DK155186B - Prills af et stift, uorganisk stof, fremgangsmaade til fremstilling af saadanne prills samt heraf fremstillede stive, uorganiske skumlegemer - Google Patents

Description

i

DK 155186 B

Opfindelsen angår prills til brug ved fremstillingen af et stift, uorganisk skumlegeme eller skumstofprodukt, en fremgangsmåde til fremstilling af sådanne prills samt stive uorganiske skumlegemer eller skumstofprodukter, der er fremstillet 2 af sådanne prills. Nærmere bestemt angår opfindelsen prills af et stift, uorganisk skumstof, hvilke prills er ejendommelige ved det i krav l's kendetegnende del anførte; en fremgangsmåde til fremstilling af sådanne prills, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved det i krav 8's kendetegnende del anførte; 10 samt et stift, uorganisk skumlegeme, der er ejendommeligt ved det i krav 10's kendetegnende del anførte.

De lagdelte mineraler er naturligt forekommende former af silikater og er phyllosi1ikatmaterialer, dvs., de har en lagdelt struktur. Udtrykket lagdelte mineraler omfatter f.eks.

15 vermikulit, kaolinit og andre lermineralér, montmorillonit, sepiolit, attapulgit, illit og saponit.

Lermineralerne optræder i lerarter som partikler med en diameter af størrelsesordenen nogle få mikronér, hvilke partikler er aggregater eller agglomerater af små krystallinske 20 enheder af mineralet af en størrelse på under en mikromilli-meter. Ler af kaolintypen er i alt væsentlig en sammenhobning af bogformede enheder af lag af lermineralet kaolinit. Det vil forstås, at udtrykket kaolinit, som det anvendes i den foreliggende tekst, omfatter lerarter af kaolintypen, pla-25 stisk ler, ildfast ler og porcelænsjord, hvori kaolinmineraler optræder naturligt, selv om sådanne lerarter eventuelt ikke omfatter rent kaolinit. Ildfast ler er en blanding af kaolinit og illit.

De lagdelte mineraler er velkendte, og nogle anvendes i det 30 mindste særdeles meget i industrien. Kaolinit og kaolinhol-dige lerarter anvendes i meget stor udstrækning i en lang række industrier, f.eks. i den keramiske industri (hovedan-vendelsehl til fremstillingen af hvid fajance, porcelæn og ildfaste eenstande. ocr som fvldstof for nanir. matineer.

2

DK 155186 B

klæbestoffer, plast og gummi. Vermikulit anvendes almindeligvis i varmeeksfolieret form (eksfolieret vermikulit) som isoleringsmateriale i løs form, i bundet form som plader eller brædder til isolering og brandbeskyttelsesformål og til landbrugsformål. Delamineret vermikulit, hvormed menes vermikulit, der er blevet delamineret ved kemisk behandling, efterfulgt af kvældning 1 vand og formaling eller pulverise-5 ring er blevet foreslået til anvendelse ved fremstillingen af pladelignende materialer eller papir, som et belægningsmateriale for substrater og til fremstilling af stive uorganiske skumprodukter til isolerings- og brandbeskyttelsesformål. Delamineret vermikulitskumstof og anvendelser heraf 1 n er f.eks. beskrevet i US patentskrift nr. 4.130.687. Mont-morillonit anvendes i meget stor udstrækning i industrien som fyldstof for papir, klæbestoffer og malinger. Sepiolit anvendes i meget stor udstrækning i den keramiske industri.

15

Stive skummaterialer med cellulær struktur omfattende lameller af vermikulit og deres fremstilling ved indføring af gas i en suspension af vermikulitlameller under dannelse af et skum, ekstrudering af skummet og fjernelse af det væskeformige medi-20 um fra skummet, er beskrevet i norsk patentskrift nr. 145.688, hvor fremstillingen af suspensioner af vermikulitlameller også er beskrevet.

25 Stive materialer, der er fremstillet af kaolinit, f.eks. fajance,porcelæn og ildfaste produkter, er tætte, skøre materialer, der er fremstillet ved hjælp af fremgangsmåder, som omfatter en brændings- eller sintringsoperation. Selv om kaolinit selv er en dårlig varmeleder, udviser de hidtil 30 på basis heraf fremstillede stive materialer af høj densitet ikke gode isoleringsegenskaber. På grund af deres høje densitet (og derfor høje vægt), skørhed og ikke usædvanlige isolerende egenskaber, anvendes produkter, der er fremstillet af kaolinholdige lerarter, ikke i noget større omfang 35 til varmeisolering eller brandsikring. Stive materialer frem- 3

DK 155186 B

stillet af varmeeksfolieret vermikulit har en tilbøjelighed til at være tætte (tunge) frem for skøre materialer, og selv om de anvendes i industrien til brandsikring af stålkonstruktioner, anvendes de ikke i større udstrækning som isoleringsmaterialer. Stive skumstofmaterialer fremstillet af delamineret (i modsætning til. varmeeksfolieret) vermiku= lit er letvægtsmaterialer og udviser god brandbeskyttelse og 5 isoleringsegenskaber, men de fremstilles vanskeligt i store størrelser. På grund af, at sådanne produkter er tilbøjelige til at danne revner og blive deformeret i stor udstrækning ved tørring, er det vanskeligt at fremstille den i form af 2 .

plader eller brædder af større dimensioner end ca. 30 cm i 10 fladeareal og 3 cm i tykkelse.

Den foreliggende opfindelse eliminerer disse ulemper, idet et stift skumlegeme af lag-mineraler, som både har lav vægt og udviser gode varmeisolationsegenskaber og brændbeskyttelses- 15 egenskaber, let kan fremstilles i form af blok- eller pladematerialer i store størrelser, f.eks. op til 3 m x 1 m x 10 cm, ved konsolidering af prills ifølge opfindelsen.

Det stive skumlegeme ifølge opfindelsen har fortrinsvis en 20 densitet på under 400 kg/m3 og helst under 200 kg/m3. Et sådant stift skumlegeme omfatter prills af et eller flere lagdelte mineraler, idet hver prill har cellulær struktur.

2j- Udtrykket "prills" betegner i den foreliggende tekst partikler, perler, stykker eller små klumper af skumstof med en i alt væsentlig sammenhængende cellulær opbygning, hvor cellernes vægge udgøres af partiklerne af det eller de lagdelte mineraler. Udtrykket har ikke til hensigt at definere nogen 2q speciel størrelse, form eller konfiguration af skumstofstykkerne. Typisk og kun som en. vejledning vil de nævnte prills være cylindriske eller i alt væsentligt kugleformede stykker af skumstof af maksimal dimension under ca, 5 mm, f.eks. fra 0,5 til 5 mm.

Som det vil blive beskrevet mere fuldstændigt i det følgende, 35

« DK 155186 B

te prills af cellulær struktur i de ønskede produktformer, såsom plader eller brædder, således at produkterne har en i alt væsentlig cellulær struktur, selv om den sande celleopbygning eventuelt ikke fortsætter hele vejen gennem produktet.

Det må forstås, at udtrykket "stift uorganisk skumprodukt eller skumstofprodukt" i den foreliggende tekst omfatter sådanne produkter, hvori den cellulære struktur ikke er helt 5 kontinuert. Udtrykket omfatter således f.eks. produkter, hvori de nævnte prills er sammenbundet ved hjælp af et klæbestof eller sammenholdes alene ved hjælp af indbyrdes tiltrækning, og der eksisterer hulrum mellem prills i produktstrukturen. Sammenholdning af prills uden brug af klæbestof er spe-cielt muligt for prills fremstillet af kemisk delamineret ver-mikulit. Partikler af kemisk delamineret vermikulit (vermiku-litlameller) tiltrækker hinanden i våd tilstand, antageligt på grund af deres overfladeladninger, således at de hænger sammen når vandet fjernes. Når de fugtige prills tørres, hænger de ^ således sammen i deres kontaktpunkter.

Densiteten af skumprodukterne ifølge opfindelsen er normalt under 250 kg/m3, og kan være så lav som 60 kg/m3 for særlige letvægtsprodukter. Produkterne vil typisk have en densitet i ^ intervallet fra 80 kg/m3 til 150 kg/m3·

Udtrykket "stift skumstof" i forbindelse med de nævnte prills betegner et materiale med strukturintegritet, som er en tofasedispersion af gas i en fast grundmasse, som er en 25 i alt væsentlig sammenhængende cellestruktur, og med udtrykket "stift uorganisk skumstof" i forbindelse med de nævnte prills, menes et stift skumstof, som er fremstillet i alt væsentligt af uorganisk materiale, selv om nærværelsen af små mængder af organiske stoffer som urenheder i det lag-30 delte mineral eller de lagdelte mineraler eller ved bevidst tilsætning (f.eks. et organisk overfladeaktivt middel, der anvendes ved fremstillingen af skumstoffet som beskrevet i det følgende)ikke er udelukket. Udtrykket "stift uorganisk skumlegeme eller skumstofprodukt" anvendes desuden for produk-35 terne, som omfatter en samling af prills og udelukker ikke nærværelsen af en ringe mængde, f.eks. indtil 20% af et organisk

5, DK 155186 B

materiale i de nævnte prills eller tilsat bevidst, f.eks. som bindemiddel, for at forene.de nævnte prills til en selvbærende struktur. Det herved dannede produkt er et stift skumlegeme med hovedsagelig cellulær struktur og bestående af prills med cellulær struktur, der er fremstillet af et eller 5 flere lagdelte mineraler.

