NL8200600A - Werkwijze ter bereiding van keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materialen, volgens de werkwijze bereide materialen en toepassing daarvan. - Google Patents

Description

Br/Bl/lh/73 .......

» * t

Werkwijze:-ter bereiding van keramische· vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materialen, volgens de werkwijze bereide materialen en toepassing daarvan.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze ter bereiding van keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste matérialen, die keramische vezels, klei, bindmiddelen en eventueel andere toevoegsels bevatten, 5 het volgens de werkwijze bereide materiaal alsmede de toepassing daarvan.

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

Bij de methode volgens het DE-AS 27 32 387 dient de minerale 'vezelplaat, die 'met een organisch kunststof-bindmiddel is voorgebonderi, door impregneren'· met een waterige 25 suspensie van een bi'ndmiddelklei' en daarna volgens temperen te worden versterkt. Verder zijn uit het DE-AS 26 18 813 vezelspuitmassa's bekend, die naast een overwegende hoeveelheid anorganische vezels geringe hoeveelheden bindmiddel resp. andere anorganische toevoegsels alsmede een extra 30 chemisch bindmiddel bevatten, waarbij deze vezelspuitmassa's ter vermijding van stofvorming nog 5-20 gew.% van een olie bevatten. Bij de toepassing van deze vezelspuitmassa's >is uitdrukkelijk vermeld, dat de anorganische 'vezels, zoals , 8200600 * -2- bijvoorbeeld de steenwol in een los gemaakte toestand worden gebruikt.

De onderhavige uitvinding heeft ten doel een werkwijze te verschaffen voor het bereiden van keramische 5 vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materialen, die in de verwerkte toestand in grote sterkte, in het bijzonder ten opzichte van mechanische belasting, vertonen en die met bijzonder voordeel in zogenaamde vezel-spuitmassa's kunnen worden gebruikt.

10 Ter oplossing van deze probleemstelling dient de werkwijze, dié iri. hét kenmerk van conclusie 1 nader is beschreven.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de werkwijze zijn nader beschreven in conclusies 2-10.

15 De uitvinding heeft verder betrekking op het volgens de werkwijze bereide, keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materiaal, dat bijzonder goede eigenschappen bezit.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding ge-20 bruikte, keramische 'vezels of minerale vezels kunnen alle gebruikelijke vezels van dit type zijn, bijvoorbeeld steenwol of vezels op basis van aluminiumsilicaat met een bijzonder hoog Al^O^-gehalte binnen het traject van 45-95 gew.%. Vanzelfsprekend kunnen eveneens mengsels van ver-25 schillende keramische Vezels worden gebruikt.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikte klei kan een gebruikelijke klei of een speciale bindmiddelklei, bijvoorbeeld bentoniet, zijn. Deze klei wordt gewoonlijk in een hoeveelheid van 2-15 gew.delen per 30 100 gew.delen van de keramische vezels gebruikt. Verder kunnen bij de werkwijze volgens de uitvinding ten hoogste 10 gew.delen andere vuurvaste toevoegsels worden toegepast. Voorbeelden hiervan zijn porseleinmeel en chamotte. De in de samenstelling van de korrelige materialen volgens de 35 uitvinding eventueel aanwezige andere extra fijne bestanddelen, zoals extra fijn A^O^ en/of extra fijn SiC>2 en/of aluminiumhydroxiden en/of extra fijn magnesiumoxide en/of extra fijn titaandioxide en/of extra fijn chroomoxide zijn -8200600 ψ -3-

St ορ het gebied van de:\ vuurvaste materialen op bekende wijze toegepaste bestanddelen. Onder de hier toegrepaste term "extra fijn" met betrekking tot de bovengenoemde bestanddelen wordt verstaan, dat deze bestanddelen in een uiterst 5 fijngemalen of zelfs in colloidale toestand verkeren. In het bijzonder bij toepassing van dergélijke in colloidale toestand verkerende materialen, zoals colloidaal Si02 resp. colloidaal aluminiumoxide, is het mogelijk slechts geringe hoeveelheden bindmiddel, namelijk in de buurt van de onder-10 ste grens van 1 gew.deel van een dergelijk bindmiddel te gebruiken.

