DE2709189A1

DE2709189A1 - Haerter fuer wasserglaskitte und verfahren zur herstellung solcher haerter

Info

Publication number: DE2709189A1
Application number: DE19772709189
Authority: DE
Inventors: Renate Ing Grad Adrian; Bernd Ing Grad Cox; Raban Von Dipl Chem Dr Schenck; Peter Dipl Chem Dr Wirtz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1977-03-03
Publication date: 1978-09-07
Also published as: GB1557139A; IT7848235A0; FR2382408A1; PT67725A; FI780700A; AU513035B2; ES467400A1; US4138261A; FI61679C; ZA781212B; AU3375578A; FI61679B; BR7801263A; SE7802155L; NO780728L; SE424071B; JPS53109558A; DK95578A; NO146286B

Description

Hoechst Aktiengesellschalt 'y 7 ft Q 1 ft Q

HOE 77/H 011

Härter für Wasserglaskitte und Verfahren zur Herstellung solcher Härter.

Die vorliegende Erfindung betrifft Härter aus kondensierten Aluminiumphosphaten, welche ein P0O5 ^: AIoO* ~ Molverhältnis von mindestens 1,5 : 1 aufweisen und die zum Einsatz in Wasserglaskittel geeignet sind.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung solcher Härter.

Wasserglaskitte werden in großem Umfang für den Säureschutz-, Chemie- und Feuerungsbau eingesetzt. Derartige Kittmassen bestehen in der Regel aus säure- bzw. hochtemperaturbeständigen Füllstoffen, wie Quarzmehl oder Schamotte, einem Alkaliwasserglas und einem härtenden Bindemittel, das durch Ausscheidung von Kieselsäuregel die Erhärtung der Kittmassen herbeiführt.

Aus der DT-PS 1 252 835 ist bekannt, kondensierte Aluminiumphosphate, die dadurch erhalten worden sind, daß man saure Aluminiumphosphate mit einem Verhältnis von P?°5 ^zu AIpO, =1,1 bis 3 einer thermischen Behandlung unterwirft, indem man sie in einer ersten Stufe bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 40O⁰C und in einer zweiten Stufe wiederum bis zur Gewichtskonstanz auf höchstens 750⁰C erwärmt, als Härter in Wasserglaskitten zu verwenden.

Gemäß der DT-OS 1 767 460 werden kondensierte Aluminiumphosphate mit einem molaren Verhältnis von Phosphorpentoxid : Aluminiumtrioxid wie 1,1 bis 3 : 1, dadurch erhalten, daß

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lösliche, kettenförmig oder ringförmig kondensierte Alkalipolyphosphate mit löslichen Aluminiumsalzen in Wasser umgesetzt und die entstandenen kondensierten Aluminiumphosphate einstufig bei Temperaturen zwischen 300-und 6OQ⁰C getempert werden,-

Kondensierte Aluminiumphosphate, die ein P₂°5 ^{: A1}2°3 " Molyerhältnis von mindestens 1,5 : 1 aufweisen, röntgenamorph sind und deren Schüttgewicht zwischen 50 und 200 g/l beträgt, werden nach der DT-PS 2 230 175 hergestellt, indem man Aluminiumorthophosphatlößungen oder -suspensionen in einem Turm durch eine Flamme hindurch versprüht, Wobei die Temperaturen im Turm -wischen 250 und 700⁰C und die der Abgase zwischen 100 und 500⁰C betragen. Gegebenenfalls wird das erhaltene Sprühprodukt anschließend getempert, wodurch die Eigenschaften der Endprodukte als schnell- oder langeamaSblndende Härter in Wasserglaskitten beeinflußt werden können.