Ifølge en foretrukket udførelsesform er det lagdelte mineral i prills ifølge opfindelsen vermikulit. Ifølge en anden fore-trukken udførelsesform er det lagdelte mineral i prills ifølge 10 opfindelsen kaolinit eller kaolinholdigt ler. Ifølge en yder ligere foretrukken udførelsesform er det lagdelte mineral montmorillonit. Ifølge en yderligere foretrukken udførelsesform er det lagdelte mineral sepiolit. Ifølge en yderligere foretrukket udførelsesform består det lagdelte mineral af 15 vermikulit og kaolinit. De tilsvarende stive, uorganiske skumlegemer ifølge opfindelsen vil hovedsagelig bestå af de respektive lagdelte mineraler, som er nævnt ovenfor, når de omhandlede prills er konsolideret ved sammenpresning, sammenlimning eller sammensintring. En foretrukket udførelsesform går imid- 20 lertid ud pa, at'de omhandlede prills er konsolideret ved indlejring i et cellulært fast materiale bestående af et eller flere lagdelte mineraler. Det cellulære materiale består da fortrinsvis af vermikulitlameller.

25

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen til fremstilling af de omhandlede prills er ejendommelig ved, at gas indføres i en suspension af lameller af et eller flere lagdelte mineraler i et væskeformigt medium indeholdende et overfladeaktivt middel til dannelse af et stabilt vådt skum, idet det væskeformige 30 medium eventuelt også indeholder et trykstyrke- og vandstabili- tetsforbedrende middel, det våde skum opdeles til små dråber eller til trådlignende form ved ekstrudering, og i det mindste en del af det væskeformige medium fjernes fra dråberne eller det trådlignende skum, idet sidstnævnte før eller efter væske-35 fjernelsen opdeles i små længder.

c DK 155186 B

o

Med udtrykket "stabilt vådt skumstof eller skum" menes en suspension med indført gas, som ikke falder sammen ved henstand eller ved fjernelse af væske herfra, og specielt en suspension _ med indført gas, som ved henstand ikke falder sammen (ikke no- 9 gen væsentlig reduktion af skumhøjden) i løbet af en periode på 10 minutter. Som forklaret nærmere i det følgende, afhænger den gasholdige suspensions stabilitet hovedsagelig af det til dannelse heraf specielt anvendte overfladeaktive middel, og det har vist sig, at selv om nogle overfladeaktive midler, f.eks. fedtsyreaminer, dvs. fedtsyrer hvori carboxylgruppen er erstattet med en aminogruppe, og saponin, gør det muligt at danne et skum, er det resulterende skum ikke stabilt og falder sammen i løbet af nogle få minutter. Fremstillingen af en så-dan ustabil gasholdig suspension falder ikke inden for den fo- 15 religgende opfindelses omfang.

Opdeling af den gasholdige suspension eller skummet i partikler eller våde smådråber kan gennemføres på en lang række må-2Q der, f.eks. ved at sprøjte skummet via en dyse eller anden åbning, ekstrusion af skummet gennem åbninger i et bånd, eller en hvilken som helst anden kendt fremgangsmåde til opdeling af suspensioner i smådråber eller partikel form. De våde partikler eller smådråber tørres, i det mindste delvis, før de får lej-25 lighed til at gå sammen igen. Tørre eller delvis tørre prills kan fremstilles under anvendelse af et sprøjtetørringsapparat. Delvis tørrede prills kan yderligere tørres ved, at de opvarmes under betingelser, ved hvilke de hindres i at gå sammen, f.eks. i enkeltlag eller lejer med bevægelse, såsom et flui-3Q diseret leje. Prills kan også omdannes ved at forme skummet til fiberlignende stykker, tørre, og opskære det tørre eller delvis tørrede materiale.

35 7

DK 155186 B

Densiteten af prills ifølge opfindelsen, kan varieres på én række forskellige måder, f.eks. ved at inkorporere forskellige mængder 5 af gas i suspensionen/ ved anvendelse af skummidler og ved at variere suspensionens tørstofindhold. Suspensionens tørstofindhold påvirker suspensionens viskositet/ og dette gør ligeledes det specielt anvendte overfladeaktive middel og temperaturen/ ved hvilken gasindføringen gennemføres, men al-10 mindeligvis resulterer forøgelse af suspensionens tørstofindhold i en forøgelse af densiteten af det af suspensionen dannede skumstof. Suspensionens tørstofindhold vil typisk være fra 10% til 60 vægt% af suspensionen/ fortrinsvis fra 20% til 40 vægt%. Et deflokkuleringsmiddel/ f.eks. natrium= 15 tripolyphosphat/ kan tilsættes for at muliggøre fremstillingen af suspensioner af højt tørstofindhold.

Suspensionen af det lagdelte mineral vil sædvanligvis være vandig og vil specielt være en suspension eller dispersion af de lagdelte mineralpartikler i vand, fortrinsvis destil-20 leret eller deioniseret vand. Lagdelt mineral suspenderes eller dispergeres almindeligvis let i vand under dannelse af suspensioner, som har gode kolloidegenskaber. Suspensionens flydende medium kan om ønsket være en blanding af vand og et med vand blandbart opløsningsmiddel, såsom alkohol.

25 Væsken kan imidlertid om ønsket være en organisk væske. Ved omdannelse af suspensionen til et skiam og derefter til et stift skumstof er det nødvendigt at inkorporere et overfladeaktivt middel i suspensionen, og dette middel vil normalt blive sat til vandet før eller under suspensionens dannelse.

30 Det må forstås, at i tilfældet med det lagdelte mineral ver-mikulit, kan delaminering af mineralet resultere i, at et overfladeaktivt middel inkorporeres i det delaminerede materiale, og det er eventuelt ikke nødvendigt med et særskilt middel. Foruden et overfladeaktivt middel kan der inkorpo-35 reres andre midler, såsom fyldstoffer, trykstyrkeforbedrende τη·ΐ/11 o'r-_ ·*73ΐι/1β1-;=ι5ΐ 1 t ττΗ r) 1 nrr Λ/a-fl nltlriil ners— 8

DK 155186 B

midler i suspensionen før/ under eller efter suspensionens fremstilling.

Man kan anvende et hvilket som helst overfladeaktivt middel, som ved gasindføring i suspensionen resulterer i et vådt skum-5 stof eller skum, som er stabilt, hvormed menes, at det ikke falder sammen ved henstand i en periode på mindst 10 minutter eller ved, at der fjernes flydende medium derfra. Anioniske, ikke-ionogene eller kationiske overfladeaktive midler kan an·*· vendes forudsat, at de resulterer i et stabilt skum. Hvor 10 vidt et overfladeaktivt middel er egnet til anvendelse ved fremgangsmåden bestemmes således let ved et simpelt forsøg, som blot indebærer bestemmelsen af, hvor vidt midlet muliggør, at der dannes et vådt skumstof eller skum af en suspension af f.eks. et tørstofindhold på- 30%, og om skummet i 15 givet fald er stabilt. Som en rettesnor kan det siges, at et vådt skumstof eller skum, som ved henstand ikke falder sammen (f.eks. ses ikke nogen væsentlig reduktion af skumhøjden) i løbet af en periode på 10 minutter, fortrinsvis i løbet af en periode på 1 time, almindeligvis vil være 20 velegnet til tørring til dannelse af et stift skumstof ifølge opfindelsen. Til undersøgelsesformål kan det overfladeaktive middel, der skal undersøges, anvendes i en hvilken som helst ønsket mængde eller ved varierende koncentrationer, forudsat at de ikke flokkulerer skumstoffet. I almindelighed vil en 25 stor mængde af midlet, f.eks. 2 vægt% af opløsningen, give en indikation i en begyndelsesundens.f'gelje af, hvor vidt det er værd at undersøge midlet yderligere.

Overfladeaktive midler, der kan anvendes ved lave koncentrationer, foretrækkes , selv om dette ikke er kritisk. Det er 30 blevet observeret, at et overfladeaktivt middel, som giver et stabilt skumstof af en suspension af et lagdelt mineral, eventuelt ikke giver et skumstof af tilsvarende stabilitet som fra en suspension af et andet lagdelt mineral eller af blandede mineraler, såsom en blanding af kaolinit og dela-35 mineret vermikulit. Ligeledes kan et overfladeaktivt middel, 9

DK 155186 B

som ikke giver et stabilt skumstof af en suspension af et lagdelt mineral ikke desto mindre give et stabilt skumstof af en suspension af et andet lagdelt mineral eller af blandede mineraler. Det overfladeaktive middel n-butylammoniumchlo= 5 rid giver f.eks. ikke et særligt stabilt skumstof fra en suspension af kaolinit alene, men giver et stabilt skumstof fra en suspension af delamineret vermikulit eller af en 50:50-blanding, beregnet på vægten af kaolinit og delamineret vermikulit. Dette må man huske på, når man undersøger, hvor vidt 10 et overfladeaktivt middel er egnet, dvs. undersøgelsen bør fortrinsvis gennemføres under anvendelse af den suspension, som man faktisk ønsker at indføre gas i og senere tørre til et stift skumstof.

