DE2328842A1

DE2328842A1 - Verfahren zur herstellung von formprodukten aus hydriertem calciumsilikat

Info

Publication number: DE2328842A1
Application number: DE2328842A
Authority: DE
Inventors: Joseph H Zettel
Original assignee: Johns Manville
Current assignee: Johns Manville
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1973-12-13
Also published as: BE800382A; NL152514B; BR7304134D0; IT988215B; AR195116A1; JPS5648452B2; FR2186433A1; JPS4951311A; FR2186433B1; GB1392680A; CA991826A; US3816149A; NL7307551A

Description

22 East 40th Street New York, N.Y. 10016 - USA

Verfahren zur Herstellung von Formprodukten aus hydriertem

Calciumsilikat

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von in geeigneter Weise ausgeformten Gegenständen aus Calciumsilikat-Aufschlämmungen.

Aus Calciumsilikat bestehende Formteile erfreuen sich eines weiten Anwendungsbereiches, insbesondere auch als Isolationsmaterial· Derartige Produkte werden gewöhnlich in Verbindung mit Calciumoxidmaterialien, etwa einem geeigneten Kalk und einem siliziumhaltigen Material, wie etwa Sand in Gegenwart von Wasser, ausgeformt. Bei Erhitzung dieser Mischung in einem Autoklaven kann eine Veränderung der kristallinen Struktur des Calciumsilikats erreicht werden, und zwar in Abhängigkeit von der Temperatur, dem Druck und der Dauer der

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Reaktioaszeit, wie schließlich auch von der verwendeten Wasserkonzentration. Pasermaterialien, wie etwa Asbestfasern, die durch die vorliegenden Reaktionsbedingungen nicht beeinträchtigt werden, können in die Mischung vor der Ausformung eingebracht werden. Das Reaktionsprodukt besteht dann im wesentlichen aus einer wässrigen Aufschlämmung wasserhaltiger Calciumsilikat-Kristalle, unter die die eingebrachten Faserstoffe untergemischt sind. Die Aufschlämmung wird in Formen gegossen und vorzugsweise durch Wärmebeaufschlagung getrocknet, woraufhin die fertigen Endprodukte aus den Formen entnommen werden können.

Die Ausbildung und Herstellung der kristallinen Form des Materials in der Aufschlämmung fordert im allgemeinen eine beträchtliche Zeitdauer und somit in der Produktionseinrich— tung eilten erheblichen Platzbedarf. Ein wesentliches Problem bei der Herstellung der genannten Endprodukte besteht somit in der Verbesserung der Bedingungen, unter welchen die Kristallisation auszuführen ist, um die hierfür erforderliche Zeitdauer zu verkürzen und die Hydrierung abzuschließen. Eine mögliche Verbesserung wäre auch gleichbedeutend mit der Herabsetzung der Größe der Herstellungseinrichtung, wodurch sich das hierfür erforderliche Investitionskapital beträchtlich reduzieren ließe. Des weiteren würde es eine VerbesseruEg des Verfahrens bedeuten, wenn die Zeitdauer zur Herstellung der Ausschlämmung unter den gegebenen Anfangsbe-

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dingungen zusammen mit derjenigen des Kristallisationsschrittes und schließlich für die Wiederherstellung der Anfangsbedingungen verkürzt werden könnte, da hierdurch die Anlage zur Durchführung des Verfahrens effektiver genutzt werden könnte und sich der Ausstoß des Produktionsverfahrens für das Endprodukt vergrößern ließe. Eine Verfahrensweise, welche möglichst alle die genannten Problemstellungen berücksichtigen könnte, wäre verstandlicherweise außerordentlich wünschenswert.

Eine wie oben skizzierte verbesserte Verfahrensweise würde die einzelnen Probleme, wie sie bisher aufgetreten sind, lösen und überwinden helfen. Eines der verschiedenen Probleme ergibt sich in Zusammenhang mit der vollständigen Auskristall'isierung, wenn der Druck innerhalb des Autoklaven herabgesetzt wird und 4ie Kühlung der Ausschlämmung bis auf Umgebungsbedingungen erfolgt. Die einfache Herabsetzung des Dampfdruckes durch Kühlung erfolgt außerordentlich langsam und ist nicht wirksam genug, um die Wärmeübertragung von der heißen wässrigen Ausschlämmung durch die dicken Autoklavenwandungen zur Atmosphäre hin, die sehr langsam erfolgt, zu bewerkstelligen. Daher wird in der bisherigen Praxis seitens der Bedienungsperson in diesem Verfahrensstadium der Dampfdruck in die Atmosphäre entlassen. Da die Kristallisations normalerweise bei Temperaturen erfolgt, die oberhalb des Siedepunktes des Wassers unter Atmosphärendruck liegen, bewirkt die plötzliche

