DE3632006A1

DE3632006A1 - Verbesserungen bei feuerbestaendigen dichtungsmassen

Info

Publication number: DE3632006A1
Application number: DE19863632006
Authority: DE
Inventors: Henry J Gohlke
Original assignee: Metalines Inc
Current assignee: Metalines Inc
Priority date: 1985-09-23
Filing date: 1986-09-20
Publication date: 1987-03-26
Also published as: JPS62215689A

Description

Die Erfindung betrifft allgemein feuerbeständige Dichtungsmassen.

Sowohl Natrium- als auch Kalium-Silikatverbindungen wurden bei feuerabweisenden Verwendungen eingesetzt, indem ihre feuerbeständigen glasbildenden Eigenschaften verwendet werden. Die Verbindungen wurden ebenfalls als feuerbeständige Dichtungsmassen oder ähnliche Zusammensetzungen verwendet. Aus der US-PS 40 97 385 ist ein feuerfestes Dichtungsmaterial bekannt, bei dem es sich um ein Alkalimetallsilikat handelt, welches in einer viskosen wässrigen Lösung oder einem wässrigen Gel gebildet wird, wodurch die zutreffende Verwendungskonsistenz geschaffen wird. Aus der US-PS Re 31 428 ist noch eine andere Form von mastix- oder feuerbeständiger Dichtungsmasse bekannt, welche zur Feuerschutz-Abdeckung von Kabeln innerhalb von Gebäudestrukturen verwendet wird, und welche ein thermoplastisches Harz als einen in Wasser dispergierten Binder umfaßt, wobei die Bestandteile eine charakteristische Klasse von halogenfreien organischen Harzen sind.

Aus der GB-A-20 88 400 ist eine feuerbeständige Zusammensetzung bekannt, die aus einem Alkalimetallsilikat in Vermischung mit Stärke und einem flüssigen Träger, der einen filmbildenden Binder enthält, hergestellt ist. Die Anteile dieser Verbindung können variiert werden, jedoch ist es bevorzugt, daß der flüssige Träger eine Farbe ist, um die Verwendung für eine feuerfeste Beschichtung auf Baumaterialien zu ermöglichen. Aus der GB-A-20 68 403 ist eine Zusammensetzung bekannt, die zur Herstellung einer feuerfesten Wandverkleidung verwendet wird, und die Kaolinton in relativ geringen Anteilen im Gemisch mit einem Natriumsilikat und einer Vielfalt von zusätzlichen Calciumsalzen umfaßt. Diese Zusammensetzung umfaßt ebenfalls die Zugabe von aufgeblähten Zuschlagsmaterialien und/oder Verstärkungsfasern. Diese Substanz kann sodann als eine Beschichtung oder in Laminierung mit mehr starren Strukturmaterialien zur Herstellung von Wandverkleidungen angewendet werden.

Schließlich ist es ebenfalls bekannt, eine hitzebeständige Dichtungsmasse zur abschließenden Dichtung bei sehr heißer Umgebung, wie Feuerplätzen, Kaminen und ähnlichen Plätzen herzustellen. Diese Zusammensetzung kann als ein Gemisch aus ausgefälltem wasserfreiem Siliciumdioxid (z. B. feinvermahlener Quarz) im Gemisch mit einem Lösungsmittel von 40° nach der Baum´-Skala in Form einer Natriumsilikat- Flüssigkeit und einer pigmentierenden Zugabe von Ruß hergestellt werden. Das Natriumsilikat-Lösungsmittel wird in einer Menge zugegeben, welche der Verbindung die gewünschte Dicke gibt, und Ruß wird in gleicher Weise zugegeben, um die gewünschte Pigmentierung zu verleihen. Die feuerbeständige Dichtungsmasse oder der Füllstoff werden als ein Endbearbeitungs-Vergußmaterial verwendet und trocknen glashart, und die Verbindung zeigt keine Intumeszenz in irgendeiner Stufe ihres Hitzebereiches. Die Einstellung der abschließenden Konsistenz der Zusammensetzung wird durch Zugabe eines Trockenmittels bewirkt, welches im Handel als DRYKALITE bekannt ist, ein trocken bearbeitetes Calciumcarbonat.

Die vorliegende Erfindung schafft eine verbesserte hitze- und flammenabweisende Feuerfestmasse, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie ein Gemisch aus Kaolinton mit einem flüssigen Natriumsilikat in Mengen, die eine hochviskose aushärtbare Substanz erzeugen, enthält.