Bekannt ist ferner aus der BT-FS 2 264 475 die Herstellung kondensierter Aluminiumphosphate, die ein P₂ ⁰ 5 ^{: A1}2°3 " Molverhältnis von mindestens 1,5 aufweisen, durch thermische Behandlung von Aluminiumorthophosphaten, indem man AluminiumorthophosphatlÖBungen oder -suspensionen in einem Turm durch Sprühtrocknung mit Heißgaeen von 250 bis 700⁰C direkt in die kondensierten Aluminiumphosphate überführt und man das Sprühprodukt gegebenenfalls anschließend tempert. Sollen diese kondensierten Aluminiumphosphate als schnellabbindende Härter in Wasserglaskitten geeignet sein, so führt nan Ale Sprühtrocknung der Lösungen oder Suspensionen bei Temperaturen zwischen 300 und 400⁰C durch. Dagegen werden zur Herstellung kondensierter Aluminiumphosphate, die als langsamabbindende Härter geeigbet sind, die Lösungen oder Suspensionen bei Temperaturen zwischen 400 und 600⁰C sprühgetrocknet.
Aluminiumphosphate, die Wasserglaßkltte in einer gewünschten

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Zeit abbinden» werden erhalten, indem man die Lösungen oder Suspensionen bei Temperaturen zwischen 300 und 400 C eprühtroclcq$£und das erhaltene Sprühprodukt anschließend tempert·

So gewinnt man kondensierte Aluminiumphosphate, welche die genannten Kitte in 10 bis 50 min. abbinden, wenn man das Sprühprodukt 10 bis 60 min. lang bei Temperaturen zwischen 400 und 600°C tempert, wobei die Temperatur um so höher gewählt wird, je langer die Abbindezeit des Härtere innerhalb der genannten Grenzen sein soll und die Tenperzelt um so kürzer gewählt wird, je kürzer die Abbindezelt des Härtere sein soll.

Alle nach dleaen oder ähnlichen bekannten Verfahren hergestellten kondensierten Aluminiumpolyphosphate eignen sich zwar im Prinzip als Härter für Wasserglaskitte, besitzen aber den Nachteil, daß sich ihr Abbindevermögen mit den sich Jeweils ergebenden Heretellungsbedingungen ändert.

Anwender von Aluminiumphosphat-Härtern verlangen jedoch von den angeoilechten Ketten gleichmäßige Härtung bei vorausbestimmbarer Verarbeitungszeit. Dies 1st jedoch mit den nach allen bisher bekannten Verfahren hergestellten Härtern nicht möglich, da - wie gefunden wurde - nach den bekannten Arbeitsweisen zwangsläufig Mischungen von Aluminiumpolyphosphaten Undefinierter und Unkontrollierbar wechselnder Zusammensetzungen entstehen. Wechselnde und nur ungenau vorhersehbare Verarbeitungszelten der mit den Härtern angemischten Kitte beschränken deren Einsatzfähigkeit und führen bei der Produktion von Aluminiumphosphat-Härtern zu nicht vermeidbaren Fehlchargen.

Diese Unzulänglichkeiten der bekannten Produkte steigerten das allgemeine Interesse an Härtern, die in gleichbleiben-

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der und vorhersehbarer Weise abbinden. Auoh Interesse an einem einfachen Verfahren derartige. zu produzieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, mit eines einfachen Verfahrens Härter herzustellen, mit denen man Kitte unterschiedlicher Verarbeitungezeit (Abbindezeit) gezielt anmischen kann, ohne da# ander© Härtereigenschaften dadurch beeinträchtigt werden.

Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß sich diese Aufgabe lösen läßt, wenn die Härter aus einer Mischung von einer Komponente A - bestehend aus einem kurzkettigen Aluminiumpolyphosphat mit einer Kettenlänge von 3 bis 6, entsprechend einem Wassergehalt von 6 bis 4 Gewichts% - mit einer Komponente B - bestehend aus einem langkettigen Aluminiumpolyphosphat mit einer Kettenlänge größer als 40, entsprechend einem Wassergehalt von kleiner als 0,5 Gewichts^ - aufgebaut sind. Härter, welche kurze Abbindezeiten der Wasserglaskitte bewirken, enthalten dabei einen hohen Anteil der Komponente A und umgekehrt Härter, die lange Abbindezeiten bewirken, einen hohen Anteil der Komponente B in der Härtermischung. Dies bedeutet, daß die Härter, zur Regulierung der Abbindezeiten der Kitte zwischen 4 und 50 min., die Komponenten A und B in einem Mengenverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 15 enthalten. In einfach und stets reproduzierbarer Weise lassen sich solche Härter herstellen, wenn man in einer ersten Verfahrensstufe, zur Herstellung der Komponente A, saure Aluminiumorthophosphatlösungen oder -Suspensionen oder Mischungen von Polyphosphorsäure und Aluminiumhydroxid mit einem PpOc : AIpO, - Molverhältnis von mindestens 1,5 : 1 bei Temperaturen zwischen 200 und 350⁰C so lange thermisch behandelt bis ein Produkt mit einer Kettenlänge von 3 bis 6, entsprechend einem Wassergehalt von 6 bis 4 GewichtsjG (Komponente A), entstanden ist.

