NL8200599A - Werkwijze ter bereiding van keramische vezels bevattende, vlamwerende of vuurvaste massa's, volgens de werkwijze bereide massa's en toepassing daarvan. - Google Patents

Description

A_ f .... ...

Br/BI/lh/74

Werkwijze ter bereiding van keramische vezels bevattende, vlamwerende of vuurvaste massa’s, volgens de werkwijze bereide massa's en toepassing.daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ·_ ter bereiding van keramische vezels bevattende, eventueel korrelige, vlamwerende of vuurvaste massa's, de volgens de werkwijze bereide massa's resp. vezelgranulaten alsmede de 5 toepassing daarvan.

Thermisch isolerende keramische vezellichamen van vuurvaste vezels, organisch of anorganisch bindmiddel met enerzijds een geringe sterkte en een grote samendrukbaarheid en anderzijds verhoogde waarden voor de sterkte, dichtheid 10 .en standvastheid zijn’bekend. Zo beschrijft het DE-AS 12 74 490 een verbrandingskamer voor ovens, die gevormd wordt door het in de vorm brengen van de met bindmiddel verenigde vezelmassa en waarbij de bindmiddelconcentratie over de doorsnede van de wand zou af nemen. Als geschikt bindmiddel 15 worden klei, alkalisilicaten, alurainiumfosfaat, colloidale kiezelaarde met een gewichtspercentage van 5-35, optimaal 10%, genoemd, het vezellichaam is echter tengevolge van het dichte harde wandoppervlak daarvan en het tegenover gelegen zachte soepele wandoppervlak niet in voldoende mate 20 geschikt voor hoge belastingen.

Bij de methode volgens het DE-AS 27 32 387 moet de minerale vezelplaat, die voorgewonnen is met een organisch kunsts tof bindmiddel, door impregneren met een waterige suspensie van een’bindmiddelklei en daarna volgens temperen 25 worden versterkt. Verder zijn uit het DE-AS 26 18 813 vezel-spuitmassa's bekend, die naast een overwegende hoeveelheid anorganische vezels geringe hoeveelheden bindmiddel ;;resp. andere organische toevoegsels nog een extra chemisch bindmiddel bevatten, waarbij deze vezelspuitmassa's ter ver-30 mijding van stofvorming nog 5-20 gew.% van een olie bevatten.

Bij de toepassing van deze vezelspuitmassa's is nadrukkelijk vermeld, dat de anorganische vezels, zoals bijvoorbeeld de 8200599 .

/j -2- steenwol, in een losgemaakte toestand worden gebruikt.

Het doel van de onderhavige uitvinding is de bereiding van keramische vezels bevattende,, vlamwerende of vuurvaste massa's, eventueel in de vorm van vezelgranulaat, 5 dat als hoofdbestanddeel in vezelspuitmassa's of eveneens als toeslag bij .de bereiding van vuurvaste massa’s of van vuurvaste gevormde voortbrengsels kan worden gebruikt en bijzonder goede eigenschappen vertoont. Indien de massa, in vochtige vorm verkeert, kan zij· als zodanig worden gebruikt. 10 Ter oplossing van deze doelstelling dient de werk wijze volgens de uitvinding, zoals deze nader in het kenmerk van conclusie is gedefinieerd.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding zijn nader beschreven in conclusie 2-6.

15 De uitvinding heeft verder betrekking op de toepas sing van de volgens de werkwijze van de uitvinding bereide korrelige, vlamwerende of vuurvaste materialen, in het bijzonder in vezeispuitmassa's of als toeslag bij de bereiding van vuurvaste massa's of het vervaardigen van vuurvaste 20 gevormde voortbrengsels.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding toegepaste keramische vezels of minerale vezels kunnen alle gebruikelijke vezels van dit type zijn, bijvoorbeeld steenwol of vezels op basis van aluminiumsilicaat met een bijzonder 25 hoog A^O^-gehalte binnen het traject van 45-95 gew.%.