Met voordeel ligt de totale hoeveelheid klei en/of andere extra fijne bestanddelen plus andere vuurvaste toevoegsels bij 20 gew.delen per 100 gew.delen keramische 15 vezels.

De bij de werkwijze volgens de uitvinding gebruikte, organische bindmiddelen zijn gebruikelijke bindmiddelen van dit type, waarvan melasse, sulfietafaloog en zeer in het bijzonder methylcellulose de voorkeur verdienen.

20 Het organische bindmiddel wordt gewoonlijk in de vorm van een geconcentreerde oplossing gebruikt, terwijl ook een gedeelte van het organische bindmiddel, met voordeel ten hoogste/50 gew.%, echter ook in vaste fijnverdeelde vorm kan worden toegepast. Indien methylcellulose als 25 bindmiddel wordt gebruikt, wordt dit gewoon lijk in de vorm van een 5 gew.%'s oplossing in water toegepast. Sulfietafa-loog kan als sulfietafaloog met een gebruikelijk vaste stof gehalte van ongeveer 50 gew.% worden toegepast, hoewel hht echter eveneens mogelijk is gedroogde, fijngepoederde 30 sulfietafaloog te 'gebruiken.

Het mengen' van de bestanddëlèn van trap a) van de werkwijze volgens de uitvinding kan in een gebruikelijke menginrichting plaatsvinden, bijvoorbeeld in een Drais-menger.

35 Bij een gunstige uitvoeringsvorm van de werk wijze volgens de uitvinding worden de keramische vezels als ontsloten vezels bij trap a) gebruikt. Hiertoe worden de in de handel verkrijgbare vezels in de geleverde toestand 8 2 0 0 6 0 0 . .-4- daarvan in een turbo-menger (fabrikaat Drais-Turbulent-Schnellmischer) gebracht, waarin de gewoonlijk als vezel-bundels geleverde vezels in ontsloten vezels worden omgezet. Een dergelijke turbo-menger bestaat uit een mengaggregaat 5 met snel roterende messenkoppen, waardoor eventueel aanwezige agglomeraten in de in-lde handel verkrijgbare vezels, die ten dele in sterk-verdichte vorm verkeren, ontsloten worden, zonder dat de vezels hierbij ontoelaatbaar sterk worden verbrijzeld of fijngemaakt.

10 Vanzelfsprekend is het eveneens mogelijk de bij trap a) in het mengsel op te nemen bestanddelen,, namelijk de klei en/of de andere extra fijne bestanddelen, eventueel andere vuurvaste toevoegsels en, indien het organische bindmiddel in vaste 'vorm wordt gebruikt, deze met de 15 vezels in een dergelijke turbo-menger te mengen, waarbij gelijktijdig een ontsluiten van de vezels en een bijzonder goed en homogeen mengen met' de bij trap a) toegevoegde bestanddelen plaatsvindt. Vervolgens worden dan eventueel opgeloste bindmiddel en water toegevoegd en in het mengsel 20 opgenomen.

Het bij trap a) van de werkwijze volgens de uitvinding veirkregeri mengsel moet met een volumef aktor van tenminste 3 worden verdeeld. Dit kan met voordeel in een strengpers plaatsvinden. Verder kan een dergelijk verdichten 25 in een draaitafelpers of in een gebruikelijke briketteer-inrichting worden' uitgev'oerd, hoewel' natuurlijk ook elke andere gebruikelijke pers kan worden gebruikt. Bij de werkwijze volgens de uitvinding moet het verdichten met een volumefaktor van tenminste 3 plaatsvinden, bij voorkeur 30 wordt het verdichten met' een volumefaktor van 3-6 uitgevoerd. De maximale 'volumefaktor van de verdichting ligt bij ongeveer 12-14.

Vervolgens wordt het met de volumefaktor van tenminste 3 verdichte produkt gedroogd, gewoonlijk bij 35 temperaturen tussen 110 en 180°C, totdat het daarin aanwezige water verregaand of volkomen is verwijderd. De dan verkregen brokken worden tot de gewenste korrelgrootte fijngemaakt, waarbij de maximale korrelgrootte gewoonlijk 'V

82 0 0 6 0 0 -5- 8 ram en met voordeel 6 mm bedraagt. Dit fijnmaken kan echter ook op een bepaald traject worden ingesteld en zo kan bijvoorbeeld een produkt met een korrelgrootte tussen 2 en 3 ram of met een maximale korrelgrootte van- 2 mm of 3 ram 5 zonder meer worden verkregen door het fijnmaken ±n gebruikelijke breekinrichtingen en eventueel afzeven van de gewenste korrelfrakties.