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Dann wird zur Herstellung der Komponente B ein Teil dieses Produktes in einer zweiten Verfahrensstufe bei Temperaturen von 400 bis 600°C so lange getempert, bis ein Produkt mit einer Kettenlänge von größer als 40, entsprechend einem Wassergehalt von kleiner als 0,5 Gewichts^, entstanden ist. Anso^lleQond werden dann die Produkte der beiden Verfahrensstufen miteinander vermischt.

Werden als Auegangsprodukte Polyphosphorsöure und Aluminiumhydroxid eingesetzt, so ist es vorteilhaft, in. der ersten Verfahrene stufe diese Stoffe in einem auf- 200 bis 350⁰C erhitzten Reaktor zu mischen und zu kneten· Dabei empfiehlt es sich, diese Umsetzung in kontinuierlicher Veisa- durchzuführen.

Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Härter hergestellten Kitte besitzen bezüglich ihrer Abbindefähigkeit, Säurefestigkeit, Wasserfestigkeit usw., die gleichen Eigenschaften wie die bekannten Kitte, können aber zusätzlich in ihrer Abbinde- bzw. Erhärtungszeit gezielt verändert werden.

Es zeigte sich, daS die Abbindezeit stetig mit dem Mischungs verhätnis von kurxkettigem zu langkettigem Anteil der AIuminiutipolyphosphate variiert werden kann. Endfestigkeit und Wasserfestigkeit der Kitte ergeben sich beim Einsatz der erflndungsgenäSen Härter in mindestens der gleichen Ruhe wie bei den bekannten Härtern.

Die Möglichkeiten, Bit Ihrer Hilfe die Abbindezeiten von Kitten gesielt zu verändern, macht die erfindungsgemäßen Httrter interessant für elften erweiterten Anwendungsbereich, beispielsweise für den Eineatz in schnell abbindenden torkret! erbaren (sprltcjfählgen) Sfiurekitten, ohne Verminderung von deren Badfestigkeit.

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Insbesondere eignen sich die erfindungsgemäßen Härter zum Einsatz in solchen Wasserglaskitten, die neben 1 bis 5 Gewi chts% der Härter, 20 bis 35 Gewichts96 Alkaliwasserglas und 50 bis 80 Gewichts^ Füllstoff^wie Quarzmehl oder ähnliches _t enthalten.

Beispiel:

In einer ersten Verfahrensstufe wurde aus Aluminiumhydroxid und Polyphosphorsäure (84 Gewichts!*! P2°5^ ^{in einem} beheizten Kneter bei 250°C ein Aluminiumpolyphosphat (P2°5 ^{: A1}2°3 ~ Molverhältnis von 3) hergestellt und bei 30O⁰C so lange getempert, bis ein homogenes Produkt mit einer Kettenlänge von etwa 4, entsprechend einem Wassergehalt von 5,5 Gewichts9<>, entstanden war (kurzkettiges, saures Aluminiumpolyphosphat, Komponente A).

