DE69901351T2 - Gebundenes fasermaterial - Google Patents

Gebundenes fasermaterial

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Description

  • Diese Erfindung betrifft gebundenes Fasermaterial und ist vor allem anwendbar auf Materialien, die in Kochsalzlösung lösliche mit einem Bindemittel gebundene Fasern aufweisen.
  • Feuerfeste keramische Fasern (refractory ceramic fibres - RCF) sind gut bekannte Materialien und weisen typischerweise eine aus einer Oxidschmelze geformte anorganische Alumosilikatfaser auf, die gesponnen, geblasen, gezogen oder auf andere Weise zu Fasern geformt wird. Solche RCF-Fasern werden in der Herstellung verschiedener Industrie- und Haushaltsartikel verwendet. Die typische Verwendung von RCF sind Anwendungen, wo eine Temperaturbeständigkeit von über 800ºC erforderlich ist.
  • Viele RCF-Fasern werden in Form genadelter Decken oder in Form von Fasern verwendet, bei denen die strukturelle Integrität durch Fasern bereitgestellt wird, die im Nadelungsprozess miteinander verwoben werden. (Solche Produkte sind als "Decken" bekannt). Manchmal wird ein Bindemittel verwendet, um die Fasern, nachdem sie hohen Temperaturen ausgesetzt worden sind, miteinander zu verbinden. Das Deckenmaterial kann zu zugeschnittenen Formen weiterverarbeitet oder zur Bildung von Isoliermodulen gefaltet werden.
  • RCF-Fasern werden auch in der Herstellung so genannter "konvertierter" Produkte verwendet. Konvertierte Produkte sind Materialien, bei denen die RCF weiterverarbeitet werden, um Materialien bereitzustellen, in denen die RCF entweder als Neben- oder als Hauptbestandteil vorhanden sind. Typische konvertierte Produkte enthalten die folgenden:
  • "Pappe" Im Wesentliche starre, ebene Platten, die anorganische und/oder organische Bindemittel enthalten und durch einen Nassprozess hergestellt werden (z. B. durch Dehydrierung einer Suspension aus RCF und Bindemitteln);
  • "Papier" flexibles, fasriges, isolierendes Material mit einer Dicke bis zu 6 mm, hergestellt auf Papierherstellungsmaschinen (z. B. RCF in Blattform mit einem Bindemittel);
  • "Formen" im Wesentlichen starre Formen aus keramischer Faser unter Zugabe von anorganischem und/oder organischem Bindemittel, gebrannt oder nicht gebrannt (z. B. RCF, das durch Vakuumformen zu vielfältigen Formen geformt wird);
  • "Feuerformen" in einem Vakuumformungsprozess geformte RCF zur Verwendung für Feuer im Haushalt und in der Industrie entweder als strahlende Körper oder zu dekorativen Zwecken;
  • "vergießbare Materialien" Keramikfaser mit anorganischem und/ oder organischem Bindemittel, die vergossen werden kann (z. B. RCF in Form von Zement, Beton und Mörtel);
  • "Mastix" formbares Material, das RCF mit Bindemitteln enthält und das gespachtelt, von Hand geformt oder aus einer Druckpistole dosiert werden kann und das beim Trocknen/Erwärmen aushärtet;
  • "extrudierbare Materialien" mastix-artiges Material, das zur Herstellung extrudierter Profile oder Rohre verwendet werden kann;
  • "Textilien" Keramikfaser, die mit oder ohne Zugabe von anderen Filamenten, Drähten oder Garnen gewebt worden ist (z. B. durch Textiltechniken zu Seilen, Garn, Matten und dgl. geformte RCF).
  • Bei vielen der oben genannten Anwendungen werden Bindemittel verwendet. Es gibt zwei allgemeine Klassen Bindemittel:
  • "Organische Bindemittel", die zur Verbesserung der Handhabungseigenschaften des betreffenden Produkts bei niedrigen Temperaturen dienen, die jedoch bei höheren Temperaturen ausbrennen. Organische Bindemittel beinhalten beispielsweise solche Materialien wie Stärke.