Eine derartige Verbindung zeigt die gewünschten Verwendungs- und Aushärtungs-Eigenschaften, wie auch Intumeszenz in Gegenwart von starker Hitze und Flammen. Die feuerfeste Zusammensetzung kann ein thixotropes Gemisch sein aus einem teilchenförmigen Kaolinton und einem flüssigen Natriumsilikat von festgelegter Baum´-Konzentration. Die entscheidenden Bestandteile werden in Verhältnissen vermischt, daß sich eine gewünschte Konsistenz zur Verwendung als feuerbeständige Dichtungsmasse ergibt, während weiter die gewünschten Eigenschaften der Fließfähigkeit und der Aushärtungszeit bestehen bleiben.

Eine derartige Dichtungsverbindung ist besonders geeignet zum Dichten und Einbetten in und um eine flammenbeständige Arbeitsfugen-Anordnung herum und kann als eine thixotrope Verbindung ausgebildet werden, die leicht in Perlenform abgelagert werden kann, während die derartige abgelagerte Form beibehalten wird.

Die erfindungsgemäße Verbindung schafft eine Hochtemperatur- Dichtungsmasse, die in Gegenwart von starker Hitze oder Flammen intumesziert, um einen Schutzschild relativ zu dem Basis-Trägermaterial zu schaffen.

Die erfindungsgemäße feuerbeständige Dichtungsmasse besitzt eine wünschenswerte Konsistenz zur Verwendung bei der Konstruktion und Isolation von Baukomponenten, wobei sie teilweise bei der Ablagerung aushärtet, jedoch ihre Intumeszenz-Feuchtigkeit für eine bemerkenswerte Dauer beibehält.

Die Erfindung schafft ebenfalls ein wasserhaltiges Gel zur Verwendung bei der Feuerfest-Dichtung im Baubereich, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel ein viskoses Gemisch aus einem Teil flüssigem Natriumsilikat mit etwa 1 4/10 Teilen Kaolinton enthält, wobei das Gemisch die Eigenschaft des raschen Aushärtens aufweist, während es unter Hitze für eine lange Zeitdauer feuerlöschend ist.

Um die Erfindung verständlicher zu machen wird die folgende Beschreibung gegeben, die lediglich als Beispiel dient.

Die erfindungsgemäße hitze- und flammenbeständige Verbindung verwendet ein Gemisch aus einem Kaolinton und einem Lösungsmittel, welches aus einem flüssigen Natriumsilikat von ausgewählter spezifischer Dichte besteht. Die Basis- Bestandteile werden zusammengemischt oder verschnitten, um eine Zusammensetzung von gewünschter Konsistenz oder Viskosität zu bilden, während die gewünschten hitzebeständigen Eigenschaften bewahrt bleiben. Es wurde gefunden, daß ein bevorzugtes Gewichtsverhältnis an Bestandteilen ein Gemisch von 1,44 Einheiten Natriumsilikat-Lösung im Gemisch mit einer Einheit Kaolinton ist; jedoch wurde ferner ermittelt, daß eine funktionierende Zusammensetzung sich aus Mischungen innerhalb eines Bereiches von etwa 1,2 : 1 bis etwa 1,6 : 1 ergibt. Verhältnisse oberhalb oder unterhalb dieser Grenzen liegen im Bereich eines Verlustes der zutreffenden Viskosität bis zu einem Verlust der feuerabweisenden Eigenschaft.

Während es zahlreiche Kaolinton-Zusammensetzungen gibt, die im Handel erhältlich sind, umfaßt die vorliegende Zusammensetzung vorzugsweise einen Kaolinton, der einen relativ höheren Anteil an Aluminiumkomponente relativ zu der entsprechenden Siliciumdioxid-Komponente aufweist. Somit ist die bevorzugte Kaolinton-Zusammensetzung folgendermaßen:
Aluminiumoxid (Al₂O₃) - 38,9%
Siliciumdioxid (SiO₂) - 45,3%
Eisenoxid (Fe₂O₃) - 0,5%
Titanoxid (TiO₂) - 1,5%
Spurenelemente und Wasser - 13,8%

Kaolinton ist ein Porzellanton, ein weiß brennendes Aluminiumsilikat, welches einen sehr hohen Schmelzpunkt besitzt und tatsächlich die am meisten feuerabweisende von allen Tonarten ist.

