwendeten Temperaturen reagieren kann, und zwar in einer solchen Menge, daß das expandierte Aggregat wasserunlöslich wird,

wobei die Gesamtmenge der unlöslich-machenden Substanzen

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geringer ist als die stöchiometrisclie Menge, die für eine totale Reaktion mit dem vorhandenen Alkalisilicät erforderlich ist;

C) weitermischt, bis die Komponenten sich nicht mehr trennen, wenn man sie bei Temperaturen bis zum Siedepunkt stehen läßt;

D) die gemischte Komposition bei Temperaturen bis zum Siedepunkt härtet, bis das wasserfreie Alkalisilicat praktisch hydratisiert ist und der primäre ünlöslichmacher reagiert hat;

S) die Komposition zu einem mahlbaren Feststoff abkühlen läßt?

F) die Komposition zu einzelnen nicht haftenden Teilchen vermahlt, die für die Expansion geeignet sind, und

G) die Teilchen schnell expandieren läßt, wobei der sekundäre ünlöslichmacher durch Anwendung einer Temperatur von etwa 400 - 1000⁰G reagieren kann.

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