  • "Anorganische Bindemittel", die zur Verbesserung der Handhabungseigenschaften des betreffenden Produkts bei niedrigen Temperaturen wirksam sein können, die jedoch außerdem dem Produkt Integrität nach dem Einwirken hoher Temperaturen verleihen. Anorganische Bindemittel können beispielsweise solche Materialien wie kolloidale Silikamaterialien, Aluminiumoxide und Tonmaterialien enthalten.
  • Alle der oben genannten Materialien und Konzepte sind in der Branche der Hochtemperaturwerkstoffe gut bekannt.
  • Obwohl RCF äußerst nützlich sind, sind sie ein anorganisches Fasermaterial. Anorganische Fasermaterialien können entweder glasartig oder kristallin sein. Asbest ist ein anorganisches Fasermaterial, von dem eine Form maßgeblich an Erkrankungen der Atmungsorgane beteiligt ist.
  • Es ist immer noch nicht klar, welcher ursächliche Mechanismus bei einigen Asbestarten Krankheiten fördert, aber einige Forscher sind der Meinung, dass der Mechanismus mechanischer Art ist und mit der Größe in Zusammenhang steht. Asbest einer kritischen Größe kann Zellen im Körper durchbohren und so durch anhaltende und wiederholte Zellverletzungen die Gesundheit nachteilig beeinflussen. Ungeachtet, ob die Annahme dieses Mechanismus zutrifft oder nicht, haben die gesetzgebenden Behörden angeordnet, jedes anorganische Faserprodukt mit respiratorischem Anteil als gefährlich zu kategorisieren, wobei es gleichgültig ist, ob eine solche Kategorisierung durch irgendwelche Nachweise untermauert wird oder nicht. Leider gibt es für zahlreiche der Anwendungen, in denen anorganische Fasern verwendet werden, keine realistischen Ersatzmaterialien.
  • Demzufolge besteht seitens der Industrie und der Behörden ein Bedarf nach anorganischen Fasern, die (wenn überhaupt) ein so geringes Risiko wie möglich darstellen und für die objektive Gründe vorliegen, aufgrund derer sie für sicher gehalten werden können.
  • Eine Studie hat vorgeschlagen, anorganische Fasern so herzustellen, dass sie ausreichend löslich in physiologischen Fluiden sind, so dass ihre Verweilzeit im menschlichen Körper kurz ist; somit würde keine Beschädigung auftreten oder eine solche zumindest auf ein Mindestmaß begrenzt. Da das Risiko einer mit Asbest in Zusammenhang stehenden Erkrankung offenbar stark von der Dauer der Einwirkungszeit abhängt, scheint diese Idee sinnvoll. Asbest ist sehr schwer löslich.
  • In Zusammenhang mit der natürlichen Kochsalzlösung als interzellulares Fluid ist die Bedeutung der Faserlöslichkeit in Kochsalzlösung schon seit langem bekannt. Wenn Fasern in physiologischer Kochsalzlösung löslich sind, dürften diese Fasern, vorausgesetzt sie sind nicht toxisch, sicherer sein als Fasern, die nicht so gut löslich sind. Dementsprechend sind in den vergangenen Jahren eine Reihe verschiedener Fasertypen vorgeschlagen worden, die feuerfest, aber in Körperflüssigkeiten dennoch löslich sind. Solche Fasern weisen Erdalkalisilikate auf (z. B. WO87/05007, WO89/12032, WO93/15028, WO94/ 15883, WO96/02478 und WO97/49643), die in unterschiedlichem Maße in Körperflüssigkeiten löslich sind.