Das erfindungsgemäß verwendete Lösungsmittel kann ein flüssiges Natriumsilikat von handelsüblicher Qualität mit relativ hoher spezifischer Dichte sein. Die flüssigen Natriumsilikate können aus Natriumoxid (Na₂O) und Siliciumdioxid (SiO₂) kombiniert in verschiedenen Verhältnissen und gelöst in Wasser bestehen, und durch Änderung der Mengen der Konstituenten ist ein breiter Bereich von Eigenschaften zugänglich. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, ein flüssiges Natriumsilikat mit 52° nach der Baum´- Skala als spezifischer Dichte zu verwenden. Diese Flüssigkeit besteht aus 13,9% Natriumoxid (Na₂O), 33,4% Siliciumdioxid (SiO₂) und 52,7% Wasser, wobei das Gewichtsverhältnis 2,40 beträgt.

Variationen in der spezifischen Dichte der Natriumsilikat- Lösung können ebenfalls innerhalb eines schmalen Bereiches zugelassen werden, der mit der Beibehaltung des zutreffenden Feststoffbestandteils relativ zu dem entsprechenden Kaolinton-Zusatz übereinstimmt. Somit erfordert eine Abnahme bezüglich der spezifischen Dichte der Natriumsilikat-Flüssigkeit und somit eine Abnahme im Feststoffgehalt eine geringe Abnahme im Verhältnis der Natriumsilikat-zu Kaolinton-Konstituenten, um das gleiche thixotrope Gemisch beizubehalten.

Beispiel

In einer bevorzugten Form wird die feuerbeständige Dichtungsmasse durch Vermischen der Bestandteile Kaolinton und im Handel erhältlicher flüssiger Natriumsilikat-Lösung gemäß obiger Angabe (52° Baum´) im Verhältnis von einem Teil Kaolinton zu 1,44 Teilen Natriumsilikat-Lösung hergestellt. Die Mischzeit hängt von der Ansatzgröße oder der anfänglichen Charge an Konstituenten ab; jedoch erlaubt eine Regel nach Daumenabmessung das Vermischen der Bestandteile bis das Gemisch visuell sichtbar wird, d. h. Farbe und Konsistenz einheitlich sind. Die Zusammensetzung ist dann in vollem Umfang hergestellt und zur Anwendung bereitet, und sie wird nach der derzeitigen Praxis in handelsüblichen Drucktuben abgepackt (Standard 300 Milliliter) wie auch in Behälterverpackungen größeren Volumens. Die Lebenszeit der feuerbeständigen Dichtungsmasse (shelf life) ist außerordentlich lang, sofern die luftabgeschlossene Integrität beibehalten wird.

Bei der Verwendung kann die feuerbeständige Dichtungsmasse in einer Perlen- oder Gelgestalt eingesetzt werden, womit sie physikalisch stabil ist und ihre abgelagerte Konfiguration durch ein anfängliches Härtungs- oder Aushärtungsverfahren beibehält, wobei die äußere Hülle der Zusammensetzung gegen Luft undurchdringlich wird und bei Kontakt härtet. Das Innere der Ablagerung jedoch behält die Feuchtigkeit zu einem deutlichen Ausmaß für eine sehr lange Zeitdauer, wodurch die Intumeszenz-Eigenschaft der feuerbeständigen Dichtungsmasse während der Unterwerfung gegenüber großer Hitze oder Flammen gefördert wird.

Die feuerbeständige Dichtungsmasse ist in der Lage, Temperaturen bis zu derart hohen Temperaturen von 1100°C zu widerstehen, da sie eine Reihe von physikalischen Änderungen während des Anstiegs der Wärme unterliegt. Das Kristallisationswasser in dem Verbindungsgemisch wird abgetrennt oder bei etwa 260°C freigesetzt und wird sodann bei 370°C abgezogen, um einen Kühleffekt gegenüber der Umgebung zu bewirken. Das freie Wasser trägt ebenfalls zur Intumeszenz bei oder zum Aufblasen der Verbindungsoberfläche, wodurch ein schützender Totluft-Raum oberhalb des Träger- oder Basismaterials zur Verfügung gestellt wird, und diese Schutzhülle ist wirksam bis zu und unterhalb der Verdampfungswärmen der individuellen Komponenten, d. h. etwa 1037°C. Das freie Wasser kühlt und absorbiert die Energie kontinuierlich über den gesamten Temperaturanstieg und trägt somit bei zu der Schutzfunktion bezüglich der Gesamtwärme.