Het volgens de werkwijze van de uitvinding verkregen, korrelige materiaal bezit een dichtheid van 0,7 tot 3 10 1,75 g/cm en vertoont een poriënvolume in de orde van grootte van 35 tot 75%.

Het volgens de werkwijze van de uitvinding verkregen, korrelige materiaal kan op bijzonder geschikte wijze in vezelspuitmassa's worden gebruikt. Hiertoe wordt 15 het materiaal of in droge vorm aan een spuitmondstuk toegevoerd, waarbij het aan de kop daarvan met water en een anorganisch verder bindmiddel of toevoegsels wordt gemengd, of wordt een suspensie van het korrelige materiaal met water en tenminste één anorganisch bindmiddel bereid en 20 verspoten. Als dergelijke toevoegsels kunnen hetzij fosfaat-biridmiddel hetzij eveneens hydraulisch afbindende bindmiddelen, zoals portiandcement of zeer vuurvaste cementen, zoals pijpaardesmeltcement worden toegevoegd, terwijl even- · eens de toevoeging van andere gebruikelijke toeslagen bij 25 de toepassing, als vezël'spuitmassa mogelijk is. Eveneens is een verspuiten onder toevoeging van water, bindmiddelen en keramische vezels mogel'ijk. Bij de toepassing van het korrelige materiaal volgens de uitvinding in vezelspuitmassa's treedt hét voordeel 'op, dat deze vezelspuitmassa's 30 minder water voor het spuitbekleden vereisen, waarbij de besparing op water tot zelfs 50% kan bedragen. Verder is het vernevelen van de vezél's sterk verminderd. Bij de toepassing volgens de uitvinding in vezelspuitmassa's worden deze in het bijzonder gebruikt voor het isolerend bekleden 35 van thermische behandelingsovens of.als een isolerende beschermende laag op vuurvaste materialen in afwijkingen, waarbij dergelijke vezelspuitmassa's ook voor de latere isolering aan de vlamzijde van reeds bestaande afwijkingen,

V

.. 82 0 0 6 0 0 -6- bijvoorbeeld bij reparaties, kunnen worden gebruikt. In het geval van deze toepassing moet bij het bekleden door spuiten van de vezelspuitmassa's hierin natuurlijk nog een verder zeer thermisch stabiel bindmiddel, bijvoorbeeld een fosfaat-5 bindmiddel of een pijpaardesmeltcement, aanwezig zijn.

Een bijzonder gunstige toepassing van de vezelspuitmassa's betreft door spuiten bekleden van de plafonds van stookruimten. Dergelijke plafondbekledingen voor stookruimten zijn bijvoorbeeld beschreven in het Duitse Auslege-10 schrift 28 32 079, waarbij dan matten van thermisch stabiel vezelmateriaal met behulp van bevestigingen worden aangebracht en de laatste mattenlaag dan volkomen af gedekt wordt met een beschermende laag van bij hoge temperatuur stabiel licht bouwmateriaal. Bij de toepassing volgens de uitvinding 15 van vezelspuitmassa's is het mogelijk dergelijke plafond-constructies met de vezelspuitmassa's volgens de uitvinding door spuiten te vormen, die na het drogen een compacte isolatielaag leveren, welke geen afdekplaat vereisen.