  • Ein Problem mit in Kochsalzlösung löslichen Fasern ist, dass sie reaktionsfähiger sind als RCF und deshalb nicht immer als direkter Ersatz für RCF verwendet werden können. Die Anmelder haben festgestellt, dass ein Aspekt dieser Reaktivität darin besteht, dass das Verhalten der Materialien bei Temperaturen über 1100ºC äußerst nachteilig durch das Vorhandensein von Aluminium in den Bindemitteln und Füllstoffen beeinflusst wird, wie sie herkömmlicherweise mit RCF verwendet werden. Die Anmelder vermuten, dass dieser nachteilige Einfluss auf ein Eutektikum zurückzuführen ist, das in der Literatur als bei ca. 1228ºC im CaO-Al&sub2;O&sub3;-MgO-SiO&sub2;-Phasenfeld vorliegend beschrieben worden ist.
  • Die Anmelder haben des Weiteren festgestellt, dass Natrium und Bor das Verhalten der Fasern über 1200ºC nachteilig beeinflussen.
  • Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung ein Verbundmaterial bereit, das gebundene Erdalkalisilikatfasern aufweist, bei dem eventuelle Bindemittel oder Füllstoffe geringe Mengen Aluminium aufweisen, so dass das Verbundmaterial weniger als 1% Aluminium in Form von Al&sub2;O&sub3; aufweist. Vorzugsweise weist das Verbundmaterial weniger als 0,5 Gew.-% Aluminium in Form von Al&sub2;O&sub3; auf. Noch stärker bevorzugt weist das Verbundmaterial weniger als 0,1 Gew.-% Aluminium in Form von Al&sub2;O&sub3; auf. Am meisten bevorzugt allerdings ist das Verbundmaterial im Wesentlichen frei von Aluminium.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal weist das Verbundmaterial weniger als 1%, vorzugsweise weniger als 0,5%, stärker bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-% Natrium in Form von Na&sub2;O auf und ist noch stärker bevorzugt im Wesentlichen frei von Natrium.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal weist das Verbundmaterial weniger als 0,5 Gew.-% Bor, vorzugsweise weniger als 0,1% Bor in Form von B&sub2;O&sub3; auf.
  • Weitere Merkmale der Erfindung werden aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung deutlich, die sich auf verschiedene Anwendungen bezieht, in denen die Erfindung verwirklicht werden kann.
    • Isolierpappe und Formen
  • Die Erfindung kann in ihrer weitest gehenden Ausprägung anhand von Tabelle 1 erläutert werden, die die Ergebnisse der Herstellung von Pappe aus Erdalkalisilikatfasern der Zusammensetzung SUPERWOOLTM612TM (lieferbar von Thermal Ceramics de France SA oder Thermal Ceramics Limited). Derartige Fasern haben eine nominelle Zusammensetzung (in Gew.-%) von 64% SiO&sub2;, 17% CaO, 13,5% MgO, 5% ZrO&sub2; und Verunreinigungen < 0,5% und sind bei Temperaturen über 1200ºC und bis zu 1250ºC einsetzbar.
  • Pappe und einige Formen werden auf herkömmliche Weise hergestellt, indem zuerst eine Suspension aus Fasern mit einem kationischen organischen Bindemittel wie Stärke und einem anionischen Bindemittel wie kolloidales Kieselgel angesetzt wird. Das kationische organische Bindemittel und das anionische anorganische Bindemittel flocken aus und binden die Fasern in einer ausgeflockten.
  • Die Suspension wird in Berührung mit Gitterformen gebracht und die Formen werden mit einem Vakuum beaufschlagt, um Gegenstände unter Vakuum entweder an der Außenseite des Gitters (positive Form) oder an der Innenseite des Gitters (negative Form) zu formen. Die Form wird so lang mit Vakuum beaufschlagt, bis sich eine hinreichende Faserdicke aufgebaut hat, wonach die Form aus der Suspension entnommen, das Vakuum aber noch einige Zeit aufrechterhalten wird, um die Entwässerung zu unterstützen. Dieser Prozess erzeugt einen nassen Rohling, der etwa 50% bis 70% Wasser enthält.