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Freilassung des Dampfdruckes eine heftige Blasenbildung bzw. ein entsprechendes Kochen des heißen wässrigen Breies. Dieser starke Kocheffekt kann jedoch die neu ausgebildeten Kristalle in einem Maße zerstören, welches den vorherigen Kristallisationsprozeß übersteigt. Des weiteren ist das Ablassen des Dampfes in die Atmosphäre bereits vom wärmeenergetischen Standpunkt her nachteilig.

Ein großer Überblick über Kristallisationsformen von hydriertem Calciumsilikat ist der J.of Appl. Chem, 10, 317 von Taylor vom August 1960 zu entnehmen. Auch beschäftigen sich eine Vielzahl von Patentschriften mit der hydrothermalen Ausbildung verschiedener Calciumsilikathydrate, so insbesondere die folgenden: US-PS 19 005, US-PS 2 215 891, US-PS 2 665 996, US-PS 2 699 097, US-PS 3 116 158 und die US-PS 3 501 324. Des weiteren offenbaren die US-PS 2 665 und 3 501 324 die Einbringung von das Endprodukt festigenden und verstärkenden Pasermaterialien, wie etwa Asbest- oder Zelluloeefasern, in die Aufschlämmung vor der Ausführung des hydrothermalen Kristallisationsschrittes.

Der angeführte Stand der Technik führt jedoch nicht dazu, daß die für das Verfahren erforderliche Zeit beträchtlich herabgesetzt werden kann, oder daß sich die Kosten und die erheblichen Produktionseinrichtungen senken bzw. verringern lassen, daß allgemein bessere Produktionsbedingungen ge-

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schaffen werden und eine effektivere Verfahrensweise erreichbar ist, wie das erstmalig bei dem Verfahren der nachfolgend beschriebenen Erfindung der Fall ist. Nach dieser Verfahrensweise wird eine hochkonzentrierte wässrige Aufschlämmung von Calciumoxidausgangsmaterial und zusätzlich einer Silikatverbindung hydrothermal unter Anwesenheit gesättigten Dampfes und erhöhtem Druck in einem Druckkessel einem Kristallisationsvorgang unterworfen, bei dem Calciaumsilikatkristalle entstehen. Nach der Ausbildung des gewünschten kristallinen

ί Calciumsilikatthydrates wird die Zufuhr von Dampf beendet und Wasser niedriger Temperatur allmählich zu der Reaktionsmischung innerhalb des Druckkessels zugegeben, bis die zusätzliche Wassermenge die kristalline Aufschlämmung so weit j verdünnt hat, daß die erhaltene Konzentration nachfolgend

der Ausformung unterworfen werden kann. I

I Das in den Druckkessel eingegebene Wasser führt zur Kondensa- |

tion des Dampfes und damit gleichzeitig zur Herabsetzung des i Druckes innerhalb des Kessels und zur Kühlung der kristallinenj Aufschlämmung. Die graduelle Abkühlung und die Herabsetzung des Druckes beseitigt wirkungsvoll Störungen und Unterbrechungen des ausgebildeten Kristillisationsaufbaus. Zusätzlich wird die erforderliche Zeitspanne zur Einstellung der Reaktionsmischung von den für die Kristallisation erforderlichen Reaktionsbedingungen auf Umweltbedingungen und umgekehrt beträchtlich herabgesetzt, denn die Menge des bei der Reaktion anwesen- 309850/1076 -6-