Een verder voordeel van het vezelgranulaat vol- 20 gens de' uitvinding is daarin gelegen, dat het organische bindmiddel bij de toepassing van dergelijke vezelgranulaten, hetzij als zodanig hetzij in de vorm van toeslagen aan andere vuurvaste materialen of vuurvaste gevormde lichamen, bij hogere temperaturen ten dele of volkomen verbrand, 25 bijvoorbeeld bij temperaturen' boven 500°C, waarbij de afzonderlijke korrels van dit materiaal geen bindmiddel meer bevatten, zodat de 'elastische eigenschappen van de keramische vezels weef aan<!de dag treden. Bij de toepassing van een dergelijk keramisch vezelgranulaat. bijvoorbeeld 30 als toeslag in een' vuurvaste massa, treedt daarom het * voordeel op, dat na het wegbranden van het organische bindmiddel de afzonderlijke korrels van het vezelgranulaat elastisch zijn, zodat hierdoor aan de uit dergelijke massa's vervaardigde vlamwerende 'of vuurvaste bouwelementen de 35 gunstige eigenschap wordt verleend, dat hierin optredende spanningen gecompenseerd kunnen worden. Dit heeft tot gevolg, dat dergelijke vlamwerende of vuurvaste bouwelementen, die het vezelgranulaat volgens de uitvinding bevatten, minder ,.. 82 0 0 6 0 0 ψ- -7- scheurvorming vertonen, omdat de spanningen door de afzonderlijke elastische korrels van het vezelgranulaat worden opgeheven.

Bij de werkwijze volgens de uitvinding worden ver-5 schillende hoeveelheden water bij de bereiding van het mengsel bij trap a) gebruikt. De toegepaste hoeveelheid water hangt er in hoofdzaak vanaf, in welke inrichting het bij trap a) verkregen mengsel vervolgens bij trap b) wordt verdicht. Indien dit verdichten in een briketteerinrichting 1Ö of een draaitafelpers plaatsvindt, zijn hoeveelheden water van 5-25 gew.delen voldoende, terwijl indien het verdichten echter op een strengpers wordt uitgevoerd, de bij deze trap a) toe te voegen hoeveelheid water groter is en dan tot zelfs 100 gew.delen kan bedragen. Op grond van eenvoudige 15 vooraf te nemen proeven kan de te gebruiken hoeveelheid water echter zonder meer worden bepaald. De toegepaste hoeveelheid water hangt er ook vanaf, hoe groot de bij trap a) toegevoegde hoeveelheid klei, extra fijn Al^O-^ resp~ van de andere genoemde extrra fijne bestanddelen is, waarbij 20 · in het bijzonder bij toepassing van colloidaal SiO^ en het colloidaal A120^ grotere hoeveelheden water van voordeel kunnen zijn.

De uitvinding wordt aan de hand van de volgende voorbeelden nader toegelicht. Hierbij werden keramische 25 vezels A met 47% A1203 en 53% Si02 of vezels B met 95% A120^ en 5% Si02 gebruikt.

Voorbee'ld'e'n T-V

De volgende recepten werden toegepast...

Voorbeeld ' .......Γ 'II.....ITT ' IV ~ V

30 Keramische vezels; A 100 - — — 50

Keramische vezels B - 100 100 100 50

Bindmiddelklei (met 35% Al203)15 5 - 4 -

Chroomoxide, <63pm -4 4 - -

Colloidaal SiC>2 - 6 2 4 35 Colloidaal A1202 - - - - 6

Methylcellulose, vast 6 - - 41

Sulfietafaloog, vast - 7 2 - -

Chamottemeel 2 - - - - vWater 25 10 15 22 25 8200600 -8-

De keramische vezels werden in een Eirich-menger gedurende 5 minuten met de bindmiddelklei resp. de andere bestanddelen gemengd, waarna het organische bindmiddel resp. bindmiddelenmengsel werd toegevoegd en tenslotte het water 5 toegevoegd. Er werd in totaal 20 minuten gemengd.

Dit mengsel werd in een briketteerinrichting (fabrikaat KHD) met de aangegeven volumefaktoren verdicht, vervolgens 12 uren bij 120°C gedroogd en tenslotte tot een maximale korrelgrootte van ongeveer 6 mm fijngemaakt. Aan de 10 verkregen vezelgranulaten werden de volgende eigenschappen vastgesteld:

Voorbeeld ' -........I 11' TIT ' TV V

Schijnbare dichtheid R (g/cm3) 1,25 1,09 1,15 1,20 1,23

Verdichtingsfaktor 5,4 7,2 6,8 6,0 6,5 » Poriënvolume, Pg, (vol.%) 49,5 67,7 68,0 53,8 62,6

Voorbeelden VI-X

De recepten van voorbeelden I-V werden herhaald, 20 waarbij echter in dit geval ontsloten vezels werden gebruikt.