Vanzelfsprekend kunnen ook mengsels van verschillende keramische vezels worden gebruikt.

Keramische vezels verkeren bij de aflevering daarvan in de vorm van een losse wol, die echter ten dele sterk 30 verdicht is. Voor.de bereiding van de·massa's volgens de uitvinding kunnen deze vezels met voordeel in ontsloten vorm worden gebruikt, waardoor een betere binding tussen de vezels en het toegepaste bindmiddel en een uitmuntende bevochtiging van de oppervlakken door vloeistoffen in de 35 kleinste concentraties mogelijk wordt. Voor het ontsluiten yan de vezels kunnen mengaggregaten met snel roterende mengkoppen, zogenaamde turbo-mengers worden gebruikt, waardoor de in de gelevérde toestand van de vezels aanwezige, 8200599 * ♦ -3- grotere agglomeraten worden ontsloten/ zonder dat de vezels daarbij ontoelaatbaar sterk worden verbrijzeld.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding toegepaste klei kan een gebruikelijke klei of een speciale bindmiddel-5 klei, bijvoorbeeld bentoniet/ zijn. Deze klei wordt gewoonlijk in een hoeveelheid van 5-20 gew.delen per 100 gew.delen van keramische vezels‘gebruikt. Met voordeel worden 8-15 gew.delen klei gebruikt.

De in de samenstelling van de massa1 s volgens de 10 uitvinding eventueel aanwezige bestanddelen extra fijn A^O-j en/of extra fijn Si02 en/of aluminiumhydroxiden en/of extra fijn magnesiumoxide en/of extra fijn titaandioxide en/of extra fijn chroomoxide zijn op het gebied van de vuurvaste materialen op bekende wijze toegepaste bestanddelen. Onder 15 de hierbij toegepaste term "extra fijn" met betrekking tot de bovengenoemde bestanddelen wordt verstaan, dat deze bestanddelen een uiterst fijngemalen of zelfs een colloidale toestand verkeren. In het bijzonder bij toepassing van dergelijke in colloidale toestand verkerende materialen, 20 zoals colloidaal Si02 resp. colloidaal aluminiumaxide, is het mogelijk slechts geringe hoeveelheden bindmiddel, namelijk in de buurt van de onderste grens van 1,5 gew.delen van een organisch bindmiddel en 1 gew.deel van een fosfaat-bindmiddel te gebruiken. De toepassing van ongeveer gelijke 25 gewichtshoeveelheden fosfaatbindmiddel en methylcellulose als organisch bindmiddel verdient in het bijzonder de voorkeur. Van bijzonder voordeel is eveneens een mengsel van klei'en één ö'f meer van de bovengenoemde, andere extra fijne vuurvaste bestanddelen te gebruiken, waarbij de hoeveel-30 heid van deze andere, extra fijne vuurvaste bestanddelen gewoonlijk 1-3 gew.delen uitmaakt en de rest uit klei bestaat, zodat in totaal de in de conclusie aangegeven hoeveelheid van 5-20 gew.delen vuurvaste bestanddelen wordt toegevoegd.

35 Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt een organisch bindmiddel gebruikt. Hiertoe kunnen alle op dit gebied gewoonlijk toegepaste organische bindmiddelen worden gebruikt, bijvoorbeeld methylcellulose, sulfietafaloog of a,: 8 2 0 0 5 9 9 -4- melasse. Deze organische bindmiddelen worden gewoonlijk in de vorm van een oplossing in water of eveneens ten dele in vaste vorm toegevoegd, dit geldt in het bijzonder voor de toepassing van methylcellulose. Daar per 100 gew.delen 5 keramische vezels 0,5-14 gew.delen van het organische bindmiddel worden gebruikt en daar methylcellulose gewoonlijk in de vorm van een 5%'s oplossing wordt toegepast, omdat oplossingen met hogere concentraties te viskeus worden, zouden anders de door toevoeging van de oplossing van het 10 organische bindmiddel opgenomen hoeveelheid water te groot worden, zodat in het bijzonder in het geval van de methylcellulose tot 50 gew.% van dit organische bindmiddel in vaste vorm wordt toegevoegd.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden verder 15 1-8 gew.delen en bij voorkeur 2-6 gew.delen van een fosfaat- bindmiddel gebruikt, waarbij de vermelde hoeveelheden in gew.delen betrekking hebben op het in het betreffende bindmiddel.