Med hensyn til det overfladeaktive middel har det også vist 15 sig, at de overfladeaktive midler, som lettest danner et skumstof eller skum ikke nødvendigvis danner det mest stabile skum. X virkeligheden har det vist sig, at overfladeaktive midler, som kun vanskeligt danner et skum (f.eks. efter langvarig piskning af suspensionen), i virkeligheden 20 er tilbøjelig til at danne det mest stabile skum. Den lethed, hvormed et overfladeaktivt middel gør det muligt at danne et skum, er imidlertid ikke et afgørende bevis for dette middels egnethed til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge den foreliggende opfindelse, og det må forstås, at 25 opfindelsen ikke er begrænset til midler med ringe skumdannelsesegenskaber .

Den anvendte mængde af det overfladeaktive middel kan variere inden for vide grænser, afhængig f.eks. af suspensionens tørstofindhold, det specielle lagdelte mineral og overflade-30 aktive middel, den specielt anvendte gasindføringsteknik og gasindføringstemperaturen. Som en rettesnor kan det oplyses, at mængden af overfladeaktivt middel typisk vil være fra 0,1% til 5 vægt%, beregnet på vægten af det lagdelte mineral i den suspension, der skal indføres gas i. Da det overfladeaktive 35 middel forbliver i det stive skumstof efter fjernelse af 10

DK 155186 B

væske fra skummet og dets nærværelse i det stive skumstof er uønsket, foretrækkes det at anvende en så ringe mængde overfladeaktivt middel som muligt i forbindelse med fremstillingen af et stabilt skum, som ikke falder sammen ved fjernelse af væske herfra.

5

Indføring af gas i suspensionen kan gennemføres på en række måder, f.eks. ved at frigive gas eller damp i suspensionen eller ved mekanisk indeslutning af gas i suspensionen ved hurtig 10 omrøring af suspensionen. Gassen vil normalt være en gas, som er inaktiv over for den (vandige) suspension, f.eks. luft, nitrogen, carbondioxid, en hydrocarbon eller en chlorf1uorcar-bon. Mekanisk indeslutning af gassen i suspensionen kan opnås, f.eks. ved hurtig omhvirvling, slåning eller piskning af sus-15 pensionen.

Frigivelse af gas eller damp i suspensionen kan opnås ved at opvarme suspensionen, fortrinsvis hurtigt, til frigivelse af bobler af det gasdannende flydende medium (damp, hvor det fly-20 dende medium er vandigt) eller til frigivelse af bobler af damp af et stof (skummiddel), som bevidst er inkorporeret i suspensionen som en kilde for skumdannelse. Skummidlet kan f.eks. være en hydrocarbon, chlorcarbon, en fluorcarbon, en chlorfluorcarbon eller en carbondioxidkilde. Suspensionen kan 25 forgasses ved at underkaste den en elektromégnetisk bestråling med en frekvens i intervallet fra 104Hz til 10l2Hz.

Fremstillingen af suspensionen og indføringen af gas i suspensionen i de tilfælde, hvor denne gasindføring ikke indbærer et 30 opvarmningstrin, kan hensigtsmæssigt gennemføres ved Stuetemperatur, selv om højere eller lavere temperaturer også kan anvendes, om ønsket.

Fjernelsen af det flydende medium fra den gasholdige suspen-35 sion vil normalt hovedsagelig ske ved fordampning, sædvanligvis fremkaldt ved opvarmning af den gasholdige suspension efter opdeling til prills.

11 DK 155186 B

Stive uorganiske skumstoffer, omfattende lagdelte materialer, er tilbøjelige til at være bløde og at have lav trykstyrke. Afhængig af det særlige lagdelte mineral kan skumstoffernes styrke forbedres ved deri at inkorporere et trykstyrkeforbed-5 rende materiale og/eller ved at opvarme det tørre skumstof til sintring heraf. Inkorporering i blandings-mineralskumstof, f.eks. ved, at der i suspensionen før gasindføringen inkorporeres vermi kul i11 amel 1 er (delamineret vermikulit) resulterer almindeligvis i en forøgelse af skumstoffets trykstyrke.

10

Usintrede stive skumstoffer, der omfatter lagdelte mineraler, har ringe modstandsdygtighed over for nedbrydning med flydende vand, og det foretrækkes at underkaste skumstofferne en behandling for at forbedre deres vandstabilitet. Skumstofferne kan f.eks. gøres vandtætte ved at inkorporere et siliconpoly-merforstadium deri og derpå i skumstoffet frembringe sure betingelser, under hvilke der sker polymerisation af forstadiet med dannelse af en si 1iconpolymer i skumstoffet. Natriumme-thylsi1iconat kan f.eks. inkorporeres i en vandig suspension 23 af kaolinit før eller under gasindføring i suspensionen, og

det resulterende skumstof kan, medens det stadigt er vådt, behandles med en sur gas, såsom carbondioxidgas til frembringelse af de sure betingelser, som er nødvendige for polymerisation af siliconatet til dannelse af en si 1iconpolymer. I

25 stedet for bevidst at behandle med en sur gas, kan de våde prills eller det produkt, der omfatter prills, om ønsket, også få lov til at henstå i luften i længere tid, hvorpå carbondioxid i luften vil blive absorberet og tilvejebringe de nødvendige sure betingelser i skumstoffet. Sintrede skumstoffer, 30 hvor en s i 1iconpolymer, der er inkorporeret før sintringen, vil blive nedbrudt, kan gøres vandtætte med en si 1iconpolymer efter sintring. De relative mængdeforhold af de lagdelte mineraler i suspensionen af blandede mineraler og således i det resulterende stive skumstof kan variere inden for vide græns-35 er, afhængig f.eks. af trykstyrken og varmeisolerende egenskaber, som kræves i det stive skumstof. Skumstofferne kan omfatte f.eks. kaolinit eller en kaolinholdig lerart og vermikulit i de indbyrdes mængdeforhold fra 90:10 til 10:90 beregnet

12 DK 155186 B

på vægten. Forøgelse af den relative mængde af vermikulitla-meller i det stive skumstof bevirker almindeligvis en forøgelse af det stive skumstofs trykstyrke, men også en forøgelse af det stive skumstofs varmeisoleringskoefficient (λ-værdi).

5 Stive skumstoffer af cellulær struktur omfattende lameller af vermikulit og deres fremstilling af ved gasindføring i en suspension af vermikulitlameller til dannelse af et skum, ekstru-sion af skummet og fjernelse af det flydende medium fra skummet er beskrevet i UK patentskrift nr. 14764/76 og i det ti 1-10 svarende US patentskrift nr. 4.130.687, hvori fremstillingen af suspensioner af vermikulitlameller også er beskrevet.

De stive blandede mi neral skumstoffer ifølge den foreliggende opfindelse indeholdende delamineret vermikulit fås hensigts-15 mæssigt fra en suspension af vermikulitlameller ved at inkorporere et andet lagdelt mineral i suspensionen før gasindføring deri. Som beskrevet i US patentskrift nr. 4.130.687, vil suspensionen af vermikuli tlamel ler sædvanligvis indeholde et overfladeaktivt middel, såsom n-butylammoniumchlorid, der an-20 vendes ved fremstillingen af suspensionen, således at inkorporering af et andet lagdelt mineral i suspensionen tilvejebringer både suspensionen og det overfladeaktive middel, der er nødvendigt til fremstillingen af stive skumstoffer, som beskrevet heri.

25

Blandede vermikulitholdige mineralskumstoffer indeholder fortrinsvis et middel til forbedring af trykstyrken og vandstabiliteten. Forøgelsen af trykstyrken og vandstabiliteten af vermikul itstoffer ved at inkorporere et middel til forbedring af 30 trykstyrken i form af et fast partikel formet materiale med en basisk rekation i vand er beskrevet i EP patentskrift nr.

9310. Som beskrevet i det nævnte EP patentskrift nr. 9310, er det foretrukne middel til forøgelse af trykstyrke og vandstabilitet partikelformet magnesiumoxid, og det foretrækkes at 3 5 inkorporere partikel formet magnesiumoxid i de blandede mineral-(indeholdende vermikulit)-skumstoffer ifølge den foreliggende opfindelse. Som beskrevet tidligere kan de blandede minerals-kumstoffers trykstyrke alternativt forøges ved sintring af skumstoffet.

13 DK 155186 B

Suspensionerne, der indeholder et overfledeaktivt middel, der anvendes til dannelse af de stive blandede lagdelte mineral- skumstoffer ifølge opfindelsen omfatter ifølge endnu et træk ved den foreliggende opfindelse følgende suspensioner af blandede lagdelte mineraler: 5 (i) en suspension i et flydende medium indeholdende et over fladeaktivt middel, vermikulitlameller og et eller flere lagdelte mineraler.

(ii) en suspension i et flydende medium indeholdende et over- 10 fladeaktivt middel, vermikulitlameller, et eller flere andre lagdelte mineraler og et middel til forbedring af trykstyrke og vandstabilitet, f.eks. magnesiumoxid.