  • In diesem Stadium ist das Produkt äußerst zerbrechlich, da es die Konsistenz von nasser Pappe hat. Der nasse Rohling wird getrocknet, z. B. bei einer Temperatur von ca. 150ºC und das organische Bindemittel verleiht ihm dann eine gewisse Festigkeit bei der Handhabung. Bei der Bildung solcher Materialien werden relativ geringe Mengen anorganischer Bindemittel verwendet. Eine typische Rezeptur zur Verwendung für das Vakuumformen würde 100 kg Fasern, 25 kg kolloidales Kieselgel (eine 30%-ige Lösung, d. h. ein Trockengewicht von 7,5 kg), 6,5 kg Stärke und 1000 Gallonen (ca. 4500 l) Wasser enthalten. Bei dieser Formulierung macht das Kieselgel ca. 0,16% der Suspensionsformulierung und ca. 7% der Trockenmaterialien aus.
  • Beim erstmaligen Einbrennen durch den Endverbraucher der Form oder Pappe brennt das organische Bindemittel aus und das anorganische Bindemittel bindet die Fasern.
  • Die Rezepturen 1, 2 und 3 in Tabelle 1 wurden in der nicht kontinuierlichen Herstellung von Sonderformen getestet. Wie zu ersehen ist, schmilzt Rezeptur 1 in Tabelle 1 wegen des Vorhandenseins von Aluminium im Ton bei 1250ºC. Das Aluminium reagiert mit dem CaO, MgO und SiO&sub2; der Fasern und bildet ein eutektisches Gemisch. Obwohl Rezeptur 1 bei erhöhter Temperatur zusammenbrach, scheinen Rezepturen 2 und 3 ähnliche Ergebnisse zu erbringen. Rezepturen 4 bis 10 wurden in der kontinuierlichen Fertigung von Pappe getestet.
  • Rezeptur 4 verweist auf Tabelle 2, um den Einfluss der Aluminiumverbindungen (als Aluminiumsulfat in aufbereitetem Abwasser vorhanden) auf das Hochtemperaturverhalten zu zeigen. Dieser ist offensichtlich äußerst schädlich.
  • Rezepturen 5 und 6 zeigen den Einfluss der Zugabe von Talkum als Füllmaterial. Dies scheint den Bruchmodul und die Druckfestigkeit zu verbessern. Rezepturen 5, 7 und 8 gestatten einen Vergleich mit anderen Füllmaterialien, wobei Talkum das beste Ergebnis bringt.
  • Rezepturen 5, 9 und 10 gestatten einen Vergleich zwischen veränderlichen Mengen kolloidalen Kieselgels. Die Rezeptur 9 schneidet offenbar am besten ab. TABELLE 1 TABELLE 2
  • Die Rezepturen von Tabelle 1 resultierten in Pappen mit der in Tabelle 3 angegebenen Zusammensetzung. TABELLE 3
  • Ein typischer und nützlicher Bereich von Bestandteilen für die Herstellung von Isolierpappe und Formen durch Vakuumformen ist wie folgt (in Gew.-%):
  • Erdalkalimetallsilikatfaser 70-85%
  • Kolloidales Silikat (30 Gew.-% SiO&sub2;) 3-25%
  • Organisches Bindemittel 1-6%
  • Füllstoff 11-20%
  • und aus solchen Bestandteilen hergestellte typische und nützliche Zusammensetzungen in der fertigen Pappe sind:
  • Erdalkalimetallsilikatfaser 70-90%
  • Kolloidales Silikat (30 Gew.-% SiO&sub2;) 1-10%
  • Organisches Bindemittel 1-6%
  • Füllstoff 11-20%
  • Die obigen Beispiele haben Zusammensetzungen im Bereich:
  • Erdalkalimetallsilikatfaser 77,3-87,2%
  • Kolloidales Silikat (30 Gew.-% SiO&sub2;) 1,2-8,2%
  • Organisches Bindemittel 3,3-4,7%
  • Füllstoff 12,8-18%
  • Bei allen oben getesteten Zusammensetzungen wurde als kolloidales Kieselgel NyacolTM 1430 verwendet, das einen Natriumgehalt von ca. 0,4 Gew.-% hat. Die Menge des vorhandenen kolloidalen Kieselgelbindemittels war hinreichend niedrig (3,9- 22,8 Gew.-% des kolloidalen Kieselgels, das zu ca. 1,2- 7 Gew.-% Kieselgelbindemittel im Fertigprodukt umgesetzt wurde), so dass das Natrium im Bindemittel auf die Eigenschaften des Materials keinen nennenswerten schädlichen Einfluss hatte.
