DE897827C - Loesliches Silikatbindemittel - Google Patents

Description

• Lösliches Silikatbindemittel Die Erfindung betrifft wasserlösliche Bindemittel für die Verwendung mit körnigen Platten oder tafelförmigen Stoffen aus Alkalisilikat und Trinatriumphosphat sowie ein feuerfestes Material für Ofenauskleidungen u. dgl. aus einem körnigen feuerfesten Material, das mit diesen Bindemitteln verbunden ist, und schließlich geschichtetes Material aus einzelnen Blättern, Lagen oder Schichten, die mit diesen Bindemitteln verklebt sind.
• Natriumsilikat wird sowohl im trockenen als auch im nassen Zustand bereits lange als Bindemittel für die verschiedensten Stoffe verwendet, wie z. B. für Schleif-und Poliermittel, hitzebeständige Zemente, Asbestzemente, Mörtel für säurefeste Ausmauerungen, sowie als Klebmittel für Asbestpapier, Holzverbindungen, Sperrholz, Faserplatten, Wellpappe und Schichtplatten. Bei geeigneter Anwendung wird insbesondere nach dem Trocknen eine mäßig feste Bindung erzielt und damit verbundene körnige Materialien haben gewöhnlich gute Zug- und Bruchfestigkeit. Feuerfeste Materialien, die mit Natriumsilikat gebunden wurden, verlieren viel von ihrer Festigkeit, wenn sie auf Rotglut oder darüber erhitzt werden.
• Gemäß der Erfindung werden die bindenden Eigenschaften von Natriumsilikat und anderen löslichen Silikaten verbessert, insbesondere wird die Festigkeit erhöht oder die Bindemittelmenge läßt sich verringern. Weiterhin wird die Hitzebeständigkeit feuerfester Materialien unter Beibehaltung der Festigkeit bei hohen Temperaturen erhöht.
• Wegen seiner Billigkeit ist das Natriumsilikat das als Bindemittel gebräuchlichste lösliche Silikat; es lassen sich aber auch andere lösliche Silikate verwenden; meist sind sie aber für industrielle Anwendungen zu teuer. Kaliumsilikat wird z. B. für Lichtbogenkohlen wegen des unterschiedlichen Charakters der erzeugten Flamme verwendet.
• Gemäß der Erfindung wird Trinatriumphosphat in Verbindung mit einem löslichen Silikat als Bindemittel für körnige oder andere Stoffe verwendet. Wird das Trialkaliphosphat trocken angewendet, so wird es gepulvert und mit dem zu verbindenden Material und einem trockenen löslichen Silikat gemischt. Es braucht dann nur noch Wasser zugegeben zu werden. Das Trialkaliphosphat kann aber auch in einem löslichen Silikat gelöst werden. Das zuletzt genannte Verfahren wird angewendet, wenn die Kombination lösliches Silikat-Trialkahphosphat als Klebmittel, beispielsweise bei der Herstellung von Schichtstoffen, verwendet wird. Zum Verbinden von feuerfesten Stoffen und anderem körnigem Material werden ge-. wöhnlich nach beiden Verfahren gleich gute- Ergebnisse erzielt.
• Unter Verwendung eines solchen Binders ist die Festigkeit des gebundenen Materials viel größer als wenn das lösliche Silikat allein verwendet wird, und hitzebeständige Materialien behalten einen großen Teil ihrer Festigkeit auch wenn sie erhitzt werden und sind damit den allein mit Natriumsilikat gebundenen Materialien überlegen. Gegebenenfalls kann auf Grund dieser hohen Festigkeit die Menge des angewendeten Bindemittels verringert werden. Gleichzeitig wird die Hitzebeständigkeit unter Verminderung der Kosten erhöht, da die Verminderung der angewendeten Natriumsilikatmenge in feuerfesten Stoffen gewöhnlich eine Erhöhung der Feuerfestigkeit der gebundenen Materialien bewirkt.
• Trialkahphosphat wirkt nicht für sich als Bindemittel, sondern erst wenn es zusammen mit löslichen Silikaten verwendet wird. Es ist nicht erforderlich, ein besonderes Verhältnis zwischen den beiden Stoffen einzuhalten; das Verhältnis vonTrialkaliphosphat zum abzubindenden Material ist dagegen im allgemeinen wichtiger. Das Verhältnis von Trialkaliphosphat zu hitzebeständigem Material oder anderem zu verbindenden Material beträgt gewöhnlich 1%, kann aber im Rahmen der Erfindungsweitgehend variiert werden. Die folgenden Beispiele veranschaulichen das Verhältnis von Trialkaliphosphat zu löslichem Silikat, aber es sei bemerkt, daß eine Erhöhung der Menge an löslichem Silikat gewöhnlich nicht gleichzeitig eine Erhöhung des Trialkaliphosphatzusatzes erfordert. In der Praxis hängt die Menge des anzuwendenden Trialkaliphosphates, ebenso wie die des Silikates, im gegebenen Falle von der angestrebten Festigkeit und Feuerbeständigkeit und anderen, insbesondere auch wirtschaftlichen Faktoren ab, wie aus den Beispielen hervorgeht. Trinatriumphosphat wird bevorzugt, da es verhältnismäßig billig ist, wünschenswerte physikalische Eigenschaften hat und ausgezeichnete Ergebnisse liefert.
• Praktisch läßt sich die Erfindung in größtem Umfang anwenden. Tatsächlich erscheint es so, als ob der Zusatz von Trialkaliphosphat stets eine lösliche Silikatbindung verbessert, wenn nicht durch Abänderung oder Reaktion die Menge des Trialkaliphosphates z. B. durch Reaktion vermindert oder entfernt wird. Beispielsweise binden einige kolloide Tone gleich gut mit oder ohne Trialkaliphosphatzusatz, werden diese Tone aber kalziniert, so wird der durch ein lösliches Silikat bewirkte Verbund durch Zusatz von Trialkali= phosphat, wie weiter unten veranschaulicht ist, verbessert.
• Die folgenden Beispiele veranschaulichen die bereits oben angedeuteten vergleichsweisen Ergebnisse näher. 1. Wirkung von Trialkaliphosphatzusätzen zu löslichen Silikatbindern für verschiedene feuerfeste Stoffe