(iii) en suspension som (i) eller (ii) ovenfor, der yderligere 15 indeholder deflokkuleringsmiddel, f.eks. et tripolyphos- phat, og (iv) en suspension i et flydende medium indeholdende et overfladeaktivt middel og to eller flere lagdelte mineraler.

20

Det flydende medium i hver af suspensionerne er fortrinsvis vandig og er specielt vand. Det foretrækkes også, at et af de lagdelte mineraler i hver af suspensionerne af blandede lagdelte mineraler, er kaolinit.

25

De stive skumformede produkter, som tilvejebringes ved hjælp af opfindelsen, er, hvadenten de er fremstillet udelukkende af et lagdelt materiale eller omfatter blandede mineraler, f.eks. kaolinit og vermikulit, varmemodstandsdygtige og varme-3Q isolerende materialer, der er velegnede til en lang række brandbeskyttelses- og varmeisoleringsformål. Produkterne kan fremstilles som plader eller bjælker til brug ved efterfølgende fabrikationsprocesser, f.eks. til dannelsen af laminater med plader eller lag af en lang række materialer, såsom træ, 0_ finér, asbest, glimmer, plast, vermikulitplade (opskummet oo eller fremstillet af varmeeksfolierede vermikulitkorn), glas- a . . -» . « ..... — . o

DK 155186 B

danne laminater er nyttige, dekorative paneler for byggeindustrien. Plader og dækplader kan anvendes direkte og uden laminering til andet materiale, f.eks. til beklædning af træ-, cement- eller stålkonstruktionselementer til frembringelse af en brandsikker barriere og et varmeisolerende lag rundt om 5 elementerne, og som tagdækningsmateriale, indvendig beklæd ning og loftplader.

De stive skumstoffer kan udsættes for høje temperaturer, f.eks. indtil 1000°C i længere -tidsrum uden nedbrydning, 20 selv om påvirkning af højere temperaturer i lang tid resul terer i, at produkterne bliver skøre. Presseformning af de stive skumstoffers overflade efter eller under tørringen deraf giver en glat overflade, som, om ønsket, kan bibringes en dekorativ overfladeform.

15

De stive skumlegemer kan om ønsket i form af et laminat med et andet materiale anvendes i branddøre eller brandhindrende skillevægge. I form af prills kan de anvendes til fyldning af hulheder, hulrum og lignende.

20

De nævnte prills af skumstof kan sammenlimes til dannelse af de ønskede produkter. En række uorganiske og organiske (men fortrinsvis uorganiske) klæbestoffer kan anvendes til at sammenlime prills til fremstilling af dækplader til dan-25 nelse af laminater af det stive skumstof eller til at anvende dækplader som en belægning eller beklædning på substrater, såsom træ, cement og stålkonstruktionselementer. Dækplader af en tykkelse på indtil 10 cm eller herover kan fremstilles ved at sammenklæbe prills af tørt skumstof. Eksempler på 3ø uorganiske bindemidler, der kan anvendes, er phosphorsyre, vandige opløsninger af phosphater og silikater, cement og gips. Eksempler på organiske bindemidler, der kan anvendes, er vandige emulsioner af vinyl- og vinylidenpolymere og -co= polymere.

35

Prills af skumstofferne, specielt de, som omfatter helt eller delvis delamineret vermikulit (vermikulitlameller) kan tørpresses til produkter med strukturel integritet, uden at det er nødvendigt at anvende et klæbestof eller bindemiddel.

Πλ ΤΤΛ ^ ^ W /"f β ΐ· V* "i 1 T Π ην\·Π VN Ί«· /-* /*3 Ί 1 V* +» /TS V* Vi O V· V*-f- VI —

15 DK 155186 B

vis form af laminater, hvori prillproduktet er beklædt med eller anbragt mellem lag, f.eks, af papir eller plade. Selv om produkter kan formes ved tørpresning af de nævnte prills, foretrækkes det at blødgøre eller opvarme de nævnte prills, før presning heraf til produkter.

5

Det våde skumstof (dvs. den gasholdige suspension og suspensionen forud for gasindføringen, kan anvendes som et bindemiddel til sammenbinding af stive skumstofprills. Til anvendelse som klæbestof foretrækkes det, at det våde skumstof eller 10 suspensionen omfatter eller indeholder vermikulitlameller og fortrinsvis en væsentlig mængde af vermikulitlameller, f.eks. mindst 50 vægt% af det samlede tørstofindhold af det våde skumstof eller suspensionen.

15 Formede genstande af prills af stift, uorganisk skumstof om fattende et eller flere lagdelte mineraler kan fremstilles ved, at en opløsning, der indeholder phosphationer eller silikationer, påføres på partiklerne, og de resulterende våde prills tørres under bibeholdelse af den ønskede form.

20

Opløsningen indeholdende phosphationer kan være en phosphor- syre eller en opløsning af et phosphatsalt. Organiske og uorganiske phosphater kan anvendes, herunder komplekse phos= phater, selv om det på grund af, at den formede genstand, der fremstilles ved fremgangsmåden hensigtsmæssigt er helt eller i det mindste i alt væsentlig uorganisk, foretrækkes at anvende uorganiske phosphater eller en phosphorsyre. Den foretrukne opløsning indeholdende phosphationer er ortho= phosphorsyre. Natriumsilikatopløsning er den foretrukne silikationholdige opløsning.

30

Ved fremstilling af det stive uorganiske skumlegeme ifølge opfindelsen samles' prills af et skumstof til den ønskede produktform, f.eks.

en dækplade eller plade og tørres i denne form i nærværelse af en opløsning indeholdende phosphat- eller silikationer, således at de nævnte prills efter tørring-er sammenlimet, og den deraf formede genstand har en sammenhængende struktur.

35 16

DK 155186 B

Opløsningen kan overføres til de enkelte prills før sidstnævnte samles til den ønskede form,eller opløsningen kan overføres til de samlede prills, medens de holdes i den ønskede konfiguration til dannelse af en formet genstand.

5 Opløsningen kan alternativt tilføres til de nævnte prills før eller efter samling af de nævnte prills til den ønskede form, ved at der på de nævnte prills dannes en tør belægnisg af en phosphorsyre, et phosphatsalt eller et silikat, hvorefter de overtrukne prills befugtes til dannelse af opløs-10 ningen indeholdende phosphat- eller silikationer.

Det foretrækkes at overføre opløsningen til de enkelte prills før samlingen heraf til den ønskede form. Det foretrækkes specielt at fremstille prills, som har en tør belægning af en phosphorsyre, et phosphatsalt eller et silikat, og som 15 let lagres og transporteres, og som blot kræver befugtning af en fabrikant af formede genstande før eller efter samling af de nævnte prills til de ønskede formede genstande. Det er sædvanligvis mere hensigtsmæssigt i praksis at befugte de enkelte prills før samlingen til ønskede former end at 20 befugte de nævnte prills efter samlingen, og det er også lettere på denne måde at regulere den til de enkelte prills tilførte mængde opløsning og at sikre en ensartet koncentration af opløsningen i en samling af de nævnte prills.

Prills af et lagdelt mineralskumstof, som har en belægning 25 derpå af en phosphorsyre, et phosphatsalt eller et silikat, tilvejebringes ifølge en foretrukken udførelsesform for opfindelsen. Sådanne overtrukne prills fremstilles let ved at tilføre en phosphorsyre eller en opløsning af et phosphat= salt eller silikat til de nævnte prills og tørre dem ved at 30 afdampe det flydende medium fra belægningen under betingelser, hvorved sammenlimningen af de nævnte prills undgås. Befugtning igen af de tørre belagte prills gendanner opløsningen indeholdende phosphat- eller silikationer på de nævnte prills. Tørring af de nævnte prills kan f.eks. ske ved 35 tørring i fluidiseret leje. Mængden af opløsningen, der 17

DK 155186 B

indeholder phosphat- eller silikationer og koncentrationen af ioner i opløsningen/som overføres til de nævnte prills kan variere inden for vide grænser/ men påvirker de på basis af de nævnte prills dannede formede genstandes fysiske egen-5 skaber. Specielt mængden af den tilførte opløsning og koncentrationen af opløsningen påvirker densiteten af de formede produkter. I almindelighed bevirker en forøgelse af mængden af den særlige opløsning, som påføres på de nævnte prills, en forøgelse af densiteten af formede genstande, fremstil-10 let af disse prills,og en forøgelse af koncentrationen af ioner i opløsningen vil ligeledes resultere i en forøgelse af densiteten af formede produkter fremstillet af de nævnte prills.

En anden fysisk egenskab af produkterne, der kan påvirkes 15 ved hjælp af mængden og koncentrationen af den på de nævnte prills påførte opløsning, i det mindste i tilfældet med phosphatopløsninger, er produkternes styrke. Det har vist sig, at når mængden af phosphationer (i det mindste mængden i de nævnte prills overfladeområde) vokser, er der et maksi-20 mum med hensyn til styrken af produktet, som dannes ud fra de nævnte prills, og at forøgelse af mængden,ud over den mængde, som giver dette maksimum, enten ved at forøge mængden af tilført opløsning eller koncentrationen af opløsningen, bevirker en formindskelse i produkternes styrke.