Het ontsluiten van de vezels vond gedurende 5 minuten plaats in een turbo-menger (fabrikaat Drais) . Vervolgens werden de overige toevoegsels toegevoegd en in verloop van 2 minuten door mengen opgenomen.

25

Het verdichten vond plaats op een hydraulische pers tot stenen van 250 x 125 x 30 mm, die 12 uren bij 120°C werden gedroogd en tenslotte tot een maximale korrelgrootte van 6 mm werden fijngemaakt. Aan de verkregen vezelgranula-ten werden de volgende eigenschappen vastgesteld.

30 · Voorbeeld...... .........VI VII ‘ VIII IX ' X

R (g/cm3) 1,10 0,95 1,01 1,04 1,09

Verdichtingsfaktor 6,0 7,9 7,2 6,9 7,3

Pg (vol.%) 56,0 73,5 71,7 59,9 66,6 t

35 Voorbeeld XI

Het recept van voorbeeld VI werd gevolgd met dien verstande, dat 80 gew.delen water door mengen werden opgenomen. Het verdichten vond plaats in een strengpers, waar- •Λ 8 2 0 0.6 0 0 -9- .......

✓ bij de dwarsdoorsnede van het mondstuk 25Q x 190 mm bedroeg. De uit de strengpers naar buiten tredende kluit werd op geschikte lengten afgesneden en 24 uren bij 120°C gedroogd. Vervolgens werden de verkregen gedroogde.kluiten fijngemaakt 5 tot een maximale korrelgrootte van 3 mm. Aan het verkregen vezelgranulaat werden de volgende eigenschappen vastgesteld: R (g/cm3) - 0,95

Vercüchtingsfaktor 3,2

Pg (vol.%) 62,7 .,:tV 82 0 0 6 0 0

Claims (12)

1. Werkwijze ter bereiding van keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materialen, die keramische vezels, klei, bindmiddel en eventueel andere gebruikelijke toevoegsels bevatten, met het kenmerk, dat 5 a) 100 gew.delen keramische vezels, 2-15 gew.delen klei ' en/ of extra fijn en/of extra fijn Si02 en/of aluminium- hydroxiden en/of extra fijn magnesiumoxide en/of extra fijn titaandioxide en/of extra fijn chroomoxide, eventueel ten hoogste 10 gew.delen andere vuurvaste toevoegsels 10 en 1-10 gew.delen organisch bindmiddel, berekend in vaste vorm, in een menger grondig met ongeveer 5-25 gew.delen water worden gemengd, en bï het bij trap a) verkregen mengsel met een volumefaktor van tenminste 3 wordt verdicht, gedroogd en daarna fijnge-15 maakt tot de gewenste korrelgrootte.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als 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, dat als bindmiddel melasse wordt gebruikt.

5. Werkwijze volgens één der conclusie 1-3, met het kenmerk, dat als bindmiddel sulfietafaloog in vaste vorm of als oplossing wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens één :der conclusies 1-3 met het kenmerk, dat als bindmiddel methylcellulose in vaste vorm en/of als oplossing in water wordt gebruikt.

7. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als verder vuurvaste materiaal porseleinmeel of chamotte 30 wordt gebruikt.

8. Werkwijze volgens één der voorafgaande conclusies, met het kenmerk.,, dat de verdichting bij trap bl met een volumefaktor van 5-8 wordt uitgevoerd.

9. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, 35 dat bij trap b) het verdichten door strengpersen wordt uitgevoerd, waarbij dan bij trap a). echter tot 100 gew.delen water voor de bereiding van het mengsel worden gebruikt. •V ‘ - 8200600 ψ........ ' V . -1 Ι- ίο . Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij trap b) het verdichten in een briketteerinrichting wordt uitgevoerd.

11. Keramische vezels bevattend,-korrelig, vlamwerend 5 of vuurvast materiaal bereid volgens de werkwijze van éên der conclusies 1-10.

12. Toepassing van het keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materiaal in vezelspuit-massa*s.

13. Toepassing van het keramische vezels bevattende, korrelige, vlamwerende of vuurvaste materiaal als toeslag in vlamwerende of vuurvaste bouwelementen, die bij het gebruik op spanning worden belast. — 8200600