den Wassers, welches zu erhitzen ist, ist gegenüber bisher ' bekannten Verfahrensweisen merklich geringer.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zur Herstellung ausgeformter Calciumsilikathydrate geschaffen, welches sich dadurch kennzeichnet, daß eine konzentrierte wässrige Aufschlämmung eines silikathaltigen Materials und eines Calciumoxids hergestellt wird, daß dieses Konzentrat in einem Druckkessel in einer gesättigten Dampfatmosphäre bei einem Druck von wenigstens 75 psig über eine Zeitdauer von wenigstens einer halben Stunde erhitzt wird, wobei sich hydrierte Calciumsilikatkristalle ausbilden, daß graduell Wasser zu der konzentrierten Aufschlämmung in dem Druckkessel hinzugegeben wird, bis die Verbindung der Aufschlämmung einen gewünschten Wert erreicht hat, wobei gleichzeitig allmählich der Druck des gesättigten Dampfes innerhalb des Kessels gesenkt und auf annähernd Umgebungsdruck gebracht wird, und as die verdünnte Aufschlämmung aus dem Kessel entfernt und in die gewünschte Form gebracht wird, so daß nach einem Trockenvorgang das abfließende Formprodukt entsteht.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die effektive Ausbildung vo· hydrierten Calciumsilikatformprodukten, die falls gewünscht auch verstärkendes Fasermaterial enthalten können. Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens kann in einer wesentlich wirksameren Weise eingesetzt werden, als das für

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Einrichtungen bei den bisher bekannten Verfahrensabläufen der Fall ist, da die gesamte Reaktionszeit bzw. die Zeit bis zur Ausformung des Endproduktes beträchtlich verkürzt werden kann, was zm einem vergrößerten Produktionsausstoß führt. Da des v/eiteren nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Materialvolumen, welches unter den Bedingungen erhöhten Druckes zu handhaben ist, merklich geringer gehalten werden kann, als bei vergleichbaren bisherigen Verfahren, kann auch das Volumen der Druckbehälter und entsprechend ihre Masse reduziert werden, was zur Herabsetzung der erforderlichen Kapitalinvestitionen für derartige Anlagen führt.

Zusätzlich zu den bekannten Vorteilen der Verfahrensweise · läßt sich noch sagen, daß nach dem vorliegenden Verfahren die Qualität der Endprodukte außerordentlich gut ist. Bei dem vorliegenden Verfahren wird verhindert, daß der Hochdruckdampf nach Beendigung der Kristallisation.einfach in die Atmosphäre freigegeben wird, um hierdurch den Druck innerhalb des Druckbehälters herabzusetzen. Diese plötzliche Druckminderung führte bisher zu heftigen Blasenbildungen in der wässrigen kristallinen Masse und dadurch zu nachteiligen Beeinflussungen der ausgebildeten Kristailstuktur. Erfindungsgemäß wird der Druck nur allmählich innerhalb des Druckkessels I

auf die Umweltbedingungen abgesenkt, wodurch jegliche schad- ; haften Turbulenzen in der Kristalle enthaltenden Aufschlämmung vermieden werden.

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Die genannten Vorteile werden bei der erfindungsgemäßen Verfahrensweise erzielt, nach der ausgeformte hydrierte Calciumeilikatprodukte geschaffen werden, wobei die folgenden Verfahrensschritte kennzeichnend sind:

a. die Herstellung einer konzentrierten wässrigen Aufschlämmung eines siliziumhaltigen Materials und eines Calciumoxlds bzw. einem dieses enthaltenen Auegangematerials;

b. die Erhitzung der konzentrierten Aufschlämmung in einem Druckbehälter unter Anwesenheit gesättigten Dampfes bei einem Druck von wenigstens 75 psig für eine Zeitdauer von wenigstens einer halben Stunde, wobei Cälciumsilikathydratkristalle entstehen;

c. nachfolgende graduelle Zugabe von Wasser zur Aufschlämmung in dem Druckkessel und Verdünnung der Kristall^nthalitenden Mischung bei gleichzeitiger allmählicher Herabsetzung der Temperatur und des Druckes innerhalb dea Behälters auf annähernd Umgebungsdruck und eine Temperatur unterhalb 100° C;

d. Entnahme der verdünnten Aufschlämmung aus dem Kessel und

e. Ausformung des gewünschten Produktes, Trocknung desselben und Entnehme aus den zugehörigen Formen.

Falls erwünscht, kann zur Verstärkung Pasermaterial in eines der Ausgangematerialien vor der hydrothermalen Behandlung und damit vor der Kristallisation eingebracht werden. In einer

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abgewandelten Verfahrensweise ist es auch möglich, die Fasermaterialien nach der Kristallisation jedoch vor der Ausformung in die Miechung einzubringen.