25 Mængden af opløsning, som tilføres til de nævnte prills, kan i nogen grad afhænge af den metode, som anvendes til påføringen, men for en særlig påføringsteknik bestemmes den optimale kombination af mængde af tilført opløsning og opløsningskoncentration let ved simple undersøgelser og forsøg. Tilfør-30 sel af opløsningen til de nævnte prills kan ske ved hjælp af en hvilken som helst hensigtsmæssig metode, f.eks. neddypning, brusning eller pårulning, men det foretrækkes langs at anvende påsprøjtning. Sprøjtning har den fordel, at der herved lettest sikres kontrol over den på de nævnte prills tilførte 35 mænade. οσ metoden trtrtr det snecielt muliat. at de nævnte 18

DK 155186 B

prills overfladebelægges med en minimal imprægnering af priIlstrukturen ved hjælp af opløsningen. Lagdelte mineral-skumstofprills er sædvanligvis særdeles porøse strukturer, som let absorberer væsker, og medmindre man tager forholds-5 regler for at undgå dette, vil en opløsning, som tilføres til de nævnte prills, let trænge ind' i strukturen til de nævnte prills indre. Dette er uønsket i forbindelse med den foreliggende opfindelse, når henses til densiteten af produkter fremstillet af prills og varmeledningsegenskaberne 10 af sådanne produkter. En sprøjteteknik, der anvendes på styret måde til påføring af den mindst mulige mængde opløsning, der er nødvendig til at overfladebelægge de nævnte prills, foretrækkes derfor.

Ud over at tilføre den mindst mulige mængde opløsning, som 15 er nødvendig til at overfladebelægge de nævnte prills, foretrækkes det at anvende temmeligt fortyndede opløsninger af phosphorsyren eller phosphatet eller silikatsaltet for igen at begrænse den til de nævnte prills tilførte mængde phos= phorsyre, phosphat eller silikat. Som en rettesnor foretræk-20 kes det at anvende opløsninger af koncentrationer fra 5% til 20 vægt%, specielt opløsninger af en koncentration fra 7% til 15 vægt%. Ved den udførelsesform for den foreliggende opfindelse, hvor tørre, overtrukne prills fugtes med vand til omdannelse til produkter, vil den tilsatte vandmængde 25 normalt være ca. 60-70 vægt% af de nævnte prills.

De våde prills, enten som enkelt-prills eller samlet til formede produkter, kan få lov til at tørre ved omgivelsernes temperatur, men vil sædvanligvis blive opvarmet til forøgelse af tørringshastigheden. Den anvendte temperatur er ikke kri-30 tisk og kan være indtil flere hundrede °C, om ønsket. I almindelighed vil de våde prills blive opvarmet til omkring kogepunktet for den væske, der skal fjernes, når der tørres formede produkter, der er fremstillet af de våde prills, f.eks. ved ca. 90°C til 110°C, hvor væsken er vand, men til 35 tørring af enkelt-prills kan det være fordelagtigt at anvende 19

DK 155186 B

højere temperatur, f.eks. indtil 600°C. De fysiske egenskaber af de tørrede overtrukne prills og tørre formede produkter, der er fremstillet heraf, viser sig at være uafhængig af den til tørring af de overtrukne prills eller de formede 5 produkter anvendte temperatur.

Processen kan udføres .ved a't sætte gas til en suspension af vermikulitlameller til dannelse af et skum og fjerne væsken fra skummet under sådanne betingelser, at det opnåede stive skumstof har form af prills eller en produktform, der kan 10 omdannes til prills. Et eksempel på en egnet produktform til omdannelse til prills ved opskæring, f.eks. under anvendelse af en gasstrøm, er en fiberlignende ekstrusion af skum, der kan opskæres til prills før tørring,eller før de er tørre og derpå opskæres til prills. En lang række metoder til di-15 rekte prilldannelse kan anvendes, f.eks. sprøjtetørring, bånd-ekstrusion, hvor skummet bringes til at passere gennem huller i båndet til dannelse af prills.

Den kemiske delaminering af vermikulit til dannelse af suspensioner, sædvanligvis vandige suspensioner af vermikulit-20 lameller, som er velegnede til omdannelse til stive vermiku-lit-skumstofprills, kendes. Delamineringsprocesser er beskrevet, f.eks. i UK patentskrifterne nr. 1.016.385; nr. 1-076.786 og nr, 1.119.305, og af Baumeister og Hahn i "Micron" 2 247 (1976) . Prills af skumstof fremstillet af sus-25 pensionerne, der er dannet ved hjælp af en hvilken som helst af de kendte fremgangsmåder, kan anvendes i forbindelse med den foreliggende opfindelse.

Til brug ved fremstillingen af skumstofprills foretrækkes det at anvende suspensioner af vermikulitlameller, der er 30 blevet vådklassificeret til fjernelse af alle partikler af en størrelse på over 50 y, fortrinsvis 20 y, og som indeholder en stor mængde, f.eks. 40-60 vægt% af lameller af en størrelse på under 5 y.

20

DK 155186 B

Styrken af de formede produkter ifølge opfindelsen og spe-cielt deres bøjningsstyrke kan forbedres ved at laminere laget af sammenbundne prills med et overfladelag af et bøjeligt arkmateriale, såsom papir (f.eks. kraft-papir eller 5 vermikulitpapir eller glasfibervæv, der er imprægneret med vermikulit) eller metalstrimler eller folie. Et sådant overfladelag eller sådanne overfladelag kan tilføres ved hjælp af sædvanlige lamineringsmetoder til præ-formede skumstof artikler , men det er hensigtsmæssigt, at overfladelaget 10 eller overfladelagene påføres under fremstillingen af skum st of gen s tanden. Dækplader eller plader kan således f.eks. fremstilles ved at anbringe våde phosphat- eller silikat= overtrukne prills mellem lag af et overflademateriale og derpå sammenpresse det hele svagt og tørre de nævnte prills 15 til dannelse af et laminat med skumstofkerne og sammenhængende overfladelag.

Dækplader (eller plader), der omfatter stive skumstofprills, der er sammenbundet i en cellulær grundmasse, er en anden udførelsesform for den foreliggende opfindelse, inklusive 20 følgende materialer: (i) Prills af skumstof fremstillet af ét lagdelt mineral i en cellulær grundmasse omfattende det samme eller et andet lagdelt mineral, (ii) blandinger af skumstofprills af forskellige lagdelte 25 mineraler i en cellulær grundmasse omfattende et eller flere lagdelte mineraler, (iii) prills af kaolinitskumstof i en cellulær grundmasse omfattende vermikulit, (iv) prills af vermikulitskumstof i en cellulær grundmasse 30 omfattende vermikulit og kaolinit eller begge dele, (v) prills af kaolinitskumstof i en cellulær grundmasse omfattende kaolinit, og (vi) prills af kaolinit/vermikulitskumstof i en cellulær grundmasse omfattende, vermikulit eller kaolinit el- 35 ler en blanding af kaolinit og vermikulit.

21

DK 155186 B

Fremstillingen af produkter med prills af skumstof indlejret i en cellulær grundmasse omfatter inkorporering af præformede prills i en gasholdig suspension eller et skum af et lagdelt mineral og tørring af det resulterende prillfyldte skum. De 5 nævnte prills kan inkorporeres i skummet ved forsigtig omrøring heraf i skummet, og det fyldte skum kan formes, f.eks, ved ekstrusion til den ønskede produktform og tørres. Alternativt kan de nævnte prills samles til den ønskede form i f.eks. en form, og skummet kan tvinges ind i de samlede prills 10 ved påføring af et tryk eller trækkes ind i de nævnte prills ved anvendelse af sugning, f.eks. ved hjælp af en vakuum-formnings teknik. Presningen af prills til et præformet lag af skum til dannelse af plader eller daskplader er også mulig, selv om en sådan teknik sædvanligvis har tendens til at re-15 sultere i, at de nævnte prills og/eller skummet falder sammen, hvilket fører til et tættere produkt end man opnår med andre metoder. Den anvendte skummængde kan variere inden for vide grænser, men vil sædvanligvis være netop tilstrækkelig til fuldstændigt at fylde hulrummene mellem de pakkede prills, 20 f.eks, ca. en tilsvarende vægtmængde skum efter tørring, baseret på vægten af de nævnte prills.

25

Opfindelsen belyses ved hjælp af de følgende eksempler. Eksempel 1.

En blanding af kaolinler (60 g) i deioniseret vand (240 ml) og "Forafac" 1157 skummiddel (0,2 vægt% af kaolinet) blev 30 behandlet i 40 minutter i en Kenwood Chef røremaskine. Fora= fac-skummidlet er et fluorholdigt overfladeaktivt middel indeholdende en C7F15-gruPPe og en amfoter gruppe og kan fås fra TT/ti μλ Πδι>· λ-w xtzL +- οΤηιτησΊ“Λ·Ρ o 1 — 3

DK 155186 B

22 ler skum med en våddensitet på 240 kg/m .

Det våde skumstof blev anbragt i en form og fik lov til at henstå i 24 timer, hvorefter det blev opvarmet til 60°C i en luftovn til tørring heraf. Den siteten af det resulterende 3 5 tørre stive skumstof var 75 kg/m . Det blev observeret, at skummet i løbet af ovntørringstrinnet krympede 9% lineært.

Eksempel 2.