Anschließend wurde ein Teil des Produktes der ersten Verfahrensstufe bei 500°C so lange weiter getempert, bis ein Produkt mit einer Kettenlänge von etwa 40, entsprechend einem Wassergehalt von 0,5 Gewichts9<>, entstanden war (langkettiges Aluminiumpolyphosphat, Komponente B). Aus diesen beiden Komponenten A und B wurden Härter in verschiedenen Mengenverhältnissen zusammengemischt und 3,15 Gewichts9< > des Gemisches einem üblichen Kitt (Quarzmehl ~s 68 % und Kaliwasserglas ^ 28 %) zugesetzt.

Die gefundenen Verarbeitungszeiten in Abhängigkeit von den Mischungsverhältnissen der kurzkettigen zur langkettigen Komponente zeigt die folgende Tabelle. Die "Verarbeitungszeit¹¹ ist dabei als Erhärtungszeit des Kittes definiert. Die Shore-Härte-D (SH) nach 24 h wurde in allen Beispielen nach DIN 53505 bzw. ASTM D 1484 bestimmt.

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Tabelle

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Mengenverhältnis von kurz- kettigen : langkettigen Aluminiumpolyphosphaten	: 0	Verarbeitungs zeit Minuten	SH nach 24 h
1 :	: 1	1	45
1	: 2	4	56
1 .	: k	7	55
1	: 6	12	45
1 ;	: 8	25	45
1	: 10	31	40
1	:15	AO	55
. 1	50	61

Die angegebenen Verarbeitungszeiten sind Mittelwerte.

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Claims

Hoechst Aktiengesellschaft HOE 77/H 011 Patentansprüche:

1) Härter aus kondensierten Aluminiumphosphaten, welche ein P0O5 ^: Al₂O, - Molverhältnis von mindestens 1,5 : 1 aufweisen, für Wasserglaskitte, dadurch gekennzeichnet , daß sie aus einer Mischung von einer Komponente A - bestehend aus einem kurzkettigen Aluminiumpolyphosphat mit einer Kettenlänge von 3 bis 6, entsprechend einem Wassergehalt von 6 bis 4 Gewichts% mit einer Komponente B - bestehend aus einem lang-

' kettigen Aluminiumpolyphosphat mit einer Kettenlänge größer als 40, entsprechend einem Wassergehalt von kleiner als 0,5 Gewichts96 - aufgebaut sind, wobei Härter, welche kurze Abbindezeiten der Wasserglaskitte bewirken, einen hohen Anteil der Komponente A und umgekehrt Härter, die lange Abbindezeiten bewirken, einen hohen Anteil der Komponente B in der Härtermischung enthalten.

2) Härter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Regulierung der Abbindezeiten der Kitte zwischen 4 und 50 min. die Komponenten Aund B in einem Mengenverhältnis von 1 : 1 bis 1 : 15 enthalten.

3) Verfahren zur Herstellung von Härtern gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in einer ersten Verfahrensstufe, zur Herstellung der Komponente A, saure Aluminiumorthophosphatlösungen oder -Suspensionen oder Mischungen von Polyphosphorsäure und Aluminiumhydroxid mit einem P₂ ⁰R ^: Al₂O, - Molverhältnis von mindestens 1,5 : 1 bei Temperaturen zwischen 200 und 35O°C so lange thermisch behandelt,bis ein Produkt mit einer Kettenlänge von 3 bis 6, entsprechend einem Wassergehalt 6 bis 4 Gewichts^ (Komponente A), entstanden ist, daß man dann zur Herstellung der Komponente B, einen Teil dieses Produktes in einer zweiten Verfahrensstufe bei Temperaturen von 400 bis 600°C so lange tempert,

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ORIGINAL INSPECTED

bis ein Produkt mit einer Kettenlänge von größer als 40, entsprechend einem Wassergehalt von kleiner als 0,5 Gewichts#,entstanden ist und man die Produkte der beiden Verfahrensstufen miteinander vermischt.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in der ersten Verfahrensstufe die Polyphosphorsäure und das Aluminiumhydroxid in einem ai erhitzten Reaktor mischt und knetet.

und das Aluminiumhydroxid in einem auf 200 bis 350°C

5) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß man das Mischen und Kneten der Polyphosphorsäure mit dem Aluminiumhydroxid in kontinuierlicher Weise durchführt.

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