Voorbeelden van dergelijke fosfaatbindmiddelen zij.n 20 natriumpolyfosf aat met een polymerisatiegraad van n - 4 en bij voorkeur met een polymerisatiegraad van 6 tot 10. Dit natriumpolyfosfaat wordt gewoonlijk in opgeloste vorm gebruikt. Een verder fiosfaatbindmiddel is monoaluminiumfosfaat, dat zowel in vaste, gemalen vorm als in de vorm van een 25 . waterige oplossing, in het bijzonder als een 50 gew.%'s oplossing een in de handel verkrijgbaar produkt is. Het fosfaatbindmiddel kan in zijn geheel in de vorm van een waterige oplossing worden .toegevoegd, maar het fosfaatbind-middél kan ook gedeeltelijk, in opgeloste en gedeeltelijk 30 in vaste vorm worden toegevoegd.

Bij de bereiding worden de keramische vezels in een menginrichting, gewoonlijk een trommelmenger of een ploeg-schaarmenger met 10-40 gew.delen water per 100 gew.delen van de toegepaste keramische vezels gemengd, waarbij het 35 water doelmatig op de massa wordt gesproeid -

In totaal worden bij de werkwijze volgens de uitvinding tot ten hoogste ongeveer 100 gew.delen water toegevoegd, ten dele bij trap a) en ten dele bij trap bi bij de toevoe- 82 0 05 9 9 -5- ging van het organisbhe bindmiddel in opgeloste worm en van het fosfaatbindmiddel, indien dit in opgeloste vorm wordt toegevoegd..

Na een' mengen tot homogene toestand, wordt: resp.

5 worden de klei en/of de andere bovengenoemde extra fijne vuurvaste bestanddelen, die in droge fijnverdeelde vorm verkeren, bij dit mengsel in de menger gevoegd en eveneens homogeen in het mengsel opgenomen. Hierbij blijven de klei en/of de andere bovengenoemde extra fijne vuurvaste bestand-10 delen op hét oppervlak van de bevochtigde vezels achter.

Bij deze trap wordt eveneens eventueel toegevoegd vast organisch bindmiddel toegevoegd.

Daarna wordt de oplossing van het organische bindmiddel op het boven verkregen mengsel aangebracht evenals 15 de oplossing van het fosfaatbindmiddel, waarbij hier de eventueel toegeveegde, hoeveelheden vast anorganisch bindmiddel tegelijkertijd met de oplossing van het bindmiddel of na toevoeging van dit bindmiddel in. de menger worden gebracht.

20 Hierna wordt nog tot homogene toestand gemengd, waarbij deze mengtrap tot 30 minuten kan vereisen.

De hierbij verkregen massa kan als zodanig worden gebruikt, en bijvoorbeeld aan de gebruiker als stampmassa in vacuum worden geleverd.