    • Papiere
  • Die gleichen Prinzipien gelten für die Herstellung von Papieren. Bei der herkömmlichen Herstellung von feuerfestem Papier wird die Suspension auf die gleiche Weise wie beim Vakuumformen hergestellt und wie bei der Papierherstellungsmaschine auf eine Drahtform vergossen.
  • Das üblicherweise verwendete Flockungsmittel ist Alaun. Die Anmelder konnten feuerfestes Faserpapier unter Verwendung von Acryllatexbindemitteln und einem organischen Flockungsmittel herstellen. Solche Papiere wurden bis 1250ºC getestet und obwohl die Fasern bei 1200ºC zusammenbrechen, bleiben sie an Ort und Stelle, wodurch eine gewisse Isolierwirkung gegeben ist. Wird dagegen Alaun als Flockungsmittel verwendet, schmilzt das Papier.
  • Eine typische Rezeptur (nach Gew.-%) für das Papier ist:
  • SUPERWOOLTM 612TM 90-95%
  • Acryllatex (PRIMAL HA8TM von Rohm & Haas) 5-10%
  • Organische Flockungsmittel < 1%
  • Geeignete organische Flockungsmittel sind die der PERCOL L SeriesTM von Allied Colloids. Hierbei handelt es sich um Produkte auf Polyacrylamidbasis. Als besonders geeignet hat sich PERCOL 230L erwiesen.
    • Feuerbetten, künstliche Kohlen und Feuerformen
  • Artikel, die Flammen direkt ausgesetzt sind, befinden sich in einer aggressiven Umgebung mit Temperaturen über 1000ºC und sind Verbrennungsprodukten ausgesetzt. Die Verwendung herkömmlicher Bindemittel mit Erdalkalisilikatfasern (SUPERWOOLTM 612TM) führte zu Rissbildung der Formen. Die Anmelder testeten eine Reihe Zusammensetzungen, indem sie Teile unter Verwendung verschiedener kolloidaler Kieselgelbindemittel in jeweils gleicher Menge (ca. 6 Gew.-%) herstellten. Diese Teile wurden eine Stunde lang auf 1000ºC gehalten und hinsichtlich Rissbildung, Zerreibbarkeit und Härte (Shore 'o') bewertet. Die Ergebnisse dieser Tests sind in nachstehender Tabelle 4 aufgeführt. TABELLE 4
  • Daraus wurde abgeleitet, dass:
  • a) alkalische pH-Werte zu rissigen Teilen gehörten und auf eine schlechte Temperaturwechselbeständigkeit schließen lassen konnten; und
  • b) eine Verringerung des Na&sub2;O-Gehalts anscheinend mit der Zerreibbarkeit des Produkts in Zusammenhang steht.
  • Demzufolge und angesichts der sich erhärtenden Beobachtung, dass sich Aluminium, Natrium und Bor nachteilig auf das Hochtemperaturverhalten von Erdalkalisilikatfasern auswirken, forderten die Anmelder ihre Lieferanten von Kolloiden (Univar, Croydon, England - Vertragshändler für Akzo Nobel) auf, kolloidales Kieselgel zu liefern, das folgenden Anforderungen entspricht, die normalerweise bei handelsüblichen Produkten nicht verlangt werden:
  • a) Das kolloidale Kieselgel sollte einen leicht sauren bis in etwa neutralen pH-Wert vorzugsweise im Bereich von 6,5 bis 7,5 haben.
  • b) Der Natriumkarbonatanteil des kolloidalen Kieselgels sollte niedrig vorzugsweise unter 0,1 Gew.-% liegen.