Der hydrothermale Kristallisationsschritt nach dem vorliegenden Verfahren wird in einem geeigneten Druckkessel, welcher normalerweise ein herkömmlicher Autoklav sein kann, durchgeführt, wobei Möglichkeiten für ein Durchrühren der Aufschlämmung gegeben sind. Die konzentrierte Aufschlämmung J

enthält ein Calciumoxidausgangsmaterial und siliziumhaltiges j Material und gegebenenfalls auch verstärkende Fasermaterialien,

die unter den gegebenen hydrothermalen Bedingungen nicht nachteilig beeinfluß werden. Innerhalb des Autoklaven wird die Mischung unter Anwesenheit von gesättigtem Dampf, der unter hohem Druck steht, erhitzt. Der Dampfdruck liegt im wesentlichen in einem Bereich von 75 bis 500 psig,vorzugsweise bei 100 bis 250 psig (5,27 bis 35,2 kg/cm², vorzugsweise 7,03 bis 17,6 kg/cm ). Die Temperatur des gesättigten üJaööC Dampfes liegt in Abhängigkeit von dem jeweils vorliegenden Druckbereich zwischen ca. 160° C bis 243° C. Der jeweils spezielle Druck und die zugehörige Temperatur, die in dem Autoklaven eingestellt wird, bestimmt sich durch die vorherrschende Art der Calciumsilikathydratkristalle, die in der Mischung gewünscht werden. Die Zeit, während der die Mischung bei der Bearbeitungstemperatur gehalten wird, ist gleichfalle ein Parameter der Kristallstruktur des Calcium-

silikate bzw. seiner gewünschten hydrierten Form. Normaler-"'—"" 3U¥85Ö7TÖ

weise liegt die Reaktionszeit zwischen 0,5 und 20 Stunden, vorzugsweise zwischen 2 und 8 Stunden. Die speziellen hydrothermalen Reaktionsbedingungen, welche zur Ausbildung einer bestimmten Kristallstruktur führen, lassen sich hierbei entsprechend einstellen. So beschreibt beispielsweise die US-PS 2 665 996 verschiedene Bedingungen, welche zu Calciumsilikathydraten der chemischen Formel 4CaO'5SiO₂'5HpO führen oder zu einem Galciumsilikathydrat der Formel 5CaO'5SiOp'HpO. In der Patentschrift werden darüberhinaus andere Bedingungen genannt, die zur Ausbildung von Öyrolit, zu Calciumsilikathydrat II, Hillebrandit und/oder Calciumeilikathydrat I führen. Entsprechend beschreibt die US-PS 3 501 324 Bedingungen, unter denen Tobermorit und Xonotlit entsteht.

Die Aufschlämmung, welche 'Calciumoxid und siliziumhaltiges Material und möglicherweise auch Fasermaterialien enthält, besitzt ein ßewichtsverhältnis Wasser:Feststoff in einem Bereich von 3:1 bis 8:1, vorzugsweise 4:1 bis 6,5:1. Eine derartige Materialwahl wird in der vorliegenden Anmeldung als konzentrierte Aufschlämmung bezeichnet. Normalerweise ist die Wassermenge, welche zugegen sein muß, nicht größer zu wählen, als sie für die Ausbildung einer entsprechenden Dispersion der Feststoffmaterialien erforderlich ist und wie sie für das gewünschte Wachstum der Kristalle während der hydrothermalen Behandlung erforderlich ist. Ein wesentliches

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Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß das Verfahren nicht die Erhitzung unter Brück bei irgendeiner Wassermenge beinhaltet, sondern nur bei einer solchen, die für das gewünschte Kristallwachstum erforderlich ist.