25 Eveneens kan deze vochtige massa echter ook nog in een vezelgranulaat worden omgezet, zoals ondferstaand .nader wordt beschreven. Na het mengen tot homogene toestand ' wordt het gerede mengsel gedroogd, gewoonlijk bij temperaturen boven 100°C, bijvoorbeeld 110°C tot 180°C- De droog-30 tijd bedraagt met. voordeel 2-24 uren. Vervolgens wordt de op deze wijze verkregen, vaste koek in een gebruikelijke breekinrichting, bijvoorbeeld een hamermolen of: een breek-wals, tot de gewenste korrelgrootte fijngemaakt. Dit fijnmaken vindt gewoonlijk plaats tot een korrelgrootte van 35 maximaal 8 mm, bij yoorkeur 6 mm, hoewel het echter eveneens mogelijk is afhankelijk van de gewenste toepassing van het bereide materiaal een maximale korrelgrootte vaal 2 of 3 mm in te stellen. Afhankelijk van de beoogde toepassing is 8200599 " * » , _6~ het eveneens inogelijk gewenste korreIfrakties uit het volgens de werkwijze van de uitvinding bereide materiaal af te zeven.

Het volgens de werkwijze van de uitvinding verkregen 5 korrelige materiaal bezit een dichtheid van 0,12-0,50 en vertoont een totale poreusheid in de orde 'van grootte van 95-80%.

Door het hoge gehalte aan organisch bindmiddel in het korrelige materiaal wordt bereikt, dat het korrelige 10 materiaal een geringe 'dichtheid bezit, dat wil zeggen dat het effekt van de verhoging van de dichtheid, die door toevoeging van klei' eri/öf de andere extra fijne vuurvaste bestanddelen optreedt, weer wordt opgehëven of verregaand gecompenseerd. Bij hét gebruik van het volgens de werkwijze .15 van de uitvinding verkregen, korrelige materiaal, dat'wil zeggen zodra dit op hogere temperaturen, zoals bijvoorbeeld boven 500°C wordt gebracht, treedt afhankelijk van de bereikte temperatuur een volledige of gedeeltelijke verbranding van het daarin aanwezige organische bindmiddel op, zodat een 20 nog poreuze produkt wordt verkregen, dat bijzonder goede thermisch isolerende eigenschappen vertoont.

Een verder voordeel van. het volgens de werkwijze yan de uitvinding verkregen korrelige materiaal is daarin gelegen, dat na het volledig of gedeeltelijk wegbranden van 25 het organische bindmiddel de elastische eigenschappen van de keramische vezels in de afzonderlijke korrels behouden blijven, zodat een materiaal, waarbij het volgens de werkwijze van de Uitvinding verkregen, korrelige 'materiaal als toeslag werd gebruikt, ten dele elastische eigenschappen 30 verkrijgt, omdat de afzonderlijke korrels als zodanig elastisch zijn. Dit wordt bereikt doordat bij de werkwijze volgens de uitvinding eerst op de bevochtigde vezels de klei en/of de andere extra fijne vuurvaste bestanddelen worden aangebracht en pas dan het fosfaatbindmiddel wordt 35 toegevoegd, zodat dit fosfaatbindmiddel verregaand aan het oppervlak van de quasi met klei omhulde vezeldeeltjes achterblijft, zodat in het inwendige van de korrel·; een slechts een geringe hoeveelheid of;in het geheel geen ;,c 82 0 0 5 99 » > ·? -7- fosfaatbindmiddel bevattende kern achterblijft, zodat de vezels als zodanig elastisch blijven.

Het volgens de werkwijze van de uitvinding verkregen korrelige raateriaèl kan - zoals bovenstaand reeds beschreven -5 bijzonder goed in vezelspuitmassa’s worden gebruikt. Hiertoe wordt het materiaal hetzij in droge vorm aan een spuitmond-stuk toegevoerd, aan de kop waarvan het met water en eventueel verder bindmiddelen of toevoegsels wordt gemengd, hetzij bewerkt tot een suspensie' van het korrelige materiaal 10 met water en eventueel andere toevoegsels en verspoten.

Dergelijke gebruikelijke, verdere toevoegsels kunnen bijvoorbeeld hydraulisch afbindende bindmiddelen, zoals port-landcement of pijpaardecement, of ook andere toevoegsels zijn. Verder kunnen eveneens keramische vezels en water 15 te zamen met een dergelijk granulaat volgens de uitvinding wordt verspoten.