Et tørt stift skumstof fremstillet som beskrevet i eksempel 1 blev anbragt i en ovn ved 600°C, og temperaturen blev hævet 10 til 1150°C. Efter 30 minutter ved 1150°C blev skumstoffet taget ud, og det viste sig at være et sintret skumstof med 3 2 en densitet på 90 kg/m og en trykstyrke på 200 kN/m ved 20%’s kompression.

Eksempel 3.

15 En blanding af kaolin (60 g), deioniseret vand (240 ml) og "Empigen" BB skummiddel (0,45 vægts af kaolinet) blev behandlet i en Kenwood røremaskine i 30 minutter. Skummidlet kan fås fra Albright og Wilson og er et amfotert hydrocarbonover-fladeaktivt middel med carboxylgrupper. Der blev dannet et 20 vådt skumstof eller skum med en densitet på 195 kg/m . Efter henstand i 24 timer og tørring ved 60°C som beskrevet i eksempel 1, gav skummet et tørt, stift skumstof med en den- 3 sitet på 63 kg/m .

Eksempel 4.

25 En blanding af kaolin (100 g) , deioniseret vand (200 ml), natriumtripolyphosphat (0,1 g).,deflokkuleringsmiddel og "Forafac" 1157 skummiddel (0,1 vægts af kaolinet) blev behandlet i en Kenwood røremaskine i 10 minutter, hvorefter der blev dannet et stabilt vådt skumstof eller skum. Skummet 30 blev tørret som beskrevet i eksempel 1 til dannelse af et 23

DK 155186 B

3 tørt,stift skumstof med en densitet på 200 kg/m .

Eksempel 5.

En suspension (152 g) af delamineret vermikulit (vermikulit-lameller) i deioniseret vand (21,9% tørstofindhold) blev 5 blandet med deioniseret vand (125 g) i en Kenwood røremaskine under anvendelse af trådanordningen. Natriumtripolyphosphat-deflokkuleringsmiddel (0,5 g) og kaolin (33,3 g kaolin af lys kvalitet, der fås fra BDH Chemicals) blev tilsat og blandet i suspensionen. Blandingen blev pisket ved maksimal has-10 tighed i ca. 10 minutter, indtil det resulterende skum havde opnået maksimal højde, hvorpå blandingshastigheden blev reduceret, og magnesiumoxid (37 g, lys kvalitet fra BDH Chemicals) blev tilsat og blandet i skummet. Blandingshastigheden blev igen forøget til maksimum i ca. 1 minut.

15 Det resulterende, stabile våde skumstof eller skum blev fordelt i en polyethylenfilmforet aluminiumbakke med dimensionerne 15 cm x 15 cm x 2,5 cm. Skummet fik lov til at henstå ved stuetemperatur i ca. 12 timer og blev derpå tørret ved 80°C

i en luftovn. Det tørre, stive skumstof havde en densitet på 3 2 20 150 kg/m , og dets trykstyrke var 445 kJST/m ved 20% kompres sion.

E'k's’empel 6.

Et tørt stift skumstof blev fremstillet som beskrevet i eksempel 5 bortset fra, at der blev anvendt 70 g deioniseret 25 vand i stedet for 100 g. Det dannede tørre,stive skumstof 3 havde en densitet på 202 kg/m , og dets trykstyrke var 2 800 k.N/m ved 20% kompression.

Eksempel 7.

Et tørt, stift skumstof blev fremstillet som beskrevet i 24

DK 155186 B

eksempel 5 bortset fra, at der blev anvendt 67 g kaolin i stedet for 33,3 g. Det tørre, stive skumstof havde en den- 3 sitet på 215 kg/m , og dets trykstyrke ved 20% kompression var 640 k.N/m2.

5 Eksempel 8.

Et tørt, stift skumstof blev fremstillet som beskrevet i eksempel 5 bortset fra, at 100 g kaolin blev anvendt i stedet for 33,3 g. Densiteten af det tørre, stive skumstof 3 2 var 302 kg/m , og dets trykstyrke var 587 kN/m (20% kompres- 10 sion).

Eksempel 9.

Et tørt, stift skumstof blev fremstillet som beskrevet i eksempel 5 bortset fra, at vægten af kaolin var 133,3 g i stedet for 33,3 g. Skumstoffet havde en densitet på 3 o 15 375 kg/m , og dets trykstyrke (20% kompression) var 943 kN/m .

Eksempierne 10-12.

I disse eksempler blev de anvendte vermikulitprills fremstillet ved hjælp af følgende almene fremgangsmåde:

Pr illdannelse: 20 En vandig suspension af vermikulitlameller opnået ved op-kvældning af vermikulit under anvendelse af efter hinanden følgende behandlinger med tilbagesvalende saltopløsning, tilbagesvalende n-butylammoniumchloridopløsning og vand blev formalet og vådklassificeret til fjernelse af alle partikler 25 på over 50 μ. Suspensionen blev forgasset ved opvarmning i en Oakes blandemaskine eller Kenwood røremaskine til dannelse af et skimi, og magnesiumoxidpulver (10 vægt%, beregnet på vermikulitet) blev inkorporeret under forgasningsoperationen .

25 DK 155186 B

Det våde skum blev straks støbt på et perforeret "Melinex"-bånd, idet skummet passerede gennem hullerne i båndet og dannede "perler" på undersiden af båndet, Perlerne fik lov til at hærde og delvis tørre i nogle få minutter, før de 5 blev skrabet af bæltet. Perlerne blev derpå ovntørret på bakker til frembringelse af prills af tørt, stift skumstof til viderefremstilling af produkter. Ved at variere koncentrationen af vermikulit i den anvendte suspension blev der opnået skumstofprills af forskellig densitet. De nævnte 10 prills havde svagt cylindrisk form og gennemsnitsdimensioner på 2-3 mm i diameter og en længde på 3-5 mm. De havde en ensartet cellulær struktur.

Eksempel 10.

3

Vermikulitskumstofprills (20 g) af densitet 112 kg/m blev 15 forsigtigt omrørt med en vandig opløsning (66,5 g) af koncentreret phosphorsyre (5 g) i deioniseret vand. De således fugtede prills blev fordelt på flade tørrebakker og ovntørret ved 60°C i 16 timer. Eventuelle agglomerater af de nævnte prills blev nedbrudt ved håndkraft, og eventuelt fint støv 20 blev sigtet fra.

Tørre, phosphatbelagte prills (8 g) blev blandet omhyggeligt med deioniseret vand (16 g), og de fugtede prills blev sammenpressede svagt i to "Melinex" plastforede cylindriske rør med en diameter på 4,35 cm og en højde på 2,0 cm under 25 anvendelse af en knivspatel. Den flade top og den flade bund af prillemnet blev skrabet med spatelen til fremstilling af en glat overflade, og rørene blev opvarmet i en ovn ved 150°C i 4 timer.

Rørene blev udta,get fra ovnen, og skumcylindrene blev udtaget 30 fra rørene, og deres trykstyrker (10% kompression) blev straks bestemt under anvendelse af et Houndsfield Tensometer. Genstanden havde et 20 vægt% indhold af phosphatbindemiddel 3 og dets densitet (middelværdi for de to prøver) var 206 kg/m ,

26 DK Ί 55186 B

og trykstyrken 274,8 kN/m2.

Eksempel 11.

Der blev fremstillet genstande som beskrevet i eksempel 1, bortset fra, at de havde et indhold af phosphatbindemiddel på 10% i stedet for 20%. Dette indhold på 10% blev opnået 5 ved at blande 20 g af de nævnte skumstofprills med en opløsning (62,5 g) af koncentreret orthophosphorsyre (2,22 g) i deioniseret vand.

Genstanden havde en densitet (middelværdi for de to prøver) på 154 kg/m2 og en trykstyrke på 126,4 kU/m2.

10 Eksempel 12.

O

Vermikulitskumstofprills (50 g) med en densitet på 104 kg/m blev overtrukket med orthophosphorsyre under anvendelse af et fluidiseret lejetørreapparat i en laboratorieskala (model FBD/L72 fra PR Engineering Limited). Til overtrækning af de 15 nævnte prills blev de anbragt i et fluidiseret cylindrisk leje med en højde på 30 cm og en diameter på 13 cm og holdt » i toppen heraf og opvarmet til 140°C. 2,5 m orthophosphorsyre - (12 ml) blev sprøjtet på de fluidiserede prills under anven delse af en "Delavan" luftforstøvningssprøjtedyse (model 20 30610-1) og en leveringshastighed på 0,22 cm /sekund. Der blev således opnået en prillbelastning på 2,5 vægt% ortho= phosphorsyre.

De tørre, overtrukne prills (8 g) blev formet til cylindriske genstande og undersøgt som beskrevet i eksempel 1. De færdige 25 genstande havde en densitet (gennemsnit for de to prøver) på 127 kg/m2 og en trykstyrke på 386 k N/m^.

Eksemplerne 13-15.

Tørre, stive skumstoffer af plastisk ler blev fremstillet ved hjælp af den almene fremgangsmåde, der er beskrevet i 30 eksempel 1 ud fra følgende suspensioner af plastisk ler.