Während des KristallieationsschritteB wird die konzentrierte Aufschlämmung wenigstens zeitweise gerührt oder geschüttelt, Es ist wünschenswert, daß der Rührvorgang während der gesamten Kristallisation konstant ausgeführt wird, es kann jedoch auch wünschenswert sein, nur eine periodische Rührung mit Unterbrechungen anzuwenden. Für den letzten Pail ist es vorteilhaft, das Rühren während des Anfangsstadiums der Kristallisation auszuführen und dann folgend periodisch dur*ch Ruheperioden unterbrochen. Als Rührorgane können beispielsweise löffelartige Elemente, Schaufelmischer oder dergleichen benutzt werden. Das Rühren sollte in einer Weise ausgeführt werden, daß hierdurch der KrietaHisationsvorgang und die sich bildende Kristallstruktur nicht merklich behindert oder verzögert wird. Die Arbeitsweise herkömmlicher Mischvorrichtungen in optimaler Form unter Bedingungen, die für die vorliegende Verfahrensweise besonders vorteilhaft sind, ist an sich selbstverständlich, so daß hierauf nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

Nach-dem der Kristallisationsechritt in dem vorliegenden Verfahren das gewünschte Stadium erreicht hat, wird die Zufüh-

rung des gesättigten Dampfes zu dem Druckbehälter unterbrochen. Die Kristallisation ist dann abgeschlossen, wenn j im wesentlichen die erforderliche Menge und die gewünschte Art,

i an Kristallen in der Aufschlämmung vorliegt. Selbstverständ- j lieh hört das Kristallwachstum nicht schlagartig auf; es setzt sich in bestimmtem Umfang vielmehr auch noch während der Kühlung, d.h. während derjenigen Phase, in der dem Be- ι hälter Wasser zugegeben wird, fort. Die sich in dieser Phase noch aufbauenden Kristalle liefern jedoch keinen wesentlichen Beitrag mehr zu der bereits zuvor erhaltenen kristallinen Menge, so daß von einer Beendigung des Kristallisationsvorganges bereits gesprochen werden kann, wenn die Dampfzufuhr unterbrochen wird und wenn das Einbringen von Wasser in den Behälter beginnt. '·

einer

Die Zugabe von Wasser erfolgt in/an sich bekannten Weise. Normalerweise wird hierfür eine Rohrleitung benutzt, mittels der eine graduelle Zugabe von Kaltwasser zu der heißen konzentrierten wässrigen Aufschlämmung möglich ist. Wahlweise oder auch zusätzlich kann das Wasser in den Druckkessel mittete einer Sprühvorrichtung eingebracht werden. In jedem Falle soll die Einbringung des Wassers in den Behälter zur Kühlung und Verdünnung der konzentrierten Aufschlämmung führen, während gleichzeitig hierdurch der innere Druck in dem Behälter durch Kondensation des Dampfes reduziert wird. Die Rate, mit der das Wasser in den Behälter einbringbar ist, läßt sich bis zu

einer maximalen Menge hin regulieren, bei der keine plötzliche Unterbrechung oder nachteilige Beeinflussung der kristallinen Masse auftreten kann. Allgemein erfolgt die Einbringung von Wasser mit einer derartigen Menge, daß während einer gegebenen Zeitdauer die Temperatur des Wassers in der Aufschlämmung unterhalb der Siedetemperatur des Wassers liegt, und zwar für den jeweils im Behälter vorliegenden Druck. Um dieses zu erreichen, ist es normalerweise erforderlich, die Aufschlämmung in irgendeiner Weise selbst zu kühlen und beispielsweise nicht nur durch die SprUhkondensation des Dampfes innerhalb des Behälters. Mögliche Techniken zur gesteuerten Abkühlung sind an sich bekannt. Eine bevorzugte Verfahrensweise besteht in der Einbringung von Wasser und zwar nur in geringen Mengen in zeitlichen Intervallen. Beispielsweise kann die Gesamtmenge des. zugegebenen Wassers in fünf gleichen Zeitabschnitten zu je einer Minute über eine Zeitdauer von insgesamt 10 Minuten zugegeben werden.

Der Druck innerhalb der Behälter wird durch die Einbringung des Wasssers in dieselben bis auf annähernd Umgebungsdruck reduziert. Der Begriff "annähernd Umgebungsdruck·· bezieht

sich hier auf einen Druck, der einen Betrag von 3,52 kg/mc (50 psig) nicht übersteigt, bzw. der vorzugsweise nicht über

2,81 kg/cm liegt. Ee hat sich herausgestellt, daß dann, wenn der Druck in dem Behälter unter diesen genannten Wert sinkt, der vorhandene Restdampf ohne weiteres in die Atmosphäre ab-

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qegeben werden kann und hierbei nur eine sehr geringe oder | kaum merkliche Unterbrechung bzw. nachteilige Beeinträchtigung der kristallinen Masse bei gleichzeitig minimalem War- !

meenergieverlust auftritt. Durch die Abgabe des Restdampfes \ an die Atmosphäre in dem genannten noch vorhandenen Restdruckbereich wird gleichzeitig eine merkliche Verkürzung dieses ι Verfahrensschrittes erreicht, ohne daß die Qualität des End- I Produktes Schaden leidet.