  • c) Im Kieselgel sollten keine nennenswerten Mengen Aluminium vorhanden sein.
  • Ein vorläufiges experimentelles Produkt wurde unter der Bezeichnung Bindzil 30/220LPN geliefert und enthielt 30 Gew.-% Kieselgel, hatte einen pH-Wert von 7,0 und enthielt 0,08 Gew.- % Na&sub2;O. Der gleiche Versuch wie oben wurde mit diesem Kieselgel wiederholt und es wurde ein Produkt hergestellt, das keine Risse aufwies und bei einer Shore 'o'-Härte von 50 fasrig blieb. Es wurden weitere Prüflinge hergestellt, die einer 250 Stunden dauernden Wechselprüfung (unter einer, jeweils zwei Stunden ein- und zwei Stunden ausgeschalteten Gasflamme) unterzogen wurden und diese Prüfung bestanden.
  • Die vorläufigen technischen Daten der typischen kolloidalen Kieselgele, die zur Erzielung dieser Ergebnisse verwendbar sind, lauten: TABELLE 5
  • Derartige Kieselgele sind von Akzo Nobel unter der Bezeichnung Bindzil 30/220LPN oder unter dem Namen THERMSOLTM erhältlich.
  • Ein typisches Gemisch zur Verwendung bei der Herstellung von Feuerformen weist Folgendes auf:
    • TABELLE 6
  • Faser (z. B. SUPERWOOL 612TM) 60 Gew.-Teile
  • Kolloidales Kieselgel (z. B. THERMSOLTM = Bindzil 30/220LPN [30 Gew.-% SiO&sub2;]) 12-14 Gew.-Teile
  • Stärke (z. B. PLV, erhältlich von Avebe, Niederlande) 2,5 Gew.-Teile
  • Die zur Bildung der Suspension verwendete Wassermenge variiert entsprechend der Anwendung, kann aber beispielsweise im Bereich von 2700-4500 l (600-1000 Gallonen) liegen. Die Fasern entsprechen typischerweise ca. 0,5-4 Gew.-% der Fasern in Wasser. Nicht alle Bestandteile werden in einem im Vakuum geformten Produkt aus diesem Gemisch enthalten sein, aber typischerweise führt ein solches Gemisch zu einem Produkt, das ca. 6 Gew.-% kolliodales Kieselgel, 3,5-5% Stärke und als Rest Fasern enthält. Der zulässige Bereich für kolloidales Kieselgel liegt normalerweise zwischen etwa 4% bis etwa 9 Gew.-% des Fertigprodukts,
  • Alternative Zusammensetzungen ausschließlich organischer Bindemittel (geeignet für Hochtemperaturanwendungen wie Kocherringe) können beispielsweise aus den nachstehenden Suspensionszusammensetzungen 1 und 2 hergestellt werden: TABELLE 7
  • "Siebwasser" ist der branchenübliche Begriff für ein Gemisch aus Wasser und kolloidalem Kieselgel. Derartige Zusammensetzungen von Suspensionen führen zu Produkten mit 15-30 Gew.-% Kieselgel, wobei der Rest aus Fasern besteht.