Bij de toepassing van het korrelige materiaal volgens de uitvinding in vezeispuitmassa's treedt het voordeel op, dat deze ve zeispuitmassa's bij he.t spuitbekleden minder 20 water vereisen dan gebruikelijke vezelspuitmassa*s, waarbij de waterbesparing tot zelfs 50% kan bedragen.

Met bijzonder voordeel kan de vochtige massa volgens de uitvinding als elastische en meegevende vulmassa voor dilatatievoegen worden gebruikt. Een dergelijke toepassing 25 is in het bijzonder tussen de stenen van een draaibuisoven van voordeel, omdat de massa bij de gebruikstemperaturen ten dele elastische eigenschappen behoudt. Een tferder voordeel is daarin gelegen, dat de keramische vezels in tegenstelling tot de dikwijls in dergelijke dilatatievoeg-30 materialen gebruikte asbestvesels geen gevaren voor de gezondheid opleveren.

Bij deze toepassing wordt de massa met voordeel in de gewenste dikte, bijvoorbeeld een dikte van 2-8 mm, tussen kunststoffoelies ingepakt en kan deze als een plastische 35 laag met de omhullende foelies bij het met stenen bekleden van een oven als tussenlaag, dat wil zeggen dilatatievoeg-vulling, worden opgenomen. Hierbij kan het bijvoorbeeld gaan om een eindloze rol van de tussen kunststoffoelies 8 2 0 0 5 9 9 ' _ -8- ingepakte plastische laag van de massa, maar kan het echter ook gaan om voorge fabriceer de en met betrekking tot de afmeting daarvan gefixeerde afzonderlijke verpakkingen van de tussen de kunststoffoelies ingepakte of eventueel ook 5 hierin door dichtlassen opgestoten plastische massa in laagvorm. Van de rol kunnen de gewenste lengten worden afgesneden.

De uitvinding wordt aan de hand van de volgende voorbeelden nader toegelicht.

10 Bij de voorbeelden werden keramische vezels A en B

gebruikt, die de volgende chemische samenstelling bezaten: Vezels A) Al^ = 47%; SiC>2 = 53%;

Vezels' B) A1203 = 95%; SiC>2 = 5%.

Voorbeelden I-III

15 De volgende recepten werden toegepast, de aangegeven waarden zijn gewichtsdelen:

Voorbeeld_ I. II III

Vezels A 100 100 100 H20 30 15 40 20 Bentoniet 10 — 15

Al-O- 550

Ti02 * 21

Methylcellulose, vast 4 - 3,5

Sulfietafaloog, vast — 5 - 25 Sulfietafaléog-oplossing, 10 gew.%'s - 2 -

Methylcellulose-oplossing, 5 gew.%'s 0,5 ** 3

Monoaluminiumfosfaat, vast 4 - 8

Natriumpolyfosfaat, vast — 2,5 - 30 Eerst werden de keramische vezels in een Eirich- menger gebracht en werden hierop de vermelde hoeveelheden water gesproeid en werd 10 minuten gemengd. Vervolgens werd bij dit mengsel het bentoniet, het A1203 resp. TiC>2 en de vaste methylcellulose resp. de vaste sulfietaf aloog 35 gevoegd en werd nog 8 minuten gemengd. Daarna werden in de menger de aangegeven oplossingen van sulfietaf aloog resp. methylcellulose, waaraan de fijnverdeelde vaste fosfaat-bindmiddelenc-.wérden toegevoegd, op het mengsel gesproeid 82 0 0 5 9 9 -9- * · » - en werd nog 10 minuten gemengd.

Het verkregen kruimelige mengsel werd uit de menger genomen.

Het kruimelige mengsel van voorbeelden I en II 5 werd 6 uren bij 1-20°C gedroogd en vervolgens op een breek— wals tot een maximale korrelgrootte van 4 mm fijngemaakt.