  Bruchspannungsmodul in kg/cm2

  Zusammensetzung nach Erhitzung auf

  1o¢° 1 655° 1o95°

  Gekörntes basisches und neutrales feuerfestes Material mit 4,5 0/0

  trockenem Natriumsilikat . . . . . . . . . . . . . .. .. . . .. . .. . . . . . . . . . 24,5 16,8 18,6

  Gekörntes basisches und neutrales feuerfestes Material mit 4,5 % trockenem

  Natriumsilikat mit 1% Trikahumphosphat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68,3 43,8 30,1

  Gekörntes basisches und neutrales feuerfestes Material mit 2% flüssigem

  Kaliumsilikat . . . .. . . . .. .. . . . . .. .. . . . .... . .... . .. .. . . ... . .. 9,5 5,6 5,6

  Gekörntes basisches und neutrales feuerfestes Material mit 2% flüssigem

  Kaliumsilikat mit 1% Trinatriumphosphat . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . Zz,o 16,1 12,3

  Gekörntes basisches feuerfestes Material mit 4,5% trockenem Natrium-

  silikat....................................................... 31,2 32,6 28,o

  Gekörntes basisches feuerfestes Material mit 4,5% trockenem Natrium-

  silikat mit 1% Trinatriumphosphat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59,9 33,3 41,0

  Spezielles plastisches feuerfestes Material mit 9,8% flüssigem Natrium-

  silikat....................................................... 4o;6 25,6 24,9

  Spezielles plastisches feuerfestes Material mit 9,80% flüssigem Natrium-

  silikat mit 1% Trinatriumphösphat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68,6 53,6 6o,6

  Zugfestigkeit in kg/cm=

  Zusammensetzung nach der Erhitzung auf

  1o4° 65o° 1 0 95°

  Neutrales feuerfestes Material mit Spezialkörnung mit 4,5 % trockenem

  Natriumsilikat................................................ z=,2 14,7 Proben

  Neutrales feuerfestes Material mit Spezialkörnung mit 4,5% trockenem teilweise

  Natriumsilikat mit 10Jo.Trinatriumphosphat...................... 16,1 20,7 verglast

  2. Ein gekörntes saures feuerfestes Material ergibt mit 14% flüssigem Natriumsilikat nach dem Trocknen bei 1o4° eine Zugfestigkeit von 16,5 kg/cm2. Durch Zusatz von z % Trinatriumphosphat steigt die Zugfestigkeit auf 22,4 kg/cm2.
• 3. Eine Mischung aus gemahlenen Ziegeln und rohgemahlenem Ton mit 5% trockenem Natriumsilikat hat nach dem Trocknen bei 1o4° eine Zugfestigkeit von 13,7 kg/cm2. Die 10/, Trinatriumphosphat enthaltende Mischung hat eine Zugfestigkeit von 13 kg/cm 2. Wird der gebrannte Ton durch rohen Ton ersetzt, so ergeben sich Zugfestigkeiten von 7 bzw. 14,7 kg/cm2, die durch Phosphatzusatz mehr als verdoppelt werden. Aus diesen Zahlen ist ersichtlich, daß zuweilen die Art des zu bindenden Materials die Fortlassung des Phosphates gestattet.
• 4. Zur Veranschaulichung der Wirkung eines Phosphatzusatzes zu Natriumsilikat werden folgende Versuchsergebnisse gegeben, in denen ein Teil Trinatriumphosphat zu neun Teilen Natriumsilikat, berechnet auf wasserfreie Salze, angewendet werden. Die Probestücke von gleicher Größe werden sorgfältig getrocknet unter Druck bei im' und ihre Zugfestigkeit bestimmt. Die große Festigkeitszunahme ist bemerkenswert. Vorzugsweise werden z % Trinatriumphosphat, berechnet auf das Gewicht des zu verklebenden Materials, zur gewünschten Menge Natriumsilikat gegeben für die Herstellung von Zementen, feuerfesten Materialien u. dgl. Wenn die Kombination Alkaliphosphatlösliches Silikat als Bindemittel verwendet wird, so ergeben ein Teil Trinatriumphosphat zu zehn Teilen Natriumsilikat, beide berechnet auf wasserfreies Salz, ausgezeichnete Ergebnisse.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: x. Wasserlösliches Bindemittel für die Verwendung mit körnigen Platten oder tafelförmigen Stoffen, bestehend aus Alkalisilikat und Trinatriumphosphat.
2. 2. Feuerfestes Material für Ofenauskleidungen u. dgl., bestehend aus einem körnigen, feuerfesten Material, das mit einem Bindemittel gemäß Anspruch z verbunden ist.
3. 3. Geschichtetes Material, bestehend aus einzelnen Blättern, Lagen oder Schichten, die mit einem Bindemittel gemäß Anspruch z verbunden sind.