27 DK 155186 B

Eksem- Plastisk ler Vand Forafac Behandlingstid pel. ......(g) .... (·οϊη3·). (g.)..........(min..) 0,13 "Hymod"/AT 200 2 20 ......(loo)........-····--................... ' 5 . .14 BSK/L (3.7.1.) . . 2.0.0 . . . 2.,.4.......... 2.0 15 "Hycast'WC 200 2 20 ... (.1.00.)................................... .

"HYMOD'VAT er et plastisk ler, der stammer fra Dorset, og som leveres af English China Clay. "HYCAST"/VC er et pla-10 stisk ler fra Devon, der kan leveres fra English China Clay. BSK/L er et plastisk ler fra North Devon, der kan fås fra Watson Blake. Der blev anvendt deioniseret vand. og "Forafac" 1157.

Det våde skumstof blev omdannet til tørre, stive skumstof-15 . fer, som beskrevet i eksempel 1, og de tørre skumstoffer blev sintret ved 1050° som i eksempel 2. De våde og tørre skumstoffers egenskaber blev bestemt og er vist nedenfor.

Eksempel.

..................13 · 14..... 15 20 Egenskab Våd densitet (kg/m3) 245 198 196 Tør densitet (kg/m3) 124 99 98

Sintringstid (min.) 555

Sintret densitet (kg/m3) 128 101 99 25 KCS sintret skumstof (kN/m3) 700 114 172 XCS ved 100 kg/m3 420 114 150 KCS ved 200 kg/m3 1340 - 630 XCS usintret skumstof 40 10,8 KC.S. = trykstyrke i kN./m3..

3 3 30 CS ved 100 kg/m og. 200 kg/m er henholdsvis trykstyrkerne

-Ί O

af skumstoffer med en densitet på 100 kg/m og 200 kg/m .

28 DK 15 5186 B

I en yderligere forsøgsrække blev de våde skumstoffer, der blev fremstillet i eksemplerne 13, 14 og 15 og omdannet til tørre, stive skumstofprills ved hjælp af den båndekstrusionsteknik, der er beskrevet til fremstilling af vermikulitskum-5 stofprills i eksemplerne 10-12. X hvert tilfælde opnås håndterbare prills af cellulær struktur.

I endnu en forsøgsrække blev de våde skumstoffer omdannet til prills af cellulær struktur i et sprøjtetørringsapparat.

De nævnte prills fra alle seks forsøg blev sintret ved 1050°C, 10 og i hvert tilfælde blev de nævnte prillcellulære strukturer bevaret.

Eksempel 16.

En ildfast ler (kaolinit/illit) masse blev ledt gennem en 2Q mikron sigte til fjernelse af eventuelle store partikler 15 af kvarts og 201 g af den sigtede masse (47 vægt% tørstof) blev blandet med 128 g deioniseret vand og 2,4 g "Forafac" 1157 (0,63 vægts, beregnet på lerets vægt). Den resulterende opslæmning (30% tørstof) blev pisket i en Kenwood Chef røremaskine i ca, 20 minutter til dannelse af et stabilt vådt 20 skumstof.

Prøver af det våde skumstof blev omdannet til et ekstruderet tørt,stift skumstof ved hjælp af fremgangsmåden fra eksempel 1, <pg skumstoffet blev sintret ved 1150°C som i eksempel 2.

3

Det våde skumstof havde en densitet på 190 kg/m , og det 3 25 sintrede skumstof havde en densitet på 116 kg/m og en tryk- 2 styrke på 70 kJST/m (ved 10% kompression).

Eksempel 17.

7,04 kg plastisk ler EWVA, 12,9 kg deioniseret vand og 169 ml "Forafac" 1157 (0,6% beregnet på leret) blev blandet til 30 dannelse af en opslæmning med et tørstofindhold på 35%. Op-

29 DK 155186 B

slæmningen blev pisket i en Kenwood Chef røremaskine i 20 minutter, og det resulterende, stabile våde skumstof blev omdannet til prills af skumstof i et konventionelt sprøjtetørringsapparat. De resulterende prills blev sintret ved 5 1150°C i 5 minutter. Det våde skumstof havde en densitet på 256 kg/m , og de sintrede prills havde en densitet på 150 kg/m3.

Eksempel 18.

Sepiolit (38 gi blev blandet med deioniseret vand (162 g), 10 og "Forafac" 1157 (0,06 g - 0,4% på leret] i en Kenwood Chef røremaskine i 15 minutter til dannelse af et stabilt vådt skumstof. Det våde skumstof med en densitet på 195 kg/m blev omdannet til prills af cellulær struktur ved den i eksemplerne 10-12 beskrevne båndekstrusionsmetode. De nævnte prills 15 blev sintret ved 1050°C i 5 minutter, og de sintrede prills havde en densitet på 58 kg/m .

Eksempel 19.

18,9% delamineret vermikulitopslæmning i deioniseret vand (116 g) blev blandet med deioniseret vand (78 g) og natrium= 20 tripolyphosphat (0,5 g). Kaolinler af lys kvalitet, ex BDH (67 g) blev sat til blandingen, som derpå blev pisket i en Kenwood Chef røremaskine i ca. 15 minutter. Magnesiumoxidpul-ver af lys kvalitet, ex BDH (3,7 gi blev tilsat, og blandingen blev pisket til fordeling af pulveret. Det våde skumstof 25 blev omdannet til prills ved hjælp af båndekstrusionsmetoden fra eksemplerne 10-12, og de nævnte prills blev sintret ved 15Q0°C i 10 minutter. Densiteten af de sintrede prills var 238 kg/m3.

Eksempel 20.

30 Montmorillonit (50 gi blev dispergeret i deioniseret vand (338 σ1 οσ 18.3% delamineret vermikuli tops læmnincr (137 cr)

30 DK 155186 B

blev sat til dispersionen, efterfulgt af "Forafac" 1157 (3 g). Blandingen blev pisket i en Kenwood Chef røremaskine i 1 time til fremstilling af et stabilt vådt skumstof. Det våde skumstof blev omdannet til tørre prills af cellulær struktur ved 5 hjælp af båndekstrusionsmetoden fra eksemplerne 10-12. De nævnte prills havde efter tørring ved 90°C en densitet på 108 kg/m^.

Eksempel 21.

Natriummontmorillonit (50 g - Wyoming bentonit) og kaolinler 10 (50 g) blev blandet med deioniseret vand (450 g) i en Kenwood

Chef røremaskine, indtil omhyggelig fordeling af Montmorillo- nitet. "Forafac" 1157 (6 g) blev tilsat, og blandingen blev pisket i 1 time ved maksimal hastighed til fremstilling af et stabilt vådt skumstof. Prills af tørt skumstof fremstil- 15 let af det våde skumstof ved båndekstrusion som i eksemplerne 10-12 og efterfølgende sintring ved 1050°C i 10 minutter og 3 havde en densitet på 118 kg/m .

Eksempel 22.

Natriummontmorillonit (Wyoming bentonit - 50 g) og deioni-20 seret vand (450 g) blev sintret i en Kenwood Chef røremaskine, indtil omhyggelig fordeling af Montmorillonitet. "Forafac" 1157 (6 gi blev tilsat, og blandingen blev bearbejdet ved hjælp af piskeriset ved maksimal hastighed i ca. 1 time til fremstilling af et stabilt vådt skumstof. Prills blev frem-25 stillet af det våde skumstof ved hjælp af båndekstrusionsmetoden fra eksemplerne 10-12 og sintret ved 1000°C i 10 minut- 3 ter. De sintrede prills havde en densitet på 110 kg/m . Eksempel 23,

Natriummontmorillonit (200 g), og en 60% vandig opløsning af 30 butylammoniumchlorid (360 g) og deioniseret vand (750 g) blev opvarmet til 80°C med sintring i 4 timer. Det resulterende

31 DK 155186 B

butylammoniummontmorillonit (fast) blev filtreret fra pg vasket fri for chloridion. En fjerdedel af det faste stof blev pisket med deioniseret vand (120 g) og "Forafac" 1157 (12 g) i en Kenwood Chef røremaskine i 1 time til fremstil-5 ling af et stabilt vådt skumstof. Det våde skumstof blev overført til en form og tørret som beskrevet i eksempel 1 til fremstilling af et stift skumstof af cellulær struktur.

Eksempel 24.

Magnesium-mgntmorillonit blev fremstillet ved at opvarme 10 natriummontmorillonit (Wyoming bentonit - 200 g) med magne= siumchlorid (MgC^/61^0 - 2Q3 g), i deioniseret vand (1 liter) ved 80°C i 4 timer. Magnesiummontmorillonitet (fast) blev filtreret fra og vasket fri for chloridion. En fjerdedel af det faste stof blev pisket med deioniseret vand (100 g) og 15 "Forafac" 1157 (0,8 g) i en Kenwood Chef røremaskine til fremstilling af et stabilt vådt skumstof. Det våde skumstof blev omdannet til en tør plade som beskrevet i eksempel 1.

Det tørre skumstof havde cellulær struktur.

Eksempel 25.