Es soll verstanden werden, daß trotz des experimentell ermittelten optimalen Verhältnisses von 1,44 : 1 in dem Gemisch von Natriumsilikat zu Kaolinton ein Verhältnis von 1,2 : 1 bis 1,6 : 1 auch noch eine wirksame feuerabweisende Dichtungs- oder Dichtungsmasse ermöglicht, und für einige spezielle Verwendungen kann die Veränderung des Verhältnisses und damit der Konsistenz wünschenswert sein.

Für einige Verwendungszwecke kann es wünschenswert sein, eine Menge an Beschichtungsmaterial, welches der feuerbeständigen Dichtungsmasse zugesetzt wird, zuzugeben, um die Fähigkeit des Aufrechtstehens oder der Beibehaltung eines Kopfstückes zu verbessern. Beispielsweise können gebrochene Stücke aus korrosionsbeständiger Stahlwolle bis zu einer gewünschten Konsistenz zugegeben werden. Es können auch andere feuerabweisende Füllmaterialien in Anteilen verwendet werden, um eine erforderliche physikalische Festigkeit der feuerbeständigen Dichtungsmasse bei der Auftragung beizubehalten.

Die voranstehende Beschreibung offenbart eine Dichtungs- Zusammensetzung mit feuerbeständigen Eigenschaften. Die erfindungsgemäße feuerbeständige Dichtungsmasse liefert eine hochwirksame feuerfeste Dichtung bei Verwendung relativ wenig teurer individueller Komponenten, während sie eine größere Stabilität bei höheren Temperaturen bietet. Die Zusammensetzung zeigt wirksame Dichteeigenschaften in einer Umgebung von intensiver Hitze zu einem bemerkenswerten Ausmaß und sie besitzt eine Schutzfähigkeit aufgrund der Indumeszenz, welche bislang nicht erreichbar war.

Claims

1. Feuerbeständige Dichtungsmasse, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Gemisch aus Kaolinton mit einem flüssigen Natriumsilikat in Mengen, die eine hoch viskose aushärtbare Substanz erzeugen, enthält.

2. Dichtungsmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Natriumsilikat ein Lösungsmittel von 52° nach der Baum´-Skala ist.

3. Dichtungsmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Natriumsilikat zu 52,7% aus Wasser, 13,9% aus Natriumoxid und 33,4% aus Siliciumdioxid besteht.

4. Dichtungsmasse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestandteile von Natriumsilikat zu Kaolinton in einem Verhältnis innerhalb des Bereiches von 1,2 zu 1 bis 1,6 zu 1 vermischt sind.

5. Dichtungsmasse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Natriumsilikat zu Kaolinton 1,44 zu 1 beträgt.

6. Dichtungsmasse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des in dem Kaolinton vorhandenen Aluminiumoxids im Bereich von 34 bis 40 Gew.-% liegt.

7. Dichtungsmasse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaolinton zu 38,9% aus Aluminiumoxid und 45,3% aus Siliciumdioxid besteht.

8. Dichtungsmasse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Natriumsilikat zu 52,7% aus Wasser, 13,9% aus Natriumoxid und 33,4% aus Siliciumdioxid besteht.

9. Dichtungsmasse nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Natriumsilikat eine spezifische Dichte innerhalb des Bereiches von 49° bis 60° nach der Baum´-Skala aufweist.

10. Wasserhaltiges Gel zur Verwendung als feuerfeste Dichtung im Bauwesen, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel ein viskoses Gemisch aus einem Teil flüssigem Natriumsilikat mit etwa 1 4/10 Teilen Kaolinton enthält, wobei das Gemisch die Eigenschaft des raschen Aushärtens aufweist, während es unter Hitze für eine lange Zeitdauer feuerlöschend ist.

11. Wasserhaltiges Gel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Natriumsilikat ein Lösungsmittel von 52° nach der Baum´-Skala ist.

12. Wasserhaltiges Gel nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaolinton 38,9% Aluminiumoxid und 45,3% Siliciumdioxid aufweist.

13. Wasserhaltiges Gel nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kaolinton 38,9% Aluminiumoxid und 45,3% Siliciumdioxid aufweist.

14. Wasserhaltiges Gel nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gel ferner einen Anteil an feuerbeständigem Füllmaterial aus diskontinuierlicher Masse dispergiert durch das viskose Gemisch zur Unterstützung der Dauerhaftigkeit der Anbringung enthält.

15. Wasserhaltiges Gel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllmaterial aus zerkleinerten Stückchen von korrosionsbeständiger Stahlwolle besteht.