  • Typische Ring-Suspensionszusammensetzungen in Gewichtsteilen sind:
    • Ring-Suspensionszusammensetzung 1
  • THERMSOL kolloidales Kieselgel 355
  • Faser (SUPERWOOLTM 612) 3-5
  • Frischwasser 95
    • Ring-Suspensionszusammensetzung 2
  • LEVASIL 200-A-40 kolloidales Kieselgel 750
  • Faser (gesponnene und zerkleinerte SUPERWOOLTM 612) 30
  • Frischwasser 250
  • LEVASIL 200-A-40 unterscheidet sich von dem in der obigen Tabelle 4 aufgeführten LEVASIL 200-A-30 darin, dass bezogen auf die vorhandene Menge Kieselgel der Anteil von Natrium in LEVASIL 200-A-40 niedriger ist. Von größter Bedeutung ist außerdem, dass LEVASIL 200-A-30 aluminatmodifiziert ist, während bei LEVASIL 200-A-40 Tonerde vermieden wird. LEVASIL 200- A-40 hat folgende Eigenschaften:
  • Kieselgelanteil (Gew.-%) 40-41,5
  • Na&sub2;O-Anteil (Gew.-%) 0,16-0,24
  • Spezifische Oberfläche (m²/g) 180-220
  • pH 8,5-9,5
  • Die Anmelder stellen keine nachteiligen Einflüsse bei der Kocherringproduktion oder im Betriebsverhalten bei Verwendung von LEVASIL 200-A-40 fest. Geeignete Suspensionszusammensetzungen für Ringe unter Verwendung von 40% kolloidalem Kieselgel sind:
    • TABELLE 8 Komponente
  • "Siebwasser"-Komponente 40% kolloidales Kieselgel mit niedrigem Natriumgehalt und einem pH unter 10 der 65-100 Vol.-% Feststoff mit 35%-0 Vol.-% Leitungswasser
  • Erdalkalisilikatfasern, z. B. zerkleinerte gesponnene Faser 2-3 Gew.-% Feststoffe zu Siebwasserkomponente
  • Die oben unter der Überschrift "Feuerbetten, künstliche Kohlen und Feuerformen" beschriebenen Materialien (siehe Tabelle 6) können auch für weiter gefasste Anwendungen wie Pappen und Formen verwendet werden.
  • Eine typische Zusammensetzung zur Ausformung von Pappen und Formen ist, ausgedrückt in Gewichtsteilen:
  • Stärke (Solvitose PLV) 4,8
  • THERMSOL kolloidales Kieselgel 32
  • Faser (SUPERWOOLTM 612) 80
  • Im Allgemeinen sollte der Faseranteil vorzugsweise zwischen 0,5 und 5% des Gewichts des Wassers betragen. Die Wahl bestimmter Zusammensetzungen für eine weite Vielfalt von Anwendungen, in denen solche gebundenen Fasermaterialien verwendet werden, erfolgt auf der Basis von Experimenten.
  • Aus den obigen Ergebnissen ist ersichtlich, dass dann wenn die Menge des verwendeten Bindemittels groß ist, der Anteil von Natrium im Bindemittel am besten niedrig gehalten wird. Ähnliche Überlegungen treffen auch auf Bor zu. Es ist zu beachten, dass manche kolloidalen Kieselgele Aluminium in Form von Gegenionen enthalten, und derartige kolloidalen Kieselgele sind zu vermeiden.

Claims (25)

1. Verbundmaterial mit kolloidalen kieselgelgebundenen Erdalkalisilikatfasern, bei dem eventuelle Bindemittel oder Füllstoffe geringe Mengen Aluminium enthalten, so dass das Verbundmaterial weniger als 1 Gew.-% Aluminium in Form von Al&sub2;O&sub3; enthält.
2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, welches weniger als 0,5 Gew.-% Aluminium in Form von Al&sub2;O&sub3; enthält.
3. Verbundmaterial nach Anspruch 2, welches weniger als 0,1 Gew.-% Aluminium in Form von Al&sub2;O&sub3; enthält.
4. Verbundmaterial nach Anspruch 1, welches im Wesentlichen frei von Aluminium ist.
5. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, das weniger als 1 Gew.-% Natrium in Form von Na&sub2;O enthält.
6. Verbundmaterial nach Anspruch 5, das weniger als 0,5 Gew.-% Natrium in Form von Na&sub2;O enthält.
7. Verbundmaterial nach Anspruch 6, das weniger als 0,1 Gew.-% Natrium in Form von Na&sub2;O enthält.
8. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches im Wesentlichen frei von Natrium ist.
9. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, welches weniger als 0,5 Gew.-% Bor in Form von B&sub2;O&sub3; enthält.
10. Verbundmaterial nach Anspruch 9, welches weniger als 0,1 Gew.-% Bor Form von B&sub2;O&sub3; enthält.
11. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Erdalkalisilikatfaser selbst ohne übermäßige Schrumpfung bei Temperaturen über 1200ºC verwendet werden kann.
