DK146716B - Fremgangsmaade til fremstilling af formgivne, ikke ved opskumning dannede genstande af vermiculit, og en suspension til brug som udgangsmateriale til fremstilling af formgivne genstande af vermiculit - Google Patents

Description

(19) DANMARK (jpi)

gf| naj FREMLÆGGELSESSKRIFT ud 146716 B

v^/

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Patentansøgning nr.: 4227/77 (51) lnt.CI.3: C 04 B 43/10 (22) Indleveringsdag: 23 sep 1977 C 04 B 31/26 (41) Aim. tilgængelig: 24 mar 1978 (44) Fremlagt: 12 dec 1983 (86) International ansøgning nr.:- (30) Prioritet: 23 sep 1976 GB 39510/76 09 dec 1976 GB 51425/76 (71) Ansøger: ‘IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES LIMITED; London SW1P 4QG, GB.

(72) Opfinder: Denis George Harold ‘Ballard; GB, Colin Stewart ‘Cundy; GB, David Christopher Walton ‘Morley; GB, Graham Robin ‘Rideal; GB.

(74) Fuldmægtig: Firmaet Chas. Hude_ (54) Fremgangsmåde til fremstilling af formgivne, ikke ved opskumning dannede genstande af vermi-culit, og en suspension til brug som udgangsmateriale til fremstilling af formgivne genstande af vermicullt

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af formgivne, ikke ved opskumning dannede genstande af vermiculit.

Det er kendt, at mange phyllosilikatmineraler kan kvældes ved hjælp af vandige opløsninger af forskellige salte. Vermiculit (som defineret i det følgende) er et eksempel på et sådant mineral, og ® det har været foreslået at forme fleksible ark eller lag af kvældet

O

— vermiculit, efter at det har været delamineret til reduktion af q størrelsen af de enkelte partikler eller lameller til kolloidale £ dimensioner, se f.eks. de britiske patentskrifter nr. 1.016.385 og ^ nr. 1.119.305. Udtrykket vermiculit anvendes for materialer, som 3| mineralogisk eller kommercielt beskrives som vermiculit, og det ind- i 2 146716 befatter andre pfryi ing-i i -i katmaterialer. såsom hydrobiotitter eller chlorit-vermiculitter, som indeholder en vis mængde vermiculit-lignende lag og kan ekspanderes på samme eller lignende måde.

Et problem, som opstår ved fremstillingen af passende fleksible, stærke genstande af denne delaminerede vermiculit, er, at der ofte findes en betydelig mængde partikelformet materiale, som ikke dela-minerer rigtigt og følgelig forringer enten styrken eller fleksibiliteten af den endelige genstand, som formes ud fra vermiculitlamel-lerne.

Det har nu vist sig, at omhyggelig styring af kvældningstrinet og formalingstrinet ved behandlingen af vermiculit må efterfølges af en partikelstørrelse-udvælgelsesproces, ved hvilken de på tilfredsstillende måde fremstillede vermiculitlameller separeres fra partiklerne med større størrelse, som, i tilfælde af at de blev inkorporeret, ville forringe de fysiske egenskaber af de således formede genstande.

Ifølge den foreliggende opfindelse angives en fremgangsmåde til fremstilling af formgivne, ikke ved opskumning dannede genstande ud fra vermiculit, hvilken fremgangsmåde omfatter (1) kvældning ved behandling af vermiculitmalm med en vandig opløsning af mindst ét salt af natrium, lithium eller en organisk substitueret ammoniumkation, efterfulgt af vandig vaskning, så at malmen kvælder til i det mindste det dobbelte af dens oprindelige volumen, (2) delaminering af den kvældede vermiculit ved udsættelse af partiklerne i den vandige suspension fra trin (1) for forskydningsvirkning, indtil en suspension af vermiculitpartikler med dimensioner mindre end 50 μ og en flokku-leret viskositet (som defineret i det følgende) på mindst 100 centi-poise kan udvælges, og (4) dannelse af formgivne genstande ud fra den resulterende vandige suspension ved fjernelse af vand, samtidigt med at genstanden formes mod en fast overflade ved aflejring af vermiculitpartikler fra suspensionen, hvilken fremgangsmåde er karakteristisk ved det i krav l's kendetegnende del angivne. I britisk patentskrift nr. 1.016.385 omtales ganske vist kemisk delaminering af vermiculit til dannelse af en suspension af den kemisk delaminerede vermiculit, men der er ikke i patentskriftet nogen omtale af en eliminering af de større partikler, herunder partikler med en større diameter end 50 mikron. Tværtimod er det i patentskriftet side 2, linie 126-130, og side 3, linie 1-5 nævnt, at de flage- eller spåneformede 3 146716 vermiculitpartikler i suspensionerne kan have ca. den samme længde-og breddedimension på ca. 100 mikron. Også grovere suspensioner kan fremstilles, der omfatter flager med en længde og en bredde på ca.