Het kruimelige produkt van voorbeeld III werd als plastische massa gebruikt, hiertoe werd het tot een. plastische laag met een dikte van 5' mm uitgestreken, die in kunststof foelies 10 werd ingepakt. Een dergelijke plastische laag, die in kunst-stoffoelies is ingepakt, kon mét succes als vulmateriaal voor dilatatievoegen tussen gebakken stenen in draaibuis-ovens, bij het afwerken van dergelijke draaibuisovens worden gebruikt.

15 De aan de produkten gemeten eigenschappen waren als volgt:

Voorbeeld ~ '_I_II III

Schijnbare dichtheid, g/cm3 0,22 0,14 0,40

20 Voorbeelden IV-VI

Het voorschrift van voorbeelden I-III werd herhaald, waarbij in dit geval echter ontsloten keramische vezels B werden gebruikt. Het ontsluiten van de vezels vond plaats in een turbo-menger (fabrikaat DraisJ, hiertoe worden de 25 vezels in deze met messenkoppen uitgevoerde snelroterende menger gedurende 5 minuten behandeld. Deze ontsloten vezels B werden daarna in een Eirich-menger overgebracht, waarin de andere bestanddelen overeenkomende met de recepten van voorbeelden I-III werden toegevoegd.

30 Uit de produkten van voorbeelden IV en V werd even*? · eens een vezelgranulaat bereid, het produkt van voorbeeld VI werd als stampmassa gebruikt.

De aan de produkten gemeten eigenschappen waren als volgt:

35 Voorbeeld IV V VI

- 1

Schijnbare dichtheid, g/cm 0,25 0,17 0,45 ..... 8200599

Claims (10)

1. Werkwijze ter bereiding van keramische vezels bevattende, vlamwerende of vuurvaste massa's, die keramische vezels, klei en bindmiddelen bevatten, met het kenmerk, dat 5 a) 100 gew.delen keramische vezels in een menger met 10-40 gew.delen water'worden gemengd, b) bij het bij trap a) verkregen mengsel 5-20 gew.delen klei en/of extra fijn en/of extra fijn SiC^ en/of aluminiumhydroxiden en/of extra magnesiumoxide en/of 10 extra fijn titaandioxide en/of extra fijn chroomoxide alsmede 0-10 gew.delen vast, organisch bindmiddel worden toegevoegd en hiermee worden gemengd, c) op het bij trap b) verkregen mengsel.'iQ,5-4 gew.delen van r een organisch bindmiddel, berekend als vaste stof, 'in m, 15 oplossing, alsmede- 1-8 gew.delen van een fosfaatbindmiddel, 1/ berekend als P2°5' worden aangebracht en hiermee worden f gemengd, en d) het bij trap c) verkregen mengsel eventueel wordt gedroogd en gegranuleerd. .20

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat alk klei bentoniet wordt gebruikt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als keramische vezels ontsloten vezels worden gebruikt.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 25 dat als organische bindmiddel methyl cellulose wordt gebruikt.

5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als organisch bindmiddel sulfietafaloog of melasse wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 30 dat als fosfaatbindmiddel monoaluminiumfosfaat of natriura- polyfosfaat in opgeloste en/of vaste vorm wordt gebruikt.

7. Keramische vezèls bevattende, eventueel gegranuleerde, vlamwerende of vuurvaste massa bereid volgens de werkwijze van één der’conclusies 1-6.

8. Toepassing van de keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste massa in vezelspuit-massa's. 82 0 0 5 9 9 „ 7 . * —£ -11-

9. Toepassing van de keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste massa als toeslag in vlamwerende of vuurvaste bouwelementen, die bij het gebruik op spanning worden belast.

10. Toepassing van de keramische vezels bevattende, vochtige massa als vulmateriaal voor dilatatievoegen, eventueel als een in kunststoffoelies ingepakte, plastische laag. 4 \ .... 82 0 0 5 9 9