12. Verbundmaterial nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material durch Formen im Vakuum aus einer Suspension mit folgenden Bestandteilen (in Gew.-%) erhalten werden kann:
Erdalkalisilikatfaser 70-85%
Kolloidales Kieselgel (30 Gew.-% SiO&sub2;) 3-25%
Organisches Bindemittel 1-6%
Füllstoff 11-20%
13. Verbundmaterial nach Anspruch 12 mit:
Erdalkalisilikatfaser 70-90%
Kolloidales Kieselgel (30 Gew.-% SiO&sub2;) 1-10%
Organisches Bindemittel 1-6% Füllstoff 11-20%
14. Verbundmaterial nach Anspruch 13 mit:
Erdalkalisilikatfaser 77,3-87,2%
Kolloidales Kieselgel
(30 Gew.-% SiO&sub2;) 1,2-8,2%
Organisches Bindemittel 3,3-4,7%
Füllstoff 12,8-18%
15. Verbund- Papier, das Folgendes enthält:
Erdalkalisilikatfaser 90-95%
Organisches Bindemittel 5-10%
Organisches Flockungsmittel < 1%
16. Verbund-Papier nach Anspruch 15, bei dem das organische Bindemittel ein Acryllatex ist.
17. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem das Material ein Material ist, das durch Vakuumformen aus einer Suspension erhalten werden kann, die folgende Bestandteile aufweist:
Erdalkalisilikatfaser 60 Gewichtsteile
Kolloidales Kieselgel (30 Gew.-% SiO&sub2;) 12-14 Gewichtsteile
Stärke 2,5 Gewichtsteile,
und bei dem das kolloidale Siliziumdixid einen pH-Wert unter 8 hat.
18. Verbundmaterial mit 4-12 Gew.-% kolloidalem Kieselgel, 3-6,5% Stärke, Rest auf 100% Erdalkalisilikatfasern.
19. Verbundmaterial nach Anspruch 18 mit 4-9 Gew.-% kolloidalem Kieselgel, 3,5-5% Stärke, Rest auf 100% Erdalkalisilikatfasern.
20. Verbundmaterial nach Anspruch 18 mit ca. 6% kolloidalem Kieselgel.
21. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Material durch Vakuumformen aus den folgenden Bestandteilen erhalten werden kann:
"Siebwasser"-Komponente 30% kolloidales Kieselgel der 50- 80 Vol.-% Feststoff mit 20-50 Vol.- % Leitungswasser
Erdalkalisilikatfasern 0,5-4 Gew.-% Feststoffe zu Siebwasserkomponente
und bei dem das kolloidale Kieselgel einen pH-Wert unter 8 hat.
22. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Material durch Vakuumformen aus den folgenden Bestandteilen erhalten werden kann:
"Siebwasser"-Komponente 30% kolloidales Kieselgel der 90- 100 Vol.-% Feststoff mit 10-0 Vol.- % Leitungswasser
Erdalkalisilikatfasern 2-3 Gew.-% Feststoffe zu Siebwasserkomponente
und bei dem das kolloidale Kieselgel einen pH-Wert unter 8 hat.
23. Verbundmaterial nach Anspruch 21 oder Anspruch 22, das 15-30 Gew.-% kolloidales Kieselgel enthält; Rest Fasern.
24. Verbundmaterial nach Anspruch 17, bei dem die Fasern in Mengen vorhanden sind, die 0,5-5 Gew.-% Wasser in der Suspension enthalten.
25. Verbundmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Material durch Vakuumformen aus den folgenden Bestandteilen erhalten werden kann:
"Siebwasser"-Komponente 40% kolloidales Kieselgel mit niedrigem Natriumgehalt und einem pH < 10 der 65-100 Vol.- % Feststoff mit 35%-0 Vol.-% Leitungswasser
Erdalkalisilikatfasern 2-3 Gew.-% Feststoffe zu Siebwasserkomponente.
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