Das Gewichtsverhältnis der Wasser/Feststoffanteile in der verdünnten Aufschlämmung, wie sie nachfolgend aus dem Druckkessel entnommen wird, d.h. nach der Zugabe von Wasser und dem damit erreichten Kühlen, beträgt etwa 8:1 bis 25:1, vorzugsweise 12:1 bis 20:1. Die jeweiligen Konzentrationen werden entsprechend dem betreffenden Ausformungsvorgang und den folgenden Trocknungsschritten gewählt. Der Verdünnungsgrad der Hvdratmasse bestimmt besonders dann, wenn Fasermaterialien in diese eingebracht worden sind, die Fließeigenschaften derselben. Der Verdünnungsgrad ist auch von dem Betrag der Druckherabsetzung und der geforderten Kühlung während des vorausgehenden VerfahrensSchrittes abhängig, da er eine Funktion der Temperatur und damit des zugegebenen Wasseis ist.

Nach erfolgter Verdünnung der konzentrierten Aufschlämmung und Einstellung bzw. Erreichung der gewünschten Temperatur

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und des herabgesetzten Druckes wird die Aufschlämmung aus
dem Druckgefäß entnommen und in die für das Endprodukt gewünschten Formen gebracht, um abschließend getrocknet ^u
werden. Falle fasriges Material zur Verstärkung erforderlich
sein sollte, muß dieses vor dem Ausformvorgang der Mischung
zugegeben werden. Ein derartiges, das Produkt verstärkendes
Material kann zusätzlich zu irgendeinem anderen bereits in der ursprünglichen Aufschlämmung vor der Kristallisation vorliegend^Fasermaterial zugegeben werden, oder es kann allein j für die Verstärkung herangezogen werden. Fasermaterialien, die

vorteilhafterweise nach der erfolgten Kristallisation und ! nach Ausbringung der verdünnten Aufschlämmung aus dem Druck- j behälter in diese einbringbar sind, sind solche, die durch
die zuvor im Behälter auftretende Temperatur und die Druckbe- ! dingungen nachteilig beeinflußt würden. Die verdünnte Aufschlämmung des Calciumsilikathydrats und das in ihr enthaltene j Fasermaterial können nachfolgend in jede gewünschte Form ge- | bracht werden, wofür jede herkömmliche Ausformung anwendbar ^l ist, so etwa eine Kompressionsausformung, die Ausformung
durch Extrusion oder auch das Gießen von Formteilen bzw. die ' Ausformung mit Filterpressen, Abbindemaschinen und dergleichen mehr. Der in die abschließende Form gebrachte Brei wird nachfolgend getrocknet, was im einfachsten Falle durch Stehenlassen unter Umweltbedingungen erfolgen kann. Zur Verkürzung
der Trockenzeit kann selbstverständlich auch eine Erwärmung
des ausgeformten Endproduktes in trockener Atmosphäre trfolgen,

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Die Quelle für das Calciumoxid, wie es in der vorliegenden Erfindung Verwendung findet, kann irgendein gewöhnliches kalkhaltiges Material, wie etwa Kalkmergel, Ätzkalk, gelöschter Kalk, Acetylenresiduum, Carbidresiduum und dergleichen mehr sein. Das eiliziumhaltige Material kann ein natürliches oder synthetisches amorphes Silikat, Kiesel oder eine entsprechende Kieselerde enthalten oder auch Mischungen hiervon. Ein häufiges Ausgangsprodukt ist in diesem Zusammenhang ein solches, welches Quarz, Kieselerdemehl, siliziumhaltigen Sand, Ditomeaerde, verschiedene Tone, Kieselgel oder dergleichen enthält. Es können auch geringe Mengen anderer Zusätze in dem Silikat enthalten sein, wie etwa Aluminium, wobei diese Zusätze die jeweils spezielle Kristallisationsform des Calciumailikathydratee vorteilhaft beeinflussen können. Das Molverhältnis von Calciumoxid zu Silikat liegt im wesentlichen in einem Bereich von etwa 0,5:1 bis 3,0:1, und zwar in Abhängigkeit von dem jeweils speziellen gewünschten Kristalllsationshydrat. Das Molverhältnis sollte vorzugsweise in einem Verhältnis von annähernd 0,75:1 bis 2,0:1 liegen.

Das zur Verstärkung eingebrachte Fasermaterial kann sowohl ein anorganisches als auch ein organisches Material sein. Als anorganische Materialien lassen sich vorteilhaft Asbestfasern, Steinwolle oder auch Glasfasern verwenden. Als Vertreter organischen Materials sei hier die natürliche Zellulosefaser und synthetisch hergestellte Fasern, wie Kunstseide oder Nylon genannt. Fasermaterialien, die unter den Reaktionsbedingungen

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in dem Druckbehälter eicht nachteilig beeinträchtigt werden, lassen sich vor dem Kriatallisationsvorgang oder auch danach

; beimischen. Dasjenige Fasermaterial, welches jedoch bei denen

für die Kristallisation eingestellten Bedingungen verfällt oder sich anderweitig zersetzt, bzw. beschädigt wird, kann - erst nach dem Kristallisationsvorgang zugesetzt werden.

Das ausgeformte, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkt kann unmittelbar nach seiner Trocknung verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, das Produkt mit

einem Lack oder einer Farbe zu überziehen oder es anderweitig i
vor seiner Verwendung zu behandeln, weiter zu veredeln oder

; gegen bestimmte Einflüsse widerstandsfähig zu machen.

j Nachfolgend wird ein Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben: Zu 137 Gallonen Wasser, welches auf eine Temperatur von 93,3° C in einem Vormischer erhitzt worden ist, werden 43,1 kg hydrierter bzw. wasserhaltiger Kalk hinzugegeben. Dieser wird gemischt bis sich eine

j konzentrierte Aufschlämmung mit einem Wasser/Feststoffgewichtsverhältnis von 5,5:1 ergibt. Die konzentrierte Auf-

! schlämmung wurde dann in einen vorerhitzten Reaktionsbehälter gegeben, in welchem Rührarme vorhanden waren, die sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit betätigen ließen. Nachfolgend wurde der Behälter mit Dampf unter einem Druck von 165 psig (11»6 kg/cm ) beschickt und dieser Druck über eine

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Zeit von vier Stunden aufrechterhalten, wobei gleichzeitig ein konstantes Rühren der Aufschlämmung erfolgte und das Rührwerk mit 20 Umdrehungen/Minute umlief. Nach Beendigung der vier Stunden wurde die Dampfzufuhr unterbrochen und Kaltwasser mit einer Rate von 40 Gallonen/Minute in fünf Ein—Minuten-Intervallen eingegeben, wobei die Intervalle jeweils 10 Minuten auseinander lagen. Die Gesamtwasserzugabe betrug somit 200 Gallonen. Nachdem der Druck in dem Behälter auf 35 psig (2,46 Kg/cm ) abgefallen war, wurde der Druckbehälter zur freien Atmosphäre hin geöffnet. Die verdünnte Aufschlämmung war nunmehr fertig, um aus dem Behälter entnommen werden zu können und nach erfolgter Ausformung betrocknet zu werden.

Nach einem anderen Beispiel wurde das kristalline Calciumsilikathydrat zunächst, wie vorbeschrieben, hergestellt. Nachfolgend wurde der verdünnte kristalline Brei dem Druckkessel entnommen und 2,72 kg Glasfasern einer Länge von etwa über 3 mm zugegeben, sowie weitere 1,81 kg ca. 10 mm langer 1,5 denier Kunstseidefasern. Dieses Fasermaterial wurde gleichmäßig in die verdünnte Aufschlämmung eingemischt. Der so mit Fasermaterial beaufschlagte Brei war nunmehr für die Ausformung und Trocknung fertig.

Das im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellte, fasermaterialverstärkte Produkt hat eine Durchschnittsdichte,

die in einem Bereich von 11,5 bis 14,5 lbs/ft³ liegt, der _ . Zerreißmodul im *" ----

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trockenen Zuetand beträgt 7,03 kg/cm , die Druckfestigkeit, gleichfalls im trockenen Zustand gemessen, liegt in de-r Größenordnung von 12,7 kg/cm² und die Wärmeleitfähigkeit bei 371° C Durchschnittetemperatur liegt in der Größenordnung von 0,8 BTU-in/hr-ft²-°F.