1.000 mikron. Disse angivelser kan selvsagt ikke give læseren inspiration til at fremstille en suspension, hvor partikelstørrelsen er mindre end 50 mikron, og formålet med en sådan ringe partikelstørrelse kan der ifølge sagens natur heller ikke udledes noget om af britisk patentskrift nr. 1.016.385.

Amerikansk patentskrift nr. 3.076.546 omhandler forbehandling af vermiculit, dvs. behandlinger som koncentrering, flotation etc., med henblik på fjernelse af gangartsmineraler før vermiculiten eks-folieres ved opvarmning deraf. Selv om der i U.S.A. patentskriftet havde foreligget et forslag om at anvende den omhandlede forbehandlingsmetode i forbindelse med vermiculit bestemt til efterfølgende kemisk delaminering, ville U.S.A. patentskriftet således ikke have været foregribende for den foreliggende opfindelse.

Fransk patentskrift nr. 1.256.189, som iøvrigt svarer til U.S.A. patentskrift 3.001.571, omhandler delaminering af glimmerarter og fluorerede glimmerarter, men indeholder ingen omtale af vermiculit.

I eksempel 1 omtales størrelsesinddeling af det delaminerede materiale, men der er her tale om fjernelse af de finere partikler, hvilket vil sige det modsatte af det klassifikationstrin, der finder sted ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse.

Sammenfattende må det konstateres, at der i intet af de ovennævnte trykskrifter er antydet noget om, at klassifikation af en suspension af kemisk delamineret vermiculit med henblik på udvælgelse af de mindre partikler vil føre til forbedrede produkter. Det har overraskende vist sig, at de ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede produkter er meget overlegne i forhold til tilsvarende produkter, der er fremstillet ud fra suspensioner, som ikke er blevet klassificeret, og opfindelsen er baseret på denne overraskende erkendelse.

I trin 1 foretrækkes det at lade kvældningen af malmen foregå til i det mindste fire gange dens oprindelige volumen, og ofte opnås de bedste resultater, når kvældningsforholdet .er større end 6 til 1.

4 1A 6716

Anionerne i saltene af lithium, natrium eller substitueret ammonium er fortrinsvis inerte anioner, som i almindelighed findes i stabile salte af disse kationer, og som ikke vil dekomponere kemisk under denne kvældningsproces, f.eks. halogenidioner og fortrinsvis chloridioner.

Kvældningen kan udføres ved, at malmen behandles i vandige opløsninger af saltene ved forskellige temperaturer, idet temperaturer over stuetemperatur sædvanligvis frembringer et resultat hurtigere , og derfor foretrækkes det at opvarme den vandige opløsning sammen med malmen under tilbagesvaling.

Den maksimale kvældningsgrad opnås kun ved vaskning af malmen med rent vand og eventuelt også nedsænkning i vand efter behandlingen med opløsninger af saltene. Det foretrækkes ofte at behandle malmen successivt med opløsninger af to forskellige salte og at vaske malmen med rent vand mellem sådanne behandlinger.

Delamineringen af de kvældede vermiculitpartikler i suspensionen foregår temmelig let, forudsat at et vist omfang af forskydningsvirkning frembringes. Forskydningsvirkningen kan frembringes ved hjælp af et formalingsapparat, en blander eller en macerator, som indeholder et forskydningsorgan, f.eks. en roterende rørepind eller propel, der arbejder i et begrænset volumen, eller en modroterende valse i en flervalsemølle. Alternativt kan den frembringes ved hjælp af passende vibrationsbehandling, f.eks. ved hjælp af ultrasonisk omrøring af suspensionen.

Det ønskede produkt fra delamineringstrinet er en suspension af små lameller eller plader af vermiculit, som har én dimension, der er meget mindre end de to andre, og følgelig foretrækkes det ikke at frembringe en kraftig formalingsvirkning eller en stød- eller slagvirkning i suspensionen, som ville have tendens til at gøre partiklernes tre dimensioner ens. Den foretrukne formaling eller macere-ring af suspensionen foretages hensigtsmæssigt ved hjælp af en hurtiggående rotationsblander, f.eks. en laboratorieblander indeholdende en roterende rørepind (såsom "Greaves HS" Mark III) eller en "liquidiser", som benyttes til husholdningsbrug eller til kulinariske formål. Nogle højintensive formalingsapparater, f.eks. en kol-loidal mølle eller en "Polytron"-blander, bør benyttes med forsigtig -hed, da de har tendens til at bryde lameller for hurtigt efter, at 5 146716 den ønskede delaminering har fundet sted, og de bør kun anvendes i den minimumstid, som er nødvendig til opnåelse af det specificerede tal for "flokkuleret" viskositet.