20 Aluminiummontmorillonit blev fremstillet ved at opvarme natriummontmorillonit (Wyoming bentonit - 200 g) med alu= miniumnitrat (Al(NO^)- 375 g) i deioniseret vand (1,1 liter) ved 80°C i 4 timer. Aluminiummontmorillonitet (fast) blev filtreret fra og vasket fri fra nitration. En fjerde— 25 del af det faste stof blev pisket i en Kenwood Chef røremaskine med deioniseret vand (100 g) og "Forafac" 1157 (0,8 g) til fremstilling af et stabilt vådt skumstof. Det våde skumstof blev støbt og tørret som i eksempel 1 til opnåelse af et tørt, stift skumstof af cellulær struktur.

32 DK 155186 B

Eksempel 26.

En plade, der måler 15 cm x 15 cm x 2,5 cm blev fremstillet ud fra omtrent kugleformede, tørre prills af delamineret vermikulitskumstof med en diameter på 3 mm fremstillet som 5 beskrevet i eksemplerne 10-12. De nævnte prills havde en sand densitet på 65 kg/m og en pakningsdensitet på 45 kg/m . De tørre prills (22 g) blev anbragt i en stålform med dimensionerne 15 cm x 15 cm x 2,5 cm, og der blev påført et tryk på 15 kg/n£ under anvendelse af en stålplade til sammenpres-10 ning af samlingen af prills. Trykket blev opretholdt, indtil voluminet af samlingen af prills blev reduceret til ca. halvdelen. Produktet var en plade af i alt væsentlig cellulær 3 struktur og med en densitet på 90 kg/m , en bøjningsstyrke 9 2 på 30 kN/m og en trykstyrke på 100 kN/m . Pladen blev skub- 15 bet ud af formen, og dets to hovedflader blev overtrukket med en 35% vandig opløsning af natriumsilikat. Glasfibervæv med en vægt på 50 g/m blev presset på de overtrukne overflader, og det resulterende laminat blev tørret i en ovn i 2 timer. Laminatet havde en densitet på 95 kg/m , en bøjnings- 2 2 20 styrke på 300 kN/m og en trykstyrke på 150 k.N/m . Varmeled-ningsevnen af laminatet målt ifølge BS 874 var 0,056 W/m°C.

Eksempel 27.

En plade, der måler 15 cm x 15 cm x 2,5 cm blev fremstillet som beskrevet i eksempel 26 bortset fra, at de anvendte 25 prills blev fugtet med deioniseret vand (44 g) før anbringelse i formen. Den resulterende plade havde en i alt væsentlig 3 cellulær struktur, og dens densitet var 90 kg/m . Pladens 2 2 bøjningsstyrke var 60 kN/m , og trykstyrken var 110 kN/m .

Pladen blev lamineret med glasfibervæv som beskrevet i 30 eksempel 26, og det tørre laminat havde en densitet på 3 3 95 kg/m og en bøjningsstyrke på 400 kN/m og en trykstyrke på 130 kN/m2.

33 DK 155186 B

Eksempel 28.

Der blev fremstillet et tørt, stift skumstof ved hjælp af den i eksempel 1 beskrevne metode ud fra 50 g kaolinler (let kvalitet), 200 ml deioniseret vand og 0,3 g "Vantoc" CL 5 (et kvaternært ammoniumbromidoverfladeaktivt middel, der kan fås fra imperial Chemical Industries Limited). Densiteten af 3 det tørre skumstof var 88 kg/m .

Eksempel 29.

Der blev fremstillet en sammensat plade indeholdende tørre 10 prills ud fra vermikulitskumstof og en grundmasse af vermi= kulitskumstof på følgende måde.

Vermikulitskumstof blev dannet ved at behandle en 20 vægt% suspension af delamineret vermikulit. 250 g suspension blev behandlet i 5 minutter under anvendelse af en Kenwood maskine 15 ved 60 omdrejninger pr. minut. Det resulterende skumstof blev derpå blandet med 50 g prills fremstillet af skumstoffet ver= mikulit og omrørt med en stor mekanisk omrører ved 5 omdrejninger pr. minut. De opnåede vermikulitprills havde en densi-3 2 tet på 70 kg/m , en trykstyrke på 100 kN/m og en diameter 20 på 3 mm.

Den resulterende blanding blev udglattet i en metalform med dimensionerne 2,5 cmx 2,5 cm x 2,5 cm, tørret ved stuetemperatur i 24 timer og derpå ved 50°C i 2 dage. Den resulte- rende blok havde en trykstyrke på 200 k.N/m , en bøjnings- 2 3 25 styrke på 350 kN/m og en densitet på 95 kg/m . Pladens varmeledningsevne var 0,059 W/m°C ved 20°C.

Eksempel 30.

En sammensat plade indeholdende tørre plader af ekspanderet perlit og en grundmasse af vermikulitskumstof blev fremstil-30 let på følcrende måde.

Claims (19)

34 DK 15 5186 B Vådt vermikulitskumstof blev fremstillet som beskrevet i eksempel 29. Det resulterende skumstof blev derpå blandet med 100 g perler fremstillet af ekspanderet perlit. Perlerne havde en densitet på 130 kg/m , en trykstyrke på 250 k.N/m 5 og en diameter på 2-5 mm. 2 Den resulterende blok havde en trykstyrke på 250 kN/m , en 2 3 bøjningsstyrke på 300 kN/m og en densitet på 110 kg/m . Pladens varmeledningsevne var 0,046 W/irPc ved 20°C. Eksempel 31.

1. Prills af et stift, uorganisk skumstof, kendetegnet ved, at de har cellulær struktur, og at de er fremstillet ved indføring af gas i en suspension af lameller af et eller flere lagdelte mineraler i et væskeformigt medium, der indeholder et overfladeaktivt middel til dannelse af et stabilt DK 155186 B vådt skumstof, idet det væskeformige medium eventuelt også indeholder trykstyrke- og vandstabilitetsforbedrende midler, opdeling af det våde skumstof til små dråber eller til trådlignende form ved ekstrudering og fjernelse af i det mindste 5 en del af det væskeformige medium fra dråberne eller det trådlignende skum, idet sidstnævnte før eller efter væskefjernelsen opdeles i små længder.

2. Prills ifølge krav 1, kendetegnet ved, at 10 det lagdelte mineral er vermikulit.

3. Prills ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral er kaolinit eller kaolinholdigt ler. 15

4. Prills ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral er montmorillonit.

5. Prills ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral er sepiolit. 20

6. Prills ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral består af vermikulit og kaolinit.

7. Prills ifølge ethvert af de foregående krav, kende-tegnet ved, at de har en densitet under 400 kg/m .

8. Fremgangsmåde til fremstilling af prills ifølge krav 1, kendetegnet ved, at gas indføres i en suspension af lameller af et eller flere lagdelte mineraler i et væske-30 3 formigt medium, der indeholder et overfladeaktivt middel til dannelse af et stabilt vådt skumstof, idet det væskeformige medium eventuelt også indeholder trykstyrke- og vandstabili- tetsforbedrende midler, det våde skum opdeles til små dråber eller til trådlignende form ved ekstrudering, og i det mindste 3 5 en del af det væskeformige medium fjernes fra dråberne eller det trådlignende skum, idet sidstnævnte før eller efter væskefjernelsen opdeles i små længder. DK 155186 B

9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at der som lagdelt mineral anvendes vermikulit.

10. Stift, uorganisk skumlegeme, kendetegnet ved, ^ at det i hovedsagen består af prills ifølge krav 1, der er konsolideret til et skumlegeme.

10 Der blev fremstillet en sammensat plade indeholdende tørre prills ud fra opskummet kaolin og en grundmasse af vermiku= litskumstof på følgende måde. Vermikulitskumstof blev dannet som beskrevet i eksempel 29. Det resulterende skumstof blev derpå blandet med 50 g prills 15 fremstillet ud fra opskummet kaolin. De nævnte prills havde •3 2 en densitet på 65 kg/m , en trykstyrke på 90 kN/m og en diameter på 3 mm. Den resulterende blok havde en trykstyrke på 110 kN/m2, en 2 3 bøjningsstyrke på 250 kN/m og en densitet på 85 kg/m .

20 Blokkens varmeledningsevne var 0,045 W/iilC ved 20°C. Patentkrav.

11. Skumlegeme ifølge krav 10, kendetegnet ved, 3 at det har en densitet under 400 kg/m . 10

12. Skumlegeme ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral i nævnte prills er vermikulit.

13. Skumlegeme ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral i nævnte prills er kaolinit eller kaolinholdigt ler.

14. Skumlegeme ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral i nævnte prills er montmorillonit.

15. Skumlegeme ifølge krav 10 eller 11, kendetegnet ved, at det lagdelte mineral i nævnte prills er sepiolit.

16. Skumlegeme ifølge krav 10-15, kendetegnet ved, at nævnte prills er limet sammen indbyrdes ved hjælp af et klæbemiddel.

17. Skumlegeme ifølge krav 10-15, kendetegnet 3Q ved, at nævnte prills er konsolideret ved indlejring i et cellulært fast materiale bestående af et eller flere lagdelte mineraler.

18. Skumlegeme ifølge krav 17, kendetegnet ved, 35 at det cellulære materiale består af vermikulitlameller. DK 155186 B

19. Skumlegeme ifølge krav 10, hvor partiklerne er fremstillet af et andet eller andre lagdelte mineraler end vermikulit, kendetegnet ved, at nævnte prills er konsolideret ved sammensintring. 5 10 15 20 25 30 35