NL8300555A

NL8300555A - Werkwijze voor het vervaardigen van een uit boehmiet gevormd produkt.

Info

Publication number: NL8300555A
Application number: NL8300555A
Authority: NL
Original assignee: Mitsubishi Chem Ind
Priority date: 1982-02-23
Filing date: 1983-02-15
Publication date: 1983-09-16
Also published as: BE895979A; US4505866A; IT1159843B; GB2116958B; GB2116958A; CA1197061A; FR2521981B1; GB8303760D0; FR2521981A1; IT8319723A0; DE3306090A1

Description

4*^ - <* * t -1- 23028/Vk/mb

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een uit boehmiet gevormd produkt.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het ver-5 vaardigen van een uit boehmiet gevormd produkt, en het door branden hieruit gevormde produkt. Meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een uit boehmiet gevormd produkt en het aldus door branden gevormde produkt dat een ' hoge sterkte heeft en een lage bulkdichtheid en dat bijvoorbeeld geschikt 10 is om te worden toegepast als warmte-isolerend materiaal.

Een uit boehmiet (AlgO^.HgO) gevormd produkt kan makkelijk worden verkregen door bijvoorbeeld vormgeving van een mengsel dat gibbs iet poeder (A^O^.B^O) en bindmiddel bevat en het aldus gevormde produkt te onderwerpen aan een hydrothermische behandeling. Indien dit 15 gevormde produkt verder wordt gebrand bij een hoge temperatuur zal boehmiet een strukturele fase-overgang ondergaan waarbij aluminiuraoxiden worden gