DE2503271A1

DE2503271A1 - Schaeumbare keramische massen

Info

Publication number: DE2503271A1
Application number: DE19752503271
Authority: DE
Inventors: Jules Magder
Original assignee: PRINCETON ORGANICS
Current assignee: PRINCETON ORGANICS
Priority date: 1974-01-31
Filing date: 1975-01-28
Publication date: 1975-08-07
Also published as: GB1493016A; AU7745275A; AR205104A1; US3944425A; CA1039317A; BR7500571A; IT1029390B; FR2259799A1; JPS50109204A

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD · DipL-log. H. BERKENFELD, Palentanwälte/Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 13· Dezember 1974 vA/ Name d. Anm. Princeton Organies, Inc.

Schäumbare keramische Massen

Haltbare leichtkeramische Massen werden für feuerfeste Bau- und Halbbau-Anwendungen stark gefragt. Leichtkeramiken sind wegen ihrer Dimensionsstabilität, isolierenden Eigenschaften, Unibrennbarkeit und Beständigkeit gegenüber Korrosion und Abrieb sehr gesucht.

Leichtkeramiken werden zur Bildung einer Porosität nach einem der folgenden Verfahren hergestellt:

1. nach der Ausbrennmethode, bei welcher dem Gemisch aus den keramischen Rohmaterialien brennbare, sich verflüchtigende Teilchen zugemischt werden;

2. nach der "Firebloating"-Methode, bei welcher im keramischen Material ein Gas, wie Dampf, oder Kohlenstoff- bzw. Schwefeloxid freigesetzt wird;

3. durch Binden leichter, anorganischer Teilchen mit einer verhältnismäßig dichten, zementartigen Matrix, die aus Ton oder Siliciumdioxid besteht und Aluminiumoxid als gasbildenden Stoff enthält;

4. durch Dispergieren oder Lösen der keramischen Rohmaterialien in einer Flüssigkeit, Schäumen der Flüssigkeit und anschließendes Trocknen und Brennen des Schaumes. Bei diesem Verfandren kann ein vorgeformter Schaum mit der Dispersion oder Lösung gemischt sein; ein komprimiertes oder kondensiertes Gas kann der Dispersion bzw. Lösung einverleibt sein, das man dann expandieren läßt; oder das Gas kann auch in dem flüssigen Medium durch eine chemische Reaktion gebildet werden.

Nach einer anderen Methode des Ausbrennverfahrens erfolgt die Herstellung von isolierenden Feuersteinen aus einer Mischung von Ton, Sägemehl und Gips. Die ⁿFirebloating"-Methode dient zur Herstellung von leichten Mauersteinen oder Isolierelementen, geschäumtem Glas, porig-zelligem Perlit und porig-zelligem Schieier.

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2 b O 3 2 7 1

Bekannte Leichtkeramiken haben einige Nachteile, die hohen Herstellungskosten und eine ungenügende mechanische Festigkeit; es ist ferner schwierig, bei der Herstellung ihre Dichte zu beeinflussen. Bei gewissen bekannten Verfahren zur Herstellung von Leichtkeramiken, besonders nach der Ausbrenn- bzw. "Firebloating"-Methode, können sich größere Mengen an Schmutzstoffen aus Kohlenstoff und Schwefel bilden.

Verfahren zum Herstellen von Leichttonwaren durch Schäumen wäßriger Tondispersionen sind bekannt aus H. D₀ Foster, "Manufacture of Lightweight Products", Bull. Am. Ceram. Soc_o, 19 (12) 468-73 (1940) und C. M. Nicholson and G. A₉ Bole, »Cellulated Ceramics for the Structural Clay Products industry" Jour. Am. Ceram. Soc., 36 (4) 127-36 (1953).

Für die bekannten Verfahren zum Verschäumen von Tondispersionen werden unter anderem folgende organische Polymere bzw. oberflächenaktive Schaumstabilisatoren verwendet: Celluloseether oder -ester, Leime, Gummis, hydrolysieee-rte pflanzliche oder tierische Proteine, Amine, die große Kohlenstoffgruppen enthalten, lösliche Salze sulfonierter Kohlenwasserstoffe. Solche Schäume haben den schwerwiegenden Nachteil, daß die erzeugte Porosität verloren geht und eine progressive Schrumpfung während des Trocknens bzw. Feuerns eintritt, so daß es oft unmöglich ist, bei der industriellen Herstellung solcher Schäumen Dichten von weniger als 0,64 bis 0,80 g/cm' (40 bis 50 pounds/cubic foot) zu erzielen.

Aus der US-PS 3 737 332 ist bekannt, zur Stabilisierung von dispersonsgeschäumten Tonen fettartige Amine zu verwenden und Dichten im Bereich von 0,016 bis 0,19 g/cm³ (1 bis 12 pounds/cubic foot) zu erreichen. Die auf diese Weise hergestellten Schäume haben indes, wie festgestellt wurde, nach dem Feuern verhältnismäßig niedrige Festigkeiten und können sehr stark bersten, wenn sie nicht vor dem Feuern sorgfältig mindestens mehrere Stunden getrocknet worden sind. Abgesehen von der verhältnismäßig starken Schrumpfung nach dem Trocknen, beläuft sich die Schrumpfung solcher geschäumten Tone nach dem Feuern im allgemeinen auf 35 bis

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45 %_t so daß unter praktisch in Frage kommenden Herstellungsbedingungen außerordentlich schwierig ist, eine gleichförmige Dichte zu erzielen.

Vorliegende Erfindung betrifft neue geschäumte Keramiken der Siliciumoxid-, Aluminiumoxid- und Siliciumoxid-Aluminiumoxid-Arten, bei welchen die Porosität durch Schäumen einer wäßrigen Dispersion keramischer Materialien erzeugt ist.

Vorliegender Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, leichtkeramische Massen zu bilden, die bei Temperaturen von 871° C und mehr dimensionsstabil sind, eine außergewöhnliche Festigkeit und Beständigkeit bei Dichten unter etwa 1,68 g/cnr (105 pounds/cubic foot) haben.

Eine weitere Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Herstellung zellenförmiger Tonmaterialien, die eine einzigartige gleichförmige Porenstruktur haben, wobei der größte Teil des freien Raumes durch Poren gebildet ist, die einen mittleren Durchmesser außerhalb des Bereiches von etwa 2 bis etwa 100 Mikron haben.

Die Erfindung betrifft ferner die Aufgabe, geschäumte Formen aus Kaolin herzustellen, die eine große Grünfestigkeit besitzen und während des Trocknens nur wenig schrumpfen«

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung von geschäumten Leichttonformen, die noch im feuchten Zustand in einen Ofen schnell gebrannt werden können, ohne daß sie zerbersten oder ihre Form verlieren.

Eine weitere Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Herstellung von geschäumten Isolier-Feuerleichisbeinen, die vorwiegend eine β Anorthitstruktur haben und der A.S.T,M.-Klassifikation C155-70 für die Gruppen 16 bis 23 entsprechen.

Eine wichtige Aufgabe vorliegender Erfindung ist die Herstellung geschäumter Tonmassen, die zu leichten keramischen Matrizen gebrannt werden können, ohne daß schädliche flüchtige Stoffe auf-

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treten.

Die Erfindung betrifft ferner Verfahä?ren und Techniken zur Herstellung der neuen geschäumten keramischen Massen.

Die Erfindung betrifft ferner die Herstellung von leichten keramischen Fassonsteinen, die als Bausteine oder Blöcke oder als nichtbrennbares Kernmaterial für isolierte Platten verwendet werden können, oder aber auch für andere Zwecke verwendet werden k können, zum Beispiel für eine Außenverkleidung, A als Fliesen für Wände und Böden, zur Bildung von Zwischen- und Trennwänden, und von getäfeltem Mauerwerk.

Weitere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.

Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden durch die Herstellung einer geschäumten Tonmasse durch Mischen der folgenden Bestandteile gelöst:

BeqtandtPile Gewichtsteile je 100 Teile der

tses-cana-teiJ-e trockenen Bestandteile

Ton etwa 20 bis etwa 95

Hydraulischer Zement etwa 4 bis etwa 35

Inerter, zerkleinerter Zellschaum-Stabilisator · etwya 0,2 bis etwa 30

Wasser etwa 21 bis etwa 70

Gasbildendes Mittel ausreichende Menge, um eine End

dichte von etwa 0,16 g/cm* bis etwa 1,68 g/cm3 (10 bis etwa 105 pounds/cubic foot) zu erreichen

Die Reihenfolge der zugesetzten Bestandteile kann geändert werden, die bevorzugte Reihenfolge hängt hauptsächlich von der jeweils verwendeten Vorrichtung zum Mischen und dem jeweils verwendeten gasbildenden Mittel ab. Nach dem Zusetzen des gasbildenden Mittels und des hydraulischen Zementes wird das Mischen so schnell wie möglich durchgeführt, und die anfallende Dispersion aus der Mischzone entfernt, ehe sich eine beachtliche Menge des

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Gases gebildet hat. Die Dispersion wird dann in eine Form oder auf ein Förderband gegeben. Die Mischung läßt man dann schäumen und abbinden. Bei einer geeignet gewählten Zusammensetzung ist das Schäumen innerhalb weniger Minuten im wesentlichen beendet. Die so gebildete geschäumte Tonmasse weist eine gute frühe Grünfestigkeit auf; sie ist in etwa 15 Minuten oder weniger ausreichend hart, so daß man sie aus der Form nehmen und handhaben kann. Die grünen, geschäumten Tongegenstände können nach einem vorherigen, aber auch ohne vorheriges Trocknen gebrannt werden, um die volle keramische Reife und hohe Festigkeiten zu erzielen.

Geeignete Tone sind beispielsweise Kaolinit, Illit, Montmorillonit, feuerfeste plastische Tone, 'Ziegeltone, Feuersteintone, Schiefertone, Tonschlämme, Töpfertone, Kaoline und Bentonite. Es sei darauf hingewiesen, daß ein natürlicher Ton auch nichtcolloieL

dales, korpuskulares Lamellenmaterial, wie oben definiert, enthalten kann. Ein solches Lamellenmaterial kann als eine Verunreinigung in dem Ton, wie Talkum, Glimmer oder Pyrophylit, vorkommen; das Lamellenmaterial kann aus einer nichtcolloidalen Tonfraktion,

(Scheiicne/i) wie aufgespaltenem Kaolinit-Platelets/mit Durchmessern bestehen, die größer als etwa 1 bis 2 Mikron sind und ein Durchmesser/Stärke-Verhältnis von größer als etwa 5 ί 1 besitzen. Ein Ton,der zufällig von Natur die passende kleinere Menge eines solchen Lamellenmaterials enthält, besitzt, wie gefunden wurde, sowohl die Funktion der Tonkomponente als auch des Lamellenmaterials. Die Verwendung eines solchen Tones ohne den vorsätzlichen Zusatz eines besonderen Lamellen-Schaum-Stabilisators ist ebenfalls Gegenstand vorliegender Erfindung.
'lorpuskular:'¹ " in Teilchen auftretend "

Wenn das gewünschte Endprodukt feuerfest und isolierend sein soll, ist ein Ton verhältnismäßig hoher Reinheit bevorzugt, das heißt ein Ton, der einen niedrigen Gehalt an Eisenoxid oder anderen reduzierbaren Oxiden und organischen und alkalischen Bestandteilen enthält. Für diesen Zweck geeignete Tone sind die in Alabama, Florida, Georgia und in South Carolina gefundenen Kaoline.

rer

Vorzugsweise wird wenigstens teilweise entflockup Ton verwendet, da eine Entflockung die zur Gewinnung einer flüssigen Dispersion

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erforderliche Menge Wasser verringert und infolgedessen auch die folgende Trocknung verkürzt und auch die Brennschrumpfungen vermindert.

Ein Teil des Tones ist vorteilhafterweise vorcalciniert oder wird als pulverisiertes Ziegelmehl angewendet, um Schrumpfungen noch weiter zu verkleinern.

Der Tongehalt erfindungsgemäßer Formulierungen liegt im Bereich zwischen etwa 20 und95 Teilen; soweit nicht anders angegeben, bedeutet die Bezeichnung "Teile" in der Beschreibung "Gewichtsteile je 100 Teile trockener, unlöslicher Bestandteile". Die genaue Menge Ton hängt von der jeweiligen Anwendung und den gewünschten Eigenschaften ab. Höhere Tonmengen ergeben in der Regel zum Beispiel höhere Schrumpfungen beim Brennen, aber andererseits den Vorteil höherer Festigkeiten für die gegebene Dichte und auch niedrigere Kosten.

Die Formulierungen vorliegender Erfindung weisen etwa 4 bis 35 Teile eines hydraulischen Zementes auf; das heißt, die Formulierungen enthalten Aluminate oder Silicate alkalischer Erden oder Mischungen dieser mit Verbindungen zu zementartigen Phasen hydratisierbar sind. Beispiele sind Calciumaluminate, Calciumsilicete, Portlandzement, Schlackenzemente und Bariumaluminate. Gewisse handelsübliche, geringe Mengen Eisen enthaltende Calciumaluminate und weißer Portlandzement sind für feuerfeste Tonschäume besonders vorteilhaft, bei welchen ein niedriger Eisengehalt vorteilhaft ist.

Die Abbindegeschwindigkeit und die -F Grünfestigkeit der Tonschaummassen erhöht sich in dem Maße, wie der Gehalt der Formulierung an dem hydraulischen Zement sich erhöht. Der bevorzugte Bereich tiegt zwischen etwa 5 bis 20 Teilen an hydraulischem Zement.

Ein wichtiges Merkmal vorliegender Erfindung ist die Einverleibung eines inerten, nichtcolloidalen, (icorpuskularen^Lamellen-Schaum-Stabilisators. ^{+ in Teilchen} vorliegenden

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Der Durchmesser der Lamellenteilchen ist im Durchschnitt im allgemeinen weniger als etwa 1 mm und das Verhältnis des durchschnittlichen Teilchendurchmessers zu seiner durchschnittlichen Dicke ist größer als etwa 5:1, Solche Lamellen-Schaumstabilisatoren sind aus den US-PS 3 565 647 und 3 729 328 bekannt, Beispiele solcher Lamellenmaterialien sind blättriger Talk, Glimmer, Graphit, pulverisiertes, abgeblättertes Vermiculit, Pyrophyllit und Metallschuppen zum Beispiel von Aluminium und Bronze₆ Die verschiedenen Lamellenmaterialien haben eine verschiedene Wirksamkeit hinsichtlich der Schaumstabilisierung, Die erfindungsgemäßen Formulierungen enthalten etwa 0,2 bis 30 Teile solcher Materialien, wobei die Menge hauptsächlich von dem jeweils verwendeten Lamellenmaterial sowie der gewünschten Porengröße des Schaumes abhängt. Höhere Mengen an Lamellen-Schaumstabilisatoren erge-. ben im allgemeinen kleinere Poren; für die Zwecke vorliegender Erfindung werden als Lamellenschaumstabilisatoren Talk, Pyrophyllit und Graphit bevorzugte Die bevorzugten Mengen sind 3 bis 15 Teile Talk, 8 bis 25 Teile Pyrophyllit und 50 bis 30 Teile Graphit«,

Zur Bildung des Schaumes dient eins der bekannten chemischen Schäumungssysteme, zum Beispiel durch Mangandioxid, Kupferoxid oder Katalase katalysiertes Wasserstoffperoxid, die Kombination eines Carbonates wie Calcium- oder Magnesiumcarbonat, mit einer Säure oder einem sauren Salz, wie Schwefelsäure oder Aluminiumsulfat, die unter Bildung von Kohlenstoffdioxid reagieren, die Kombination eines Metallnitrits wie Calciumnitrit mit einem Ammoniumsalz, wie Ammoniumsulfat, das unter Freisetzen vonStickstoff reagiert. Teilchen des Aluminium- bzw_e Zinkmetalls reagieren auch unter Freisetzung von Gas in einem wäßrigen alkalischen Medium, zum Beispiel in Gegenwart von Portlandzement oder Alkali oder quaternären Ammoniumhydroxiden oder Silikaten*

Das für die Zwecke der Erfindung zur Schaumbildung bevorzugte gasbildende Mittel besteht aus der Kombination von Wasserstoffperoxid und einem Übergangsmetalloxid, wie Mangandioxid als Katalysator, Für Tonschaum-Bauprodukte werden als gasbildende Mittel katalysiertes Wasserstoffperoxid und eine Säure-Carbohat-Kombination bevorzugt,

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Die erforderliche Gesamtmenge Wasser hängt von der Menge und Art des verwendeten Tones, der Menge hydraulischen Zementes, der Art und Menge der Schaumstabilisatoren und nichtplastischen keramischen Materialien, der Streuung der Teilchengröße der Tonmaterialien, sowie davon ab, ob Entflockungsmittel angewendet werden, und ferner von der Art und Menge weiterer Zusatzstoffe. Die Menge Wasser für eine gegebene Formulierung wird so gewählt, um eine gießbare Flüssigkeit zu erzielen; diese Menge darf aber nicht so groß sein, daß der Schaum vor dem Abbinden instabil wird, die Abbindung übermäßig verzögert wird, oder Schäume mit einer zu kleinen Grünfestigkeit oder einer übermäßigen Schrumpfung anfallen. Für praktische Zwecke liegt die Gesamtmenge Wasser im Bereich von etwa 21 bis 70 Gewichtsteilen je 100 Gewichtsteilen der trockenen Bestandteile, Geringere Wassermengen werden für Formulierungen gewählt, die gröbere, Tone, beachtliche Mengen nichtplastischer Materialien oder te entfloce- Tone enthalten» Höhere Mengen Wasser kommen für Fomulierungen in Frage, die feinere Tone, Quelltone wie Montmorillonite oder nichtentflockte Tone enthalten.

In den Formulierungen können auch bis etwa 70 Teile anderer keramischer Materialien enthalten sein, welche die Se» Schäumungsre-» aktion nicht stören bzw, die physikalischen Eigenschaften der geschäumten Tone nicht nachteilig beeinflussen,, Beispiele anderer Materialien, die mit verwendet werden können, um/eine gewünschte chemische bzw«, mineralische Zusammensetzung nach dem Brennen zu erzielen, sind Aluminiumoxide, einschließlich alpha-Al^O,, blättrige Aluminiumoxide, ¥ wasserhaltige Aluminiumoxide und groß-oberflächige Aluminiumoxide, Siliciumdioxide, Zirkon, Zirkonoxid, Kalkstein, Dolomit, Talk, Olivin, Pyprophyllit, Kyanit, Mullit, roher und calcinierter Bauxit, Feldspat, Syenit, Vollastonit, Ziegelmehl, Trappfels, Flugasche, zerkleinertes Glas, Metakaolinite und Zeoliteβ

Um die Grün- bzw« Brennfestigkeit zu erhöhen, können Verstärkungsfasern, zum Beispiel aus Holz, Cellulose, Glas, Asbest, Aluminiumsilicat oder anderen organischen oder anorganischen Fasern, den Formulierungen einverleibt werden«

Es können auch wasserlösliche bzw. in Wasser dispergierbare Harze oder Polymere, insbesondere zur Erhöhung der Grünfestigkeit, zugesetzt werden, zum Beispiel Harnstoff-Formaldehyd, Polyvinylalkohol, Methyl cellulose , Polyacrylamid, Polyoxythylenglycol, Polyvinylacetat, Polyvinylpyrrolidon, Stärke und Gelatine,. Wegen der verhältnismässig hohen Kosten werden solche Harze bzw. Polymere im allgemeinen in Mengen von weniger als 5 Teilen zugesetzt.

Es können in bekannter Weise mit Vorteil auch Entflockungsmittel, Dispergierungsmittel, wässrige Verdünnungsmittel und oberflächenaktive Mittel verwendet werden. Beispiele solcher Materialien sind Natrium? und Kaliumsilicate, Polyphosphate, Lignosulfonate, Aminoxide, Alkalisalze von Fettsäuren und Alkalicarbonate.

Für gewisse Zwecke ist die Verwendung von Beschleunigern bzw. Verzögerern vorteilhaft. Solche Mittel sind für Calciumaluminate und Portlandzemente bekannt; sie wirken sich auch in dem System vorliegender Erfindung aus. Beispiele geeigneter Beschleuniger sind Lithiumsalze, CaIciumsulfathemihydrat, Portlandzement, hydratisiertes Calciumaluminat und Natriumcarbonat für Calciumaluminatzemente; und Calciumchlorid, Triäthanolamin und Calciumaluminat für Portlandzemente. Geeignete Verzögerer sind zum Beispiel Citrate, Zucker, Hydroxycarboxysäuren, Borate und Phosphate sowohl für Calciumaluminat als auch Portlandzemente.

Die erfindungsgemässen geschäumten keramischen Massen sind alle von dem Si 1iciumoxid-Aluminiumoxidtyp und haben eine solche Zusammensetzung, dass sie nach dem Brennen das empirische Äquivalent von 20 bis 85 Gew.-% Aluminiumoxid und von 15 bis 95 Gew.-% von Siliciumdioxid haben; der Gesamtgehalt von Aluminiumoxid und Siliciumdioxid ist mindestens etwa 65 Gew.-%.

Die erfindungsgemässen geschäumten Tonprodukte sind im Gegensatz zu bekannten zellförmigen geschäumten Tonen durch eine beeinflussbare und bemerkenswert gleichförmige Porenstruktur gekennzeichnet. Die Poren haben im allgemeinen eine isometrische Gestalt

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-ft*-

40

und sie sind weitgehend nicht miteinander verbunden, wobei der grössere Teil (d.h. 70%) des Porenvolumens auf Poren mit Durchmessern zurückgeht, die ausserhalb des Bereiches von etwa 2 bis 100 Mikron liegen. Die Kennzeichnung der Gestalt der Poren als isometrisch soll besagen, dass die Poren grössenmässig gleich sind, das heisst, die Poren nehmen Formen an, die", wenn auch nicht notwendigerweise sphä-

5096,3 27099

At

risch sind, doch derart sind, daß alle durch die Achse gehenden Durchmesser annähernd die gleiche Länge haben. Diese neue und eindeutige Porenstruktur, die gemäß vorliegender Erfindung erzielt wird, te ist ausschlaggebend für die überragenden Festigkeit/Dichte-Verhältnisse, die hohe Abriebfestigkeit und die bemerkenswerte Festigkeit der gesdüumten Tone gegenüber einer Beeinträchtigung der Porosität beim Trocknen und Brennen₀

Verhältnismäßig kleine Änderungen der Formulierung ermöglichen, die durchschnittliche Teilchengröße der Poren wie auch den Porenzusammenhang für jede gewünschte Dichte zu ändern, um je nach Wunsch die Eigenschaften gewisser Endprodukte zu verbessern. Für feuerfeste Isolierungen werden zum Beispiel Porendurchmesser im Bereich von 100 bis 1000 Mikron bevorzugt, um die erwünschte niedrige thermische Leitfähigkeit bei erhöhten Temperaturen zu erzielen, aber gleichzeitig gute mechanische Eigenschaften zu erhalten; andererseits werden bei geschäumten erodukten für Bauzwecke Porendurchmesser im Bereich von etwa 1000 bis 3000 Mikron sowie ein geringer Porenzusammenhang bevorzugt. Gemäß vorliegender Erfindung können die Porendurchmesser einfach erzielt und durch die Art und Menge des Lamellen-Schaumstabilisators geändert werden. Eine niedrige Poren-Zusammenhangszahl wird dadurch erzielt, daß man trockene Bestandteile klein*»erer Teilchengröße für die Formulierung verwendet, vorzugsweise feiner als etwa 60 Standard-U.S«,-Masehen (1,651 mm lichte Maschenweite) und auch dadurch, daß man kleinere Mengen von Lamellen-Schaumstabilisatoren verwendet, um so größere Porendurchmesser zu erzielen, die eine niedrige Zusammenhangszahl fördern_e

Die erfindungsgemäßen Schäume haben im allgemeinen eine lineare Trockenschrumpfung von weniger als 2 bis 3 % und häufig von weniger als 1 %» Die linearen Brennschrumpfungen sind im allgemeinen gleich den Brennschrumpfungen der entsprechenden nichtgeschäumten Formulierungen, so daß die erfindungsgemäßen Schäume ohne einen beachtenswerten Verlust der erzeugten Porosität bis zur vollen keramischen Reife gebrannt werden können. Geeignete Formulierungen vorliegender Erfindung ermöglichen einstellbare Brenndichten bis herab zu etwa 0,16 g/cm⁵ (10 lb/cu.ft_o). Erfindungsgemäße ge-P 78/1

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Die durch Brennen erzielte Dichte war 0,43 g/cm^ (27 Ib./cu.ft.) und die lineare Brennschrumpfung war 14 %. Der Schaum nahm .an Gewicht insgesamt um 19 % zwischen dem Trocknen und Brennen ab.

Bei einem anderen Versuch wurde eine gemäß Beispiel 1 hergestellte Probe eines Grünschaumes nach dem selben Schema gebrannt; das Brennen begann 2,5 Stunden nach dem Guß ohne irgendeine weitere Trocknung des Schaumes. Es ergab sich kein eindeutiger Unterschied in den Eigenschaften- des gebrannten Schaumes von denen des vorgetrockneten gebrannten Schaumes.

Der erhaltene gebrannte Tonschaum entsprach den Erfordernissen der Gruppe 23 der Isolierbrennsteine, A₀S.T₀M.-Klassifikation C155-70. Die Poren hatten eine im wesentliche sphärische Form, sie waren nur teilweise miteinander verbunden, und die Teilchenstreuung war ungewöhnlich eng. Der durchschnittliche Durchmesser der Poren war etwa 1,3 mm (1300 Mikron). Eine Röntgenstrahlendiffraktionsanalyse wies auf Mullit und Cristobalifc hin, wobei die kristallinen Phasen in den größten Anteilen vorlagen. Die kaltaxiale Festigkeit betrug 26,7 kg/cm , gemessen nach A.S.T.M. Test C93-67, im Vergleich zu 10,2 kg/cm für eine handelsübliche Gruppe 23 eines Brennisoliersteins mit einer Dichte von 0,51 g/cm .

Die Formulierungen der Beispiele 2 bis 6 wurden gemischt, geschäumt, getrocknet und - wie für das Beispiel 1 angegeben - gebrannt» Alle erhaltenen gebrannten Tonschäume waren weiß bzw. grauweiß; sie hatten ein ungewöhnlich gleichförmiges Aussehen und eine sehr enge Verteilung der Teilchengröße. Die Druckfestigkeit war unter Berücksichtigung der erzielten Dichten sehr hoch.

Gemäß den Beispielen 4, 5 und 6 wurde zur Verringerung der Brennschrumpfung Rohton durch calcinierten Ton ersetzt. Eine niedrige Brennschrumpfung ermöglicht die Herstellung von verhältnismäßig großen Einheiten,ohne daß eine beachtliche Verwerfung oder ein Bru ch e intri 11.

Für die Gasentwicklung wurde für die Beispiele I bis 6 durch Mangandioxiderz katalysiertes Wasserstoffperoxid verwendet. Der Ia-

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schäumte Feuerisoliersteine weisen auch eine lang dauernde Dimensionsstabilietät auf, wie nach dem A.S.T.M.-Test C113-68 ermittelt worden ist₀

Die Erfindung ist in den nachfolgenden Beispielen näher beschrieben.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungen der Erfindung Beispiele 1 bis 6

Ein trockener Versatz wurde durch gründliches Mischen der trockenen Bestandteile in den in Beispiel 1 der Tabelle I angegebenen Gewichtsmengen mit Hilfe eines Patterson-Kelly Zwillingsdoppelmischers und einer 3 kg Mischerbeschickung hergestellt. Die Wassermischung wurde durch Rühren der Natriumsilikatlösung und dann der Wasserstoffperoxidlösung in de» in Tabelle I angegebenen Mengen Wasser hergestellt. Der Doppelmischer hatte ein Fassungsvermögen von etwa 1,1 1.

Es wurden 10Og des trockenen Ansatzes gründlich und gleichförmig unter Anwendung eines Laboratoriumsrührers mit hoher Scherkraft in 38,3 g der Wassermischung eingerührt. Die Gesamtrührzeit betrug 20 bis 30 Sekunden. Die Dispersfon, welche die Fließeigenschaften eines entflockten Kaolin-Gußbreis hatte, wurde in eine offene Form gegossen, die eine Größe von 7,6 cm hatte und 7,6 cm tief war. Die Formulierung schäumte während etwa acht Minuten und härtete dann. Anderthalb bis zwei Stunden nach dem Guß war der Ton hart genug, so daß er ohne Bruch gehandhabt werden konnte. Der Schaum wurde aus der Form genommen und an der Luft über Nacht getrocknet. Die durch Lufttrocknung erzielte Dichte betrug 0,34 g/cnr (21 lb,/cu.ft.); die lineare Trockenschrumpfung war weniger als 1 96.

Der trockene Schaum wurde dann in einem elektrischen Muffelofen durch Erhitzen auf 1.288° C während 3,5 Stunden gebrannt und eine Stunde einer Wärmebehandlung von 1274 - 1302⁰C -eine-Stunde ausgesetzt und dann während etwa sechs Stunden abkühlen gelassen.

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mellare Schaumstabilisator war plättchenförmiger Kalk. Wenn der lamellare Schaumstabilisator in irgendeiner der Formulierungen fehlte, wurde das durch das gasbildende Mittel entwickelte Gas nicht durch die Dispersion zurückgehalten, sondern entwich, so daß der Schaum zusammenfiel.

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TABELLE

lichte

Kaolin, CVv-L

Kalziniertes Kaolin (-0,41/ mm

Maschenweite) Calciumaluminat, CA-25 Blättriger Talk Mangandioxid

Trockener Versatz, insgesamt

Natriumsilikat, Type IT 35 % wäßriges HpOp

Wasser

Wassermischung, insgesamt

Eigenschaften des Grün-Schaumes, lufttrocken, Dichte, g/ccm Trockenschrumpfung, linear %, Handhabung/Std.

Eigenschaften des gebrannten Schaums durchschnittlicher Porendurchmesser, Mikron Dichte, g/ccm Farbe

Brenn-Schrumpfung, linear %

Gewichts-Teile Beispiel

76,6 86,1 -90,9

19,1 9,6

3,8 3,8

0,5 0,5

100,0 100,0

2,2
36,1

38,3

0,368

3c

1300
0,480
weiß

15

4,8 3,8 0,5

100,0

0,5

2,2

35,6

38,3

1000 0,400 weiß

9,0

56,3

18,8

5,6

0,5

100.0

0,14 2,2 30,6

37,5

18,9

5,6

0,5

100,0

0,28 2,2 30,4

32,9 32,8

73,9

18,5

7,4

0,23 100,

2,1 25,6

27,7

0,368 0,368 0,400 0,384

5,5 3,5 So

800 0,368 hellgrau

2,3

700 1500

0,6464 0,384

weiß weiß

5,5 2,8

ro cn ο co ro

Beispiele 7 bis 12

Die in der Tabelle II aufgeführten Fomulierungen wurden gemischt, geschäumt und gebrannt, wie es im einzelnen für das Beispiel 1 angegeben ist. Alle gebrannten Tonschäume hatten ein gleichförmiges Aussehen; «*e die Streuung der Porengröße war sehr eng und die durchschnittliche Porengröße lag im Bereich von 900 bis 5000 Mikron. Die gebrannten Schäume hatten bei einer Temperatur von 1.960° C und mehr eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität; die Schäume waren weiß oder nahezu weiß.

Für die Beispiele 8 und 10 wurden verschiedene Calciumaluminate und für Beispiel 9 Portlandzement als hydraulischer Zement verwendet. Für Beispiel 11 wurde als Lamellenschaumstabilisator Graphit und für Beispiel 12 Aluminiumschuppen verwendet.

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TABELLE

II

Kaolin, CVi-L

Kalziniertes Kaolin (-0,417 mm lichte Maschenweite) (-35 Mesh)

Kalziniertes Kaolin (0,42 χ 0,105 mm lichte Maschenweite (40 χ 14O Mesh)

Calciuinaluminat, CA-25 Calciumaluminat, Refcon Portlandzement, weißer Typ I

Aluminiumoxid, Alcoa Al - 0,044 mm lichte Maschenweite (-325 Mesh)

Aluminiumoxid, Alcoa T61 - 0,295 mm lichte Maschenweite (-48 Mesh)

Plättchenartiger Talk Graphi tpulve r Aluminiums chuppen Mangandioxid

Trockener Versatz, insgesamt

Natriumsilicat, Type N Borax 35 % wäßriges HpO₂

Wasser

Wassermischung, insgesamt

Eigenschaften des gebrannten Schaumes: Durchschnittl. Porendurchmesser, Mikron Dichte, g/ccm Brennschrumpfung, linear %

25,6
3,8
0,24

Gewichts-Teile Beispiel

TO

51,2
19,2

25,6
3,8

0,24

2,2

21,8

18,8
56,3

18,8

5,6

0,5

100,0 100,0 100,0

0,10
2,2
40,0

18,8
56,3

18,8

5,6

0,5

2,2

35,3

TT

18,8
56,3

5,6 0,5

2,2

25,9

T2

19,8 59,6

18,8 19,8

0,5

100,0 100,0 100,0 0,14 0,14 0,15

2,2 27» 4

33,6 24,0 42,3 37,6 28,2 29,8

2.000 1.300" ■ .1.500 ■ 5.000 3*000

0,336 0,416 0,400 0,384 0,384 0,400

4,2 1,5 4 5 1 3,8

Beispiele 15 bis 18

Die in Tabelle III aufgeführten Formulierungen wurden gemäß Beispiel 1 gemischt, geschäumt und gebrannt. Fur die Beispiele 5, 13,· 14 und 15 wurden verschiedene Mengen des Lamellen-Schaumstabilisators verwendet, und zwar plättchenartiger Talk. Die gebrannten Schäume hatten durchschnittliche Porendurchmesser, die annähernd im umgekehrten Verhältnis zu" der Menge des angewendeten lamellaren Schäumstabilisators standen, während sich die erhaltene Dichte nicht beachtlich änderte. Es trat auch keine beachtenswerte Änderung der Brennschrumpfung ein„

Wenn man Tondiepersionen nach dem bekannten Stand der Technik schäumt, stellt man fest, daß Versuche zur Verringerung der Porengröße, zum Beispiel durch einen erhöhten Zusatz von oberflächenaktiven Mitteln, sich unterschiedslos ergaben, und oftmals, daß sich solche Schäume auf industrieller Basis praktisch nicht brennen ließen. Im Gegensatz dazu führt das Brennen erfindungsgemäß geschäumter Tone zu Schrumpfungen derselben Größenordnung wie das Brennen ungeschäumter Tonkörper von im übrigen der gleichen Formulierung»
+ grosse Brennschrumpfungen

Aus den Beispielen 16, 17 und 18 geht hervor, daß erfindungsgemäß die Dichte des gebrannten Schaums sich auf einfache Weise durch Änderung der Menge des gasbildenden Mittels, in diesem Falle katalysierten Wasserstoffperoxids, einstellen ließ. Dichten von etwa 0,240 g/cnr und noch niedriger werden ohne eine gleichlaufende übermäßige Brennschrumpfung auf einfache Weise erreicht. Geschäumte, dispergierte Tone mit einer Dichte von weniger als 0,400 g/cm waren bisher praktisch unbrauchbar, da beim Brennen die Porosität verlorenging oder eine übermäßige Schrumpfung eintrat, die eine Beeinflussung der Dichte praktisch unmöglich machte.

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TABELLE III

¹D

■Ο ro ^- Kaolin, C¥-L

Kalziniertes Kaolin (-0,417

lichte Maschenweite (-35 Mesh) Kalziumaluminat, CA-25 Plattehenartiger Talk Manganerz

^OT Trockener Versatz, insgesamt ο

Q^, Natriumsilikat, Type N Oj₁ 35 %, wäßriges H_?O_p k> Wasser

Q Wassergetnisch, insgesamt 31,7 33,5 34,1 32,9 32,9 31,7 32,8

co Eigenschaften des gebrannten ro Schaumes:

Durchschnittl. Porendurchmesser, Mikron ' 500 1.500 3.000 500 1.200 800 700
Dichte, g/cem 0,464 0,432 0,4" S 0,624 0,240 0,240 0,464
Brennschrumpfung, linear % 4,2 5,0 5-5 5_t5 4,0 . 6,0 3_t^

	14	Gewichts-Teile	15	16	17	18	5
13	38,3 38,3 19,1 3,8 0.5	39,0 39,0 19,5 2,0 0,5	37,5 37,5 18,9 5,6 0.5	37,5 37,5 18,S 5,6 0.5	36,2 36,2 18,2 9,1 0,5	37,5 37,5 18,9 5,6 0,5
36,2 36,2 18,2 9,1 0.5	100,0 0,29 2,2 31.0	100,0 0,29 2,2 31,6	100,0 0,28 1,1 31,5	100,0 0,28 3,8. 28,8	100,0 0,27 3,6 27,8	100,0 0,28 2,2 30,4
100,0 0,27 2,1 29.3

- «*-- 25C3271

Beispiel 19

Gew.-teile

Kaolin, Albion Cast 100 56,5

Calciumaluminat, Refcon 13>0 Calciumcarbonat (-0,147 mm lichte Maschenweite)

(-100 Mesh) 14,8 Pyrophyllit (0,074 mm lichte Maschenweite)

(200 Mesh) 15,7

Trockener Versatz, insgesamt 100,0

Natriumsilicat, Type N 0,43

Tetranatriumpyrophosphat 0,04

35 %, wäßriges H₉O₉ 1,6

Wasser ^ ^ 37,2

Wassermischung, insgesamt 39,3

2,5 % wäßriges MnSO^-H₂O -1,7

Die trockenen Bestandteile wurden in den vorstehend angegebenen Gewichtsmengen gemischt; die Wassermischung wurde durch Auflösen von Natriumsilicat, Tetranatriumpyrophosphat und 35 % HpO₉ in der angegebenen Menge Wasser hergestellt. Eine 2,5 % wäßrige Lösung von Mangan(II)sulfatmonohydrat wurde getrennt hergestellt. Es wurden 1.572 g Wassermischung auf 40° C erhitzt und dann schnell mit 4.000 g des trockenen Versatzes unter Anwendung eines 20-Quart-Hobart-Mischers gemischt. Nach einer Mischzeit von 45 Sekunden wurden 68 g der Sehäum-Katalysatorlösung, 2,5 % MnSO/·HpO, eingemischt. Die Dispersion wurde dann in eine offene rechteckige Form gegossen.

Nach 20 Minuten ware« die Tondispersion geschäumt und ausreichend gehärtet, so daß sie aus der Form genommen werden konnte. Der Schaum wurde dann ohne vorheriges Trocknen bei 1.316° C während insgesamt 6 Stunden, einschließlich einer Wärmebehandlung von 2 Stunden bei 1316^υ C gebrannt.

Der gebrannte Schaum hatte ein schwachbraunes a Aussehen und eine ungewöhnlich gleichförmige Porenstruktur mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 700 Mikron. Der gebrannte Schaum hatte eine Dichte von 0,448 g/cm und eine lineare Brennschrumpfung von 5,4 %o Eine Röntgenstrahlen-Diffraktionsanalyse

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ergab Anorthit als im wesentlichen vorliegende mineralogische Phase. Die empirische chemische Zusammensetzung war folgende: Al₂O₃: 38,2,· SiO₂: 44,9; TiO₂: 1,3; CaO: 14,5; MgO: 0,2; Fe₂O₃: 0,7; (Na₂O + K₂O): 0,2 und MnO: 0,02 Gew.-#. Der gebrannte Schaum entsprach in befriedigender Weise der für die Gruppe 23, Feuerisoliersteine, A.S.T.M.-Klassifikation C155-70, vorgesehenen Anforderung.

Beispiele 20 bis 23

Die in der Tabelle IV aufgeführten Schäume wurden wie folgt hergestellt. Die trockenen Ansätze einerseits wie die wäßrigen Mischungen andererseits wurden für sich hergestellt. Der trockene Versatz wurde dann mit der wäßrigen Mischung in den angegebenen Mengen unter Anwendung eines Mischers mit hoher Scherkraft 30 bis 45 Sekunden gemischt. Dann wurde Sauerstoffperoxid (35 %) unmittelbar in der Aufschlämmung etwa 15 Sekunden unter Anwendung eines Mischers mit hoher Scherkraft dispergiert. Die Mischung wurde dann sofort in eine offene Form gegossen, um sie zu schäumen und zu härten.

Die Schäume 20 bis 23 konnten je nach dem gewünschten,Ausmaß der keramischen Reife und der Feuerfestigkeit bei Temperaturen im Bereich von 1.316 bis 1.538° C gebrannt werden. Der Schaum des Beispiels 23, der nach dem Brennen 67,4 % Aluminiumoxid enthielt, war der feuerfesteste Schaum. Die gebrannten Schäume wiesen bei Temperaturen über 4τ·2 1.361° C eine ausgezeichnete Dimensionsstabilität auf; sie waren als Hochtemperaturisolierbausteine bei einer Betriebstemperatur von mehr als 1.371 C geeignet. Diese Schäume enthielten entweder Mullit oder Corund als kristalline Phase als größten Anteil. Die Schäume hatten eine wesentlich niedrigere Dichte als die im Handel vorliegenden Hochtemperaturisoliersteine, die für Temperaturen über 1.371° C vorgesehen sind.

Γ, D 9 8 3 2/ Π η )1

TABELLE

Gewi cht s-Te i1e

Kalziniertes Kaolin (-0,417 nun lichte Maschen-

weite) (-35 MeSn) Rexcon-Calciumaluminat CA -25 CaIciumaluminat Kyanit (-0,295 mm I₀Mw.) (-48 Mesh) Kalzinierter Bauxit (-0,295 mm l.Mw.) (-48 Mesh) Pyrophyllit (-0,074 mm l.Mw.) (-200 Mesh) Mangandioxiderz (-0,044 mm l.Mw.) (-325 Mesh)

Trockener Versatz, insgesamt

Natriumsilicat, Type N Organophosphorsäure als oberflächenaktives Mittel Wasser

Vie.aseππιschung, insgesamt 35 % H₂O₂

Eigenschaften des gebrannten Schaumes: Durchschnittliche Porengröße, Mikron Dichte, g/ccm Brennschrumpfung, linear %

	Beisniel	21	22	23
20	28,7	59,0	£28,7
73,0	42,7 14,2 14,2 0,2	13,6' 0 13,6 13,6 0,2	14,2 42,7 14,2 0,2
13,4 13,4 0,2	100,0	100,0	100,0
100,0	0,47 0,0022 33,4	0,45 0,0023 33,8	0,47 0,0024 33,0
0,45 0,0022 33,2	34,9	34,3	33,5
33,7	1,6	1,5	1,6
1,5	900 0,448 6,5	700 0,512 8,9	600 0,432 3,5
1.000 0,528 8,0

on CD CO

(Fortsetzung nächste Seite)

TABELLE

IV

(Fortsetzung)

Gewichts-Teile

Chemische Analyse, Gewichtsprozent Al₂O₃

TiO₂

CaO

MgO

Fe₂O₃

Na₂O + K₂O

MnO

	Beispiel	21	22	23	cn ο co ro
20	47,4	45,7	67,4
47,4	47,8	46,9	27,1
47,8	1,3	• 1,4	1,8
1,3	2,7	5,C	2,7
2,7	0,1	-	0,1
0,1	0,6	0,8	1,0
0,6	0, 2	0,2	0,2
0,2	0,1	0,1	0,1
0,1

Beispiele 24 bis 27

Bei den in Tabelle V aufgeführten Schäumen, Beispiele 24 bis 27, wurden die Tonschlämme in der Weise hergestellt, daß der Ton und andere unlösliche feste Bestandteile in Wasser, welches das Natriumsilicat und Natriumeitrat enthielt, vermischt wurden, bis eine gleichförmige Dispersion vorlag. Die Versätze entsprachen etwa 1,13 kg trockener Bestandteile. Der Ton für die Beispiele 24 und 25 wurde vor dem Einmischen in Wasser auf eine Feinheit von weniger als 0,64 mm lichte Maschenweite (40 U.S. Mesh) gemahlen. Die erhaltenen Schlämme waren stabil und konnten gegebenen- ' falls unter Rühren mindestens mehrere Tage vor dem Schäumen gelagert werden.

Zur Herstellung der Tonschäume wurde der Calciumaluminat-Zement schneiend gründlich in den Schlamm unter Anwendung eines hochtourigen Schermischers 15 bis 20 Sekunden dispergiert. Für den Versuch des Beispiels 26 wurde das Natriumhexafluosilicat ·(· (Na₂SiFg) mit dem Calciumaluminat-Zement vor der Dispergierung in der Tonaufschlämmung trocken gemischt.

Unmittelbar nach der Dispergierung des Zementes wurde Wasserstoffperoxid in der Mischung etwa 15 Sekunden unter Anwendung eines hochtourigen Schermischers dispergiert und der Schlamm wurde dann in oben offene Formen gegossen, schäumen und härten gelassen; die Schäume wurden dann aus der Form genommen, auf die gewünschte Größe zugeschnitten und bei 1.093 bis 1.149° C gebrannt.

Die gebrannten Schäume hatten eine gleichförmige Struktur, die praktisch keine verbundenen Poren aufwies; das Verhältnis der Festigkeit zur Dichte war ausgezeichnet. Die Schäume eigneten sich besonders gut zur Herstellung von gutausgsehenden, isolierenden und feuerfesten Bauteilen, insbesondere als Furniersteine, Trennwände, Moniersteine und dergleichen.

Nach dem Verfahren der Erfindung können sehr große Ansätze, bis zu mehreren "hundred pounds", geschäumt werden; es ist auch mög-

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lieh, das Mischen und Schäumen kontinuierlich mittels eines Mischers mit großer Scherwirkung durchzuführen, wie es in der US-Patentschrift 3.729.328 beschrieben ist.

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TABELLE

Gewichts-Teile

O CO (O

Schiefer-Ziegel-Ton Feinkörniger Ziegelton

Plastischer Ton (Töpferton) Siliciumdioxidmehl, -0,125 mm lichte Maschenweite

(-120 Mesh) Flugasche Blättriger Talk Mangandioxiderz, -0,0017 mm lichte Maschenweite

(-325 Mesh)

Natriumsilicat, Type N Natriumeitrat Wasser

Tonaufschlämmung, insgesamt

Lumnit-Calciumaluminät Refcon-Calciumaluminat Natriumhexafluosilicat

Zement, insgesamt

Wasserstoffperoxid (35 %) Typische Brenntemperatur ⁰C

Eigenschaften des gebrannten Schaums: Durchschnittliche Teilchengröße, Mikron Dichte g/cem Farbe

	Beispiel	25	2b	27
24	89,5'	44,8	56,9
89,5	5,0	44,7 5,0	28,4 4,7
5,0	0,5 0,75 0,025 27,5	0,5 55,0	0,5 0,71 37,9
0,5, 0,75 30.0	123,4	150,0	129,1
125,8	5,0	5,0 0,25	9,5
5,0-	5,0	5,25	9,5
5,0	0,75	0,75	0,75
0,75	1.093°	1.093°	1.149°
1.093°

700 500 150

1,088 1,056 0,880 1,056

ziegel- ziegel- ziegel- creme-

steinrot steinrot steinrot -farben

Beispiele 28 Ms 32

Die in der Tabelle VI aufgeführten Versätze 28 bis 32 wurden, wie im Beispiel 1 angegeben, gemischt und geschäumt. Die Schäume wurden bei den in der Tabelle angegebenen Temperaturen gebrannt.

Die Beispiele. 2c und 29 veranschaulichen, wie gemäß vorliegender Erfindung durch Änderung der Menge des lamellaren Schaum-Stabilisators, in diesem Falle Talk, die Porenstruktur beeinflußt werden kann, ohne t'nß g-roße .Änderungen in der Dichte eintreten. Diese Schäume sollen für strukturelle bzw. semi-strukturelle Bauteile verwendet werden, wofür eine größere durchschnittliche Porengröße bevorzugt ist. Derart größere durchschnittliehe Porengrößen führen zu einer Verringerung der Wasserabsorption und fördern dadurch die Dauerhaftigkeit der gebrannten Schäume unter periodisch abwechselndem Gefirieren und Tauen. '

Die Beispiele JO tiis 32 veranschaulichen die Anwendung von Tönen mit einem geringen Eisengehalt und anderen Materialien, um helle bi-;v*. weiße gebrannte Schäume für architektonische Anwendungen zu erhalten, bei welchen es au~ ein gutes ästhetisches Aussehen ankommt, ■"-.._■

509832/0992 BAD cbi_C!W4l

TABELLE

VI

cn ο co

co to \

CD CD PO

83,8

10,5

Schiefer-Ziegelton Georgia-Kaolin

SiIiciumdioxidmehl, -0,125 mm lichte Maschenweite (-120 Mesh)

Blättriger Talk

Pyrophyllit, -0,105 mm lichte Maschenweite (-140 Mesh)

Mangandioxiderz, -0,044 mm lichte Maschenweite (-325 Mesh)

Lumnit-Calciumaluminat Refcon-Calciumaluminat

Trockener Ansatz, insgesamt Natriumsilicat, Type N Wasser

Wassermischung, insgesamt H₂O₂ (35 %)

Typische Brenntemperatur ⁰C

Eigenschaften des gebrannten Schaums:

Durchschnittliche Teilchengröße, Mikron Dichte g/ccm 0,944

g Farbe ziegel

steinrot

100,0

1,1 41,2

42,3 0,79

Gewichts-Teile Beispiel

29

30

59,5

5,0

0,5
5,0

100,0

0,5
34,8

35,3

0,75
1.093°

39,8

39,7 10,0

0,5 10,0

100,0

0,5 29,9

30,4 0,50

/1.252°

250 1, 008 . 0,800 ziegel- gelbsteinrot braun

59,6

19,9 10,0

0,5 10,0

100,0

0,75 34,8

35,6 0,50

^r-232

250 0,864 gelbbraun

32

59,6 19,9

10,0

0,5

10,0

100,0

0,75 29,9

30,7

0,75 1.149°

1100 0,688 weiß

ro cn ο

Beispiele 55 und 54

Das Beispiel 33 der Tabelle VII veranschaulicht die Verwendung der Kombination von Aluminiumpulver und Natriumhydroxid als gasbildendes Mittel in einer Formulierung für einen Höchtemperaturisolierfeuerstein. Beispiel 34 veranschaulicht die Kombination von Calciumcarbonat und Aluminiumsulfat als gasentwickelndes Mittel. Diese Formulierungen wurden gemischt, geschäumt und wie in Beispiel 1 angegeben bei 1.316° bzw. 1₀093° C gebrannt.

TABELLE VII Ge wi ch t s- Te i Ie

55 "55"""

Georgia-Kaolin 18,9 Kalziniertes Kaolin, —4- -0,50 mm lichte Maschenweite (-35 Mesh) 56,5 Fein gekörnter Ziegelton - 88,2 Blättriger Talk 5,6 . £-,9 Aluminiumpulver 0,2 Gefälltes Calciumcarbonat - 2,0 CA-25 Calciumaluminat 18,8 Lumnit-Calciumaluminat - 4,9

Trockener Versatz, insgesamt 100,0 100,0

Natriumhydroxid 0,5 —

Aluminiumsulfat -1,5

Wasser 41,9 63,7

Wassermischung, insgesamt 42,4 65,2

Brenntemperatur ⁰C 1.316° 1.095°

Eigenschaften des gebrannten Schaumes:

Durchschnittl. Teilchengröße, Mikron 1.500 1.200

Dichte g/ccm 0,512 1,152

Patentansprüche :

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-Ing. H. BcRKENFELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen C. O Ό ό /. / I zur Eingabe vom 13. Dezember 1974 vA/ Name d. Anm. Princeton Organics, Ine, PATENTANSPRÜCHE

1. Schäumbare keramische Masse, dadurch gekennzeichnet., daß sie je 100 Gew,-teile ihrer trockenen Bestandteile enthält:

etwa 20 bis etwa 95 Teile Ton, etwa 4 bis etwa 35 Teile hydraulischen Zement,

etwa 0,2 bis etwa 30 Teile eines inerten, korpuskularen, lamellaren Schaumstabilisators,

0 bis etwa 76 Teile eines anderen inerten festen Materials,
+ in Teilchen auftretenden

2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des inerten, korpuskularen, lamellaren Schaumstabilisators in dem Ton selbst vorliegt.

3. Masse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte feste Material ein keramisches Material ist,

4_e Masse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte feste Material eine Faser ist.

5. Tonmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie- zusätzlich etwa 21 bis 70 Teile Wasser und ein gasentwickelndes Mittel enthält«

6. Tonmasse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des inerten, korpuskularen, lamelleren Schaumstabilisators in dem Ton selbst vorliegt.

7. Masse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das inerte feste Material ein keramisches Material ist.

8. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte feste Material eine Faser ist.

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9. Masse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das gasentwickelnde Mittel im wesentlichen aus Wasserstoffperoxid und einem Katalysator für dessen Zersetzung besteht,,

10. Tonmasse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemischt und geschäumt worden ist, wobei praktisch dierg—esamte Schäumvorgang zwischen dem Ende des Mischens und etwa in den folgenden zehn Minuten erfolgte.

ο Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des inerten, korpuskularen Lamellen-Schaumstabilisators in dem Ton selbst vorkommt.

12. Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte feste Material ein keramisches Material ist,

13«. Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das inerte feste Material eine Faser ist.

14. Masse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das gasentwickelnde Mittel im wesentlichen aus Wasserstoffperoxid und einem Katalysator für dessen Zersetzung besteht.

15o Eine geschäumte Tonmasse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Bildung einer starren zellenförmigen Masse gebrannt worden ist, die eine Schüttdichte im Bereich von etwa 0,16 g/cm⁵ bis etwa 1,68 g/cm⁵ (10 bis etwa 105 lbs./cu.ft,) hat«,

16. Gebranntes Erzeugnis nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des inerten, korpuslkularen, lamellaren Schaumstabilisators in dem Ton selbst vorliegt.

17» Gebranntes Tonprodukt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es auch ein weiteres keramisches Material enthält,

18. Ein gebranntes Tonprodukt nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß es auch eine Faser enthält.

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19· Feuerfeste, geschäumte, keramische Zusammensetzung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Dimensionsstabilität bei einer Höchsttemperatur ν im Bereich von etwa 1.093 bis etwa 1_O339° C, eine Schüttdichte von etwa 0,240 bis etwa 0,72 g/cm^ (15 bis etwa 45 lbs./cu.ft.),praktisch isometrisch geformte Poren und als vorwiegend kristalline Phase Anorthit aufweist,

20. Feuerfeste, geschäumte, keramische Masse nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Stabilität bei einer Höchsttemperatur im Bereich von etwa 1.260 bis etwa Ί-?6O ° C hat, Poren aufweist, die praktisch eine isometrische Form haben, und eine vorwiegend kristalline Mullitphase besitzt«,

21. Feuerfeste, geschäumte, keramische Zusammensetzung gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Stabilität bei einer maximalen Temperatur im Bereich von etwa 1.260 bis etwa 4260 ° C besitzt, ihre Poren praktisch isometrisch sind und eine vorwiegend kristalline Phase von Corund aufweist.

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