Den "flokkulerede" viskositet defineres i denne beskrivelse som den maksimale viskositet, som en suspension, der indeholder 3,5 vægt% vermiculit-faststof efter flokkulering med fortyndet saltsyre, vil udvise ved en forskydningshastighed på 58 sekunder . Som anført i det foregående må størrelsen ikke være mindre end 100 centipoise, men det foretrækkes, at størrelsen er mindst 400 centipoise, efter at trin 3 er udført.

Viskositetsforsøget giver en fremgangsmåde, ved hvilken de-1amineringstrinet kan måles. Med henblik på udførelse af forsøget til bestemmelse af den "flokkulerede" viskositet er det hensigtsmæssigt at frafiltrere partiklerne, som er større end 50 pn, fra en aliquot af suspensionen, at flokkulere ved tilsætning af fortyndet saltsyre og at overføre denne prøvesuspension til et viskosi-meter, såsom et Haake Rotovisko RV3 viskosimeter. Varierende mængder fortyndet saltsyre sættes til forskellige aliquotmængder af suspensionen, viskositeten af hver bestemmes, og ud fra resultaterne bestemmes den maksimalt opnåelige viskositet. Ud fra en grafisk optegnet relation for aliquotmængder på 50 ml suspension viste det sig f.eks., at 20-30 ml γ^· saltsyre (eller 1-5 ml N HC1) krævedes til opnåelse af den maksimale viskositet.

I trin 3 elimineres partiklerne, som er større end 50 pin, fra hele suspensionen, idet de eventuelt returneres til processen i enten trin 1 med henblik på yderligere kvældning eller til'trin 2 med henblik på yderligere formaling. Det foretrækkes at eliminere alle partikler, som har en diameter over 20 pm, og dette kan hensigtsmæssigt, men ikke nødvendigvis, udføres i en anden klassificeringsoperation, der fortrinsvis er en af samme eller lignende type som den første.

Selv om de partikler, der er større end 50 um, nødvendigvis vil blive fraskilt i trin 3, når alle partikler større end 20 pm elimineres fra suspensionen, foretrækkes det ikke at forsøge på at eliminere de to grupper af partikelstørrelser i én operation. Udvælgelsen af partikelstørrelse kan foretages mere effektivt i to trin end i ét trin.

146716 6

Med henblik på endnu bedre fysiske egenskaber af den formgivne genstand foretrækkes det, at alle partikler med en diameter over 5 /im fjernes. Endvidere bør størrelsesfordelingen af partikeldiametrene i den endelige suspension hensigtsmæssigt ikke være alt for bred.

De størrelsesudvælgelser, som foretages i trin 3, foretages på prøver af deflokkulerede suspensioner, som er blevet formalet til den ønskede standard, idet kriteriet for passende formaling ér viskositetsforsøget som ovenfor beskrevet, hvilket forsøg udføres efter flokkulering af prøven.-. Eliminering af partikler med dimensioner større end 50 pia (eller 20 yum) kan udføres ved hjælp af hvilke som helst af de konventionelle metoder til partikelstørrelseseparation, f.eks. sedimentation, filtrering, sigtning, centrifugering og cyklonseparation. De foretrukne metoder er filtrering og sedimentation.

(a) Sedimentation

Suspensionen (enten flokkuleret eller ikke som ønsket) blandes grundigt med henblik på at gøre den homogen, og den lades derpå henstå uforstyrret. Efter en passende tid dekanteres den ovenpå svømmende suspension fra materialet, som er aflejret på bunden af den benyttede beholder. Om ønsket kan det homogeniserede dekantat atter behandles på samme måde og så mange gange, som det ønskes.

På denne måde kan grove partikler (der sedimenterer) separeres fra finere partikler (der forbliver i suspensionen). Selv om empiriske bedømmelser ofte er tilstrækkelige til udførelsen af fremgangsmåden, er beregninger baseret på Stokes' lov (idet partiklerne f.eks. betragtes i henseende til deres ækvivalente kuglediametre) også ofte nyttige. For en given suspension er de vigtige variable: i) sedimenteringstid og ii) den højde, gennem hvilken en given partikel skal falde.

Suspensionens flokkuleringstilstand påvirker begge variable, eftersom aggregation af vermiculitpartiklerne vil påvirke den effektive partikelstørrelse og suspensionens viskositet.

7 146716

Til udførelse af fremgangsmåden ifølge opfindelsen frembringer en fuldstændig fuldstændig deflokkuleret suspension de bedste resultater, eftersom alle undtagen de allermindste partikler (kolloidale) i dette tilfælde til sidst vil afsættes. Når som helst en lille partikelstørrelse er krævet, lades suspensionen derfor henstå i et længere tidsrum (f.eks. mange timer eller flere dage efter behov), så at ligevægtstilstanden tilnærmelsesvis opnås. Hvis dette jøres, viser det sig (fra elektronmikroskopi), at den resulterende suspension kun indeholder partikler med væsentlig mindre dimensioner end 20 pm.

(b) Filtrering

Den ovennævnte sedimentationsprocedure muliggør koncentrering af partikler i brede partikelstørrelsesintervaller, men den er ikke den foretrukne metode, når fraktioner med en skarpt defineret størrelsesgrænse er påkrævet. Sådanne fraktioner kan imidlertid opnås ved anvendelse af filtre med nøjagtig kendt porestørrelse, eftersom partikler med en hvilken som helst dimension, som er større end porestørrelsen, ikke kan passere gennem. I nogle tilfælde kan filtrering på nyttig måde supplere sedimentation med henblik på opnåelse af bestemte formål.

Det er ikke altid let at filtrere deflokkulerede vermiculitsuspen-sioner, eftersom de små vermiculitplader har tendens til at blokere filtrets porer. For at lette processen kan forskellige hjælpemidler anvendes til at holde filtrets porer åbne, f.eks. mekaniske hjælpemidler eller vibrerende hjælpemidler. Mekanisk kan filterporerne holdes åbne ved hjælp af børstning eller skrabning, idet en roterende børste er hensigtsmæssig. Vibrerende metoder kan benyttes, for eksempel mekanisk vibrering af hele filteraggregatet. Alternativt kan filternettet selv vibreres, f.eks. ultrasonisk.

I trin 2 kan koncentrationen (målt som vægten af vermiculit i et givet volumen af suspensionen) hensigtsmæssigt ligge i intervallet fra 1% til 50% og mest hensigtsmæssigt i intervallet fra 5 til 25 vægt% vermiculit. I klassificeringstrinet benyttes koncentrationer på 1-25% og fortrinsvis 5-10%.

Formningstrinet kan udføres under anvendelse af suspensioner med en koncentration på 5-10%, men det foretrækkes at koncentrere suspensionen før trin 3. Højere koncentrationer, f.eks. i intervallet fra 5% til 8 146716 60 eller 70%, fortrinsvis fra 10% til 40%, anvendes fordelagtigt med henblik på lag eller ark, fordi fjernelsen af vand kan foretages hurtigere (hvorved der anvendes mindre energi) til en given størrelse af den formgivne genstand ud fra en mere koncentreret suspension.

Partiklerne, som bevares i suspensionen, er sådanne med partikeldimensioner på mindre end 50 μιη. Disse dimensioner er partiklernes store dimensioner, og på grund af at partiklerne har form som små plader eller lameller, har de alle kun én meget lille dimension (tykkelsen af pladen), som typisk er af størrelsesordenen 1/1000 eller endog 1/10000 af de store dimensioner.

Genstandene, der fremstilles ud fra suspensionerne af vermiculit-lameller efter tørring, indbefatter lag, film, papir, overtræk, crepe, kapsler, poser eller puder, støbte genstande og formede genstande, der som helhed hovedsagelig er sammensat af vermiculitlamel-ler, der klæber til hinanden ved hjælp af indbyrdes tiltrækningskræfter. Laminerede eller lagdelte genstande af vermiculitlag eller -film sammen med andre materialer, f.eks. papir eller plast, kan .fremstilles ud fra suspensionen ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen.

Genstandene, som er fremstillet ved hjælp af fremgangsmåden ifølge opfindelsen, påvirkes af flydende vand, men de kan gøres vandmodstandsdygtige ved hjælp af en ionbytningsproces efter formgivningen, f.eks. en proces, der er beskrevet i britisk patentskrift nr.

1.016.385 eller i britisk patentskrift nr. 1.597.515.

Korrugerede lag kan fremstilles enten ved aflejring af vermiculit-suspensionen mod et passende kontureret underlag eller ved presning af det tørre lag mellem formgivende pressepla=der eller pressevalser. Korrugeringerne kan også fremstilles i to retninger, f.eks. i langsgående og tværgående retning, og et således fremstillet lag er ikke alene dekorativt, men har også forbedrede mekaniske egenskaber, f.eks. forbedret brudforlængelse. Endvidere har et således kreppet stort lag forbedret håndterbarhed og forbedret drapering. Flere korrugerede lag kan sammenføjes til dannelse af en bikagelignende, tredimensional struktur.

9 1A 6716

Vand kan fjernes, medens genstanden formes, enten ved fordampning med eller uden tilført varme eller alternativt ved absorption i et absorberende materiale, som den formgivende overflade består af, f.eks. en form, under anvendelse af en metode, som minder om slikkerstøbning i lervareindustrien. Elektroforetiske metoder til aflejring af lamellerne fra suspensionen kan fordelagtigt anvendes, når hurtig fjernelse af vand er påkrævet eller ønskelig. Efter at hovedmængden af vandet er blevet fjernet ved hjælp af en hvilken som helst af de ovennævnte metoder, kan vermiculitlaget løsnes fra overfladen, mod hvilken laget er blevet formgivet, eller alternativt kan det forblive på overfladen som et ikke-forbrændeligt overtræk på overfladen, et overtræk, som har den yderligere fordel, at det har en lav vanddamppermeabilitet.

Det har vist sig, at vermiculit af amerikansk oprindelse, som har tendens til at delaminere mere effektivt end vermiculit af sydafrikansk oprindelse, resulterer i en meget lavere permeabilitet for vanddamp, når vermiculitten formes til ark eller lag. F.eks. er der blevet opnået en værdi for 'vanddamppermeabiliteten af vermiculit, som er dobbelt så god som permeabiliteten, der normalt findes for polypro-pylenfilm.

Vermiculitsuspensionen kan påføres på et underlag, f.eks. et plastmateriale, ved hjælp af en hvilken som helst af de kendte overflade-overtrækningsmetoder indbefattet sprøjtning.

Materialer, såsom træ, fiberplade og hård fiberplade, kan blive overtrukket med vermiculitlag ved enten at anvende et passende klæbestof eller ved formning af vermiculitlaget in situ på materialerne. Ver-miculitovertrækket gør det muligt for sådanne materialer at opnå en forbedret bedømmelse ved British Standard Fire Tests, f.eks. betegnelsen klasse I ved overfladespredning af flamme i lille skala, hvorimod materialerne uden vermiculitovertrækket kun ville opnå klassebetegnelserne III til IV.

Når udvælgelsen af partikelstørrelser i suspensionen udføres i overensstemmelse med fremgangsmåden ifølge opfindelsen, kan der fremstilles plader eller ark med overlegne fysiske egenskaber, især i henseende til trækstyrke og fleksibilitet. Vermiculitlag eller papir kan fordelagtigt anvendes som en beklædning eller foring til et organisk polymerskum, f.eks. polyurethanskumplader, under anvendelse af kon- 10 146716 ventionel lamineringsteknik, med henblik på forbedring af brandmodstandsdygtigheden for sådanne plader.

Vermiculitlag har vist sig at modstå temperaturer på mindst 1000°C uden revnedannelse, idet laget forbliver uskadt, selv om visse fysiske egenskaber kan blive påvirket.

Vermiculitlag kan f.eks. benyttes til følgende anvendelser: A. Til opnåelse af et brandsikkert spærrelag på organiske skummaterialer eller andre brændbare produkter.

B. Til opnåelse af et fleksibelt, brandsikkert emballeringsmateriale, som er i stand til at hindre spredningen af ild enten i sig selv eller efter laminering med andre materialer, f.eks. polymerfilm eller papir.

C. Til opnåelse af et kombineret brandsikkert og fugtbestandigt spærrelag på byggematerialer.

D. Som en fleksibel beholder for termisk isolationsmateriale, som er af pulveriseret eller fibrøs natur, med det formål at holde isolationen intakt ved høje temperaturer eller efter langvarig brug.

E. · Til opnåelse af et fleksibelt elektrisk isolationslag (f.eks. et omslag for kabler), som ikke vil desintegrere, når det udsættes for brand eller andre højtemperaturbetingelser.

F. Som en fleksibel, brandsikker membran, der vil frembringe en beskyttet omslutning under brandbetingelser med det formål at hindre eller begrænse spredningen af røg eller gasser eller anden forurening.

G. Som et beskyttende, fleksibelt tæppe eller skjold mod gnister eller flammer, f.eks. fra en svejseflamme.

H. Som separationsmateriale for genstande, der behandles i ovne, eller som afstandsstykker for værdifulde dokumenter, f.eks. til formindskelse af risikoen for fuldstændig ødelæggelse i tilfælde af brand.

X. Som grundunderlag for nedskrevne optegnelser, hvilket underlag 11 146716 vil modstå høje temperaturer og være relativt indifferent over for kemisk angreb.

Ifølge et andet aspekt ved opfindelsen angives en suspension til brug som udgangsmateriale til fremstilling af formgivne genstande af vermiculit ved dannelse af formgivne genstande ud fra den vandige suspension ved fjernelse af vand, samtidigt med at genstanden formes mod en fast overflade ved sedimentering af vermiculitpartikler fra suspensionen, hvilken suspension er fremstillet ved kvældning ved behandling af vermiculitmalm med en vandig opløsning af mindst ét salt af natrium, lithium eller en organisk substitueret ammoniumka-tion efterfulgt af vandig vaskning, så at malmen kvælder til mindst det dobbelte af dens oprindelige volumen, og delaminering af den kvældede vermiculit ved udsættelse af partiklerne i den vandige suspension fra trin (1) for en forskydningsvirkning, indtil en suspension af vermiculitpartikler med diametre mindre end 50 ym og en flok-kuleret viskositet på mindst 100 centipoise kan udvælges. Denne suspension er karakteriseret ved, at hovedsagelig alle partikler med en diameter over 50 ym er elimineret fra hele suspensionen.

Alle de heri beskrevne vermiculitlag udviste god fleksibilitet under omgivelsernes betingelser, d.v.s. at lagene kunne foldes omvendt (under krølning) mange gange uden at svigte.

De heri beskrevne brudstyrkemålinger blev foretaget under trækspænding ved en deformationshastighed på 0,5 cm x min.-1 og refererer til lag eller ark, som var blevet tørret i vakuumekssikkator over silica-gel i 24 timer.

Opfindelsen illustreres ved hjælp af de efterfølgende eksempler. Eksempel 1

En prøve på 1 kg sydafrikansk vermiculit (der kendes som Mandoval "micron" kvalitet) blev opvarmet under tilbagesvaling i 8 timer i 5 liter mættet opløsning af natriumchlorid. Overskud af salt blev derpå vasket ud af produktet med vand. Vermiculitten blev derpå opvarmet under tilbagesvaling i 8 timer i 5 liter af en opløsning af N-butylammoniumchlorid (fremstillet ved fortynding af en blanding af 1250 ml IN saltsyre og 120 ml n-butylamin. Efter udvaskning af overskud af salte lod man produktet kvælde i vand. Det fuldstændigt kvældede materiale (kvældningsforhold = 6,0) blev delt i to lige store dele henholdsvis (A) og (B).

12 146716

Delen (A) blev bragt op på 4 liter med vand og formalet i 1 time med en "Greaves"-blander, ved 6000 omdrejninger pr. minut. Materiale med overstørrelse (>50 ym) blev derpå elimineret fra produktet ved hjælp af en efterfølgende sedimentationsprocedure, og den "flokkulerede" viskositet blev målt til 500 centipoise. Den homogene suspension fik lov til at henstå i en sugeflaske (væskehøjde 22,1 cm) i 5 minutter, og den ovenpå svømmende suspension blev derpå dekanteret fra sedimentet. Dekantatet blev grundigt omrørt for at gøre det homogent, og det blev derpå behandlet på lignende måde. Tre yderligere behandlinger blev derefter udført under anvendelse af en sedimenteringstid på 10 minutter i hvert tilfælde. Væskehøjden før den sidste sedimentation var 15,3 cm. Det sidste dekantat (3290 ml) blev betegnet som suspension (A) og havde et faststofindhold på 4,6%. Alle de fjernede rester blev bevaret (se nedenfor).

Delen (B) af den kvældede vermiculit blev derpå behandlet på en måde svarende til behandlingen af delen (A), hvorved der opnåedes en suspension (B) (3530 ml) med et faststofindhold på 4,6% samt yderligere rester.

Resterne fra (A) og (B) som ovenfor omtalt blev derpå kombineret, bragt op på 4 liter med vand samt formalet og sedimenteret som beskrevet for suspension (A). Den fremstillede suspension blev bragt op på 4470 ml og blev betegnet som suspension (C), hvis faststofindhold var 3,6%.

Undersøgelse af suspension (C) ved hjælp af elektronmikroskopi viste tilstedeværelsen af: (i) materiale med mindre end 1 pm i diameter (ii) partikler i det omtrentlige diameterinterval 1-10 pm (iii) nogle få partikler på op til ca. 40 pm i diameter.

Inddampning af en prøve af denne suspension resulterede i et ver- _2 miculitlag med en brudstyrke pi 22.251 kMu og en elasticitetskoefficient på -2 4149 MNm . Laget viste god fleksibilitet under omgivelsernes betingelser og kunne foldes omvendt (under krølning) mindst 20 gange uden at svigte. Vermiculitlag fremstillet ved fordampning fra suspension (A) var tilsvarende fleksible og havde en brudstyrke på —7 —2 23.195 kNm og en elasticitetskoefficient på 1430 MNm 146716 13

Eksempel 2

En prøve på 1 kg sydafrikansk vermiculit (som anvendt i det foregående eksempel) blev opvarmet under tilbagesvaling i 5 liter mættet natriumchloridopløsning i 1/2 time og derpå vasket grundigt i destilleret vand. Efter fjernelse af overskydende vand blev vermicu-litten opvarmet under tilbagesvaling i 2 timer i 5 liter n-butyl= ammoniumchloridopløsning ligesom den, der blev fremstillet i eksempel 1. Vermiculitten blev derpå vasket i destilleret vand og blev henstillet i vand, indtil den maksimale kvældning havde fundet sted (kvældningsforhold = 4,8). En "Greaves"-blander blev benyttet til omdannelse af den kvældede vermiculit til en suspension af passende små lameller (se eksempel 1).

Efter afslutning af formalingsoperationen blev materialet af overstørrelse (større end 50 tum) elimineret ved, at suspensionen blev ført gennem en 50 pm rustfri stålsigte, og den"flokkulerede"viskositet viste sig at være 500 centipoise. Faststofindholdet i det klassificerede materiale viste sig at være 4,12% (g/100 ml).

Suspensionen blev tørret natten over ved stuetemperatur i et godt ventileret område, f.eks. et stinkskab, til dannelse af et lag med tykkelsen 0,13 mm. Der blev målt en brudstyrke og en elabticitetskoefficeient på -2 -2 henholdsvis 24.480 kNm og 1929 MNm . Lagets fleksibilitet under omgivelsernes betingelser var god og resulterede i mere end 20 omvendte foldninger uden svigt.

Eksempel 3 1 kg nordamerikansk vermiculit (Zonolite nr. 4) blev underkastet de samme behandlingsbetingelser som i eksempel 2 (et kvældningsforhold på 5,6 blev iagttaget). Faststofindholdet i den filtrerede suspension (< 50 pm) viste sig at være 3,5% vægt/volumen. Den "flokkulerede viskositet var ca. 500 centipoise.

Vermiculitlag fremstillet som i eksempel 2 havde brudspændinger på indtil 50.592 klito og elasticitetskoefficienter på indtil 6069 MNm . Fleksibiliteten af disse lag svarede til fleksibiliteten af lagene ifølge eksemplerne 1 og 2.

14 146716

Eksempel 4 150 g sydafrikansk vermiculit (Mandoval "micron" kvalitet) blev udblødt i en 26,4% vægt/vægt lithiumchloridopløsning i 3 uger under lejlighedsvis omrøring.

Ved afslutningen af dette tidsrum blev malmen grundigt vaske med destilleret vand og henstillet i destilleret vand, indtil den var fuldstændigt ekspanderet (kvældningsforhold = 3,0).

Suspensionen af den ekspanderede malm blev derpå bragt op på 3 liter med destilleret vand og formalet i "Greaves" formalingsappa-ratet i en time ved 6000 omdrejninger pr. minut. De grove partikler, som var større end 50 um, blev sedimenteret ud ved anvendelse af den i eksempel 1 beskrevne procedure. I dette tilfælde var væskehøjden før den endelige sedimentering 12,0 cm. Det sidste dékantat havde et 'faststofindhold på 22,2% vaagt/volumen. Den "flokkulerede" viskositet var ca. 500 centi-poise.

Vermiculitlag, som var fremstillet som beskrevet i eksempel 2, havde en brudstyrke på 8892 ktfcf2 og en elasticitetskoefficient på 2012'·t®fe-2.:.14 anvendte foldninger under omgivelsernes betingelser blev opnået før svigt.

Eksempel 5 1 kg amerikansk vermiculit blev opvarmet under tilbagesvaling i en 30% vægt/vægt lithiumchloridopløsning i 2 timer. Saltoverskuddet blev til at begynde med bortvasket med ledningsvand, idet den sidste vaskning samt kvældningen blev foretaget i destilleret vand. Det sidste kvældningsforhold var i dette tilfælde 9,0. Den kvældede malm blev derpå formalet i "Greaves"-formalingsapparatet son i eksempel 1 og filtreret gennan en 50 sigte. Faststof indholdet i den filtrerede suspension viste sig at være 4,2% vægt/volumen. Den "flokkulerede^viskositet var ca. 500 centipoise.

Vermiculitlag, der var fremstillet som beskrevet i eksempel 2, havde —2 —9 en brudstyrke på 10.209 kNm og en elasticitetskoefficient på 1283 MKfet . Eksempel 6

En vandig suspension af n-butylammonium-verrniculit med et faststofindhold på 3,6% blev fremstillet som beskrevet i eksempel 1 (med be- 15 ^716 tegneisen "suspension C"). 300 ml af denne suspension blev derpå henstillet med en væskehøjde på 9 cm i 80 timer, hvorefter den ovenpå svømmende suspension (190 ml) blev dekanteret fra sedimentet. Dekantatet indeholdt 24% af det oprindeligt tilstedeværende samlede faststofindhold, og ved fordampning opnåedes et lag med en brud-

“2 —P

styrke på 30.424 kMn og en elasticitetskoefficient på 4866 Mito . Undersøgelse af den dekanterede suspension ved hjælp af elektronmikroskopi viste, at suspensionen kun indeholdt materiale med mindre end 1 jam i diameter. Den "flokkulerede" viskositet var ca. 500 centipoise.

Lignende resultater kan opnås hurtigere ved anvendelse af en centrifuge med lav hastighed (f.eks. 4000 omdrejninger pr. minut) til ac-celerering af sedimentationsprocessen.

Eksempel 7

En vandig suspension af n-butylammonium-vermiculit med et faststofindhold på 4,6% blev fremstillet som beskrevet i eksempel 1 (med betegnelsen suspension A). Suspensionen blev successivt ført gennem filtre med porestørrelsen 20 pn, 10 pm og 5 p under anvendelse af en ultrasonisk sonde til opretholdelse af strømningen gennem hvert filter. Prøver af hver filtrerede fraktion og af den ikke filtrerede suspension blev inddampet til dannelse af lag, hvis træks tyrkeegenskaber var stm nedenfor anført. Ved et separat forsøg viste ultrasonisk stråling x sig selv ikke at påvirke træk-styrkéegenskabeme. Den "flokkolerede" viskositet var ca. 500'centipoise.

Partikelstørrelse (pm) Brudstyrke Elasticitetskoefficient (kNm~2) (MNm~2) ufiltreret 23.195 1430 20 30.869 3416 10 43.821 4224 5 60.521 6091

Efter dannelse af et lag vermiculit kan trækstyrken forøges, f.eks.

indtil 30%, ved udførelse af en kompression i en parallel pladepresse, -2 og f.eks. tryk af størrelsesordenen 10 MNm i ca. 10 minutter er effektive.

16

Eksempel 8 146716

To 3 kg portioner sydafrikansk verxniculit (Mandoval "micron"-kvalitet) blev opvarmet under tilbagesvaling i 1/2 time i 15 liter mættet natriumchloridopløsning, og efter grundig vaskning i destilleret vand blev de opvarmet under tilbagesvaling i yderligere 2 timer i 15 liter n-butylammoniumchloridopløsning, som blev fremstillet som anført i eksempel 1. Vermiculitmalmen blev atter vasket grundigt i destilleret vand, og kvældning begyndte at finde sted. Efter placering i 20 liter beholdere nåede hver portion et endeligt kvældet volumen på 5,5 gange malmens oprindelige volumen. De to portioner blev derpå kombineret til formalingsforsøgene. Faststofindholdet i den kombinerede portion blev indstillet til 9% vægt/vægt.

Den kvældede vermiculit blev omdannet til en suspension under anvendelse af tre forskellige formalingssystemer: (a) 4 liter portioner blev formalet i en "Greaves"-b1ander ved 6000 omdrejninger pr. minut.

(b) 2 liter portioner blev formalet i et lignende rotor-i-stator-formalingsapparat (kendes som en Iladomølle) ved ca. 15.000 omdrejninger pr. minut.

(c) 1 liter portioner blev formalet i en "Kenwood liquidiser", der benyttes til kulinariske formål. Arbejdshastigheden var 14.000 omdrejninger pr. minut.

Den formalede suspension blev i hvert tilfælde klassificeret ved passage gennem en 50 pn sigte. Til bestemmelse af den maksimale flokku-lerede viskositet af hver formalede prøve blev stigende mængder IN HCl sat til 50 ml aliquot af suspensionerne, som var indstillet til faststofindhold på 3,5% vægt/vægt. Efter blanding af syren og ver-miculitsuspensionen under anvendelse af en magnetisk omrører blev den flokkulerede suspension hurtigt overført til et viskosimeter, og den maksimale viskositet blev målt. Alle viskositetsbestemmelser blev foretaget på et "Haake Rotovisko RV3"-viskosimeter, som arbejdede med en bestemt forskydningshastighed på 58 sekunder-^ og en temperatur på 25°C. Vermiculitlaget blev fremstillet ud fra hver af suspensionerne (ikke flokkuleret), og trækstyrken blev målt på prøver, som var tørret i 24 timer i en vakuumekssikkator. Forholdet mellem brudstyrke og "flokkuleret"viskositet er vist i den efterfølgende tabel.

Claims (2)

17 146716 Type for- Formalings- % omdannelse Flokkule- Brud- ! malings- tid (min.) til 50 μπι ret visko- styrke apparat suspension x sitet (cp) )kNm"" "Greaves" 45 37 630 32.700 90 47 510 22.750 "Ilado" 2 35 . 650 27.050 20 78 600 26.500 "Kenwood" 5 30 470 23.000 30 68 440 16.200 % omdannelse er den procent af den samlede mængde fast vermiculit i suspensionen, der omdannes til partikler, som er mindre end 50 pm.

1. Fremgangsmåde til fremstilling af formgivne, ikke ved op-skumning dannede genstande af vermiculit, hvilken fremgangsmåde omfatter (1) kvældning ved behandling af vermiculitmalm med en vandig opløsning af mindst ét salt af natrium, lithium eller en organisk substitueret ammoniumkation efterfulgt af vandig vaskning, så at malmen kvælder til mindst det dobbelte af dens oprindelige volumen, (2) delaminering af den kvældede vermiculit ved udsættelse af partiklerne i den vandige suspension fra trin (1) for en forskydningsvirkning, indtil en suspension af vermiculitpartikler med mindre dimensioner end 50 μιη og en flokkuleret viskositet (som defineret i beskrivelsen) på mindst 100 centipoise kan udvælges, og (4) dannelse af formgivne genstande ud fra den resulterende vandige suspension ved fjernelse af vand, samtidig med, at genstan-