Diese Werte lassen sich durchaus mit denjenigen von Asbestfaser-verstärkten Calciumsilikatmaterialien, wie sie nach den bisherigen Verfahren ermittelt werden, vergleichen bzw. sind in mancher Hinsicht den Werten nach der bekannten Verfahrensweise überlegen. Somit lassen sich erfindungsgemäß Produkte herstellen, die sehr gute und in einigen Fällen überlegene Eigenschaften für das hier zu betrachtende Calciumsilikat- ' material besitzen, und die sich insbesondere für Isolationszwecke und auch auf anderen Gebieten vorteilhrft verwenden lassen. Ein wesentlicher Fortschritt besteht jedoch inder Verkürzung des Gesamtverfahrensablaufes be-i der Herstellung derartiger Produkte, dessen Zeit sich merklich zufolge der erfindungsgemäßen Verfahrensweise herabsetzen läßt, ohne daß irgendwelche Qualitätsverluste auftreten.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zur Herstellung wasserhaltiger Kalziumsilikat-Formprodukte, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine konzentrierte wässrige Aufschlämmung aus einem siliziumhaltigen Material und einem Ausgangsmaterial des Kalziumoxids hergestellt wird, daß nachfolgend eine Erhitzung der konzentrierten Aufschlämmung in einem Druck- j behälter in einer gesättigten Dampfatmosphäre bei einem Druck von wenigstens 75 psig (5,27 kg/cm ) für eine Zeitdauer von mindestens einer halben Stunde unter Ausbildung wasserhaltiger Kalziumsilikatkristalle erfolgt, daß dann graduierte Wasser zu der konzentrierten Aufschlämmung in dem Druckbehälter, eine Verdünnung der Aufschlämmung und eine gleichzeitige allmähliche Druckverminderung des gesättigten Dampfes bis auf annähernd Umweltdruck bewirkend, zugegeben wird,, daß nachfolgend die verdünnte Aufschlämmung aus dem Druckbehälter entnommen und in die gewünschte Form gebracht und schließlich einem Trockenprozeß unterworfen wird.

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeformten Produkte zusätzlich Fasermaterialien enthalten, die der konzentrierten Aufschlämmung in dem anfänglichen Ausformungsschritt zugegeben werden.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial Asbestfasern enthält, bzw. aus diesen besteht.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgeformten Produkte zusätzliches Fasermaterial enthalten, welches in die verdünnte Aufschlämmung während eines Verfahrensstadiums eingegeben wird, das auf die Ent- ' nähme der verdünnten Aufschlämmung aus dem Behälter folgt, aber vor der Ausformung des Endproduktes liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fasermaterial aus Glasfasern besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Fasermaterial Kunstseide ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gesättigte Dampf während des Wärmebehandlungsschrittes in einem Druckbereich von 75 bis 500 psig (5,27 bis 35,2 kg/cm²) gehalten wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der gesättigte Dampf bei einem Druck von 100-250 psig (7 bis 17,6 kg/cm ) während der Dauer des Wärmebehandlungsschrittes gehalten wird.

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9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebeaufschlagung über eine Zeitdauer von 0,5 bis 20 Stunden aufrechterhalten wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung für eine Zeitdauer von 2 bis 8 Stunden durchgeführt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Aufschlämmung ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu Feststoff in einem Bereich von 3:1 bis 8:1 aufweist.

12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrierte Aufschlämmung ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu Feststoff in einem Bericht von 4:1 bis 6,5:1 besitzt.

13. Verfahren nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Aufschlämmung ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu Feststoffen in einem Bereich von 8:1 bis 25:1 hat.

14. Verfahren nach Anspruch 1 his 13, dadurch gekennzeichnet, daß die verdünnte Aufschlämmung ein Gewichtsverhältnis von Wasser zu Feststoffen in einem Bereich von 12:1 ibs 20:1 aufweist. 309850/10?6

15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis des Kalziumoxids zu Silikat-in der konzentrierten Aufschlämmung in einem Bereich von 0,5:1
bis 3,0:1 liegt.

16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Molverhältnis zwischen 0,75:1 bis 2,0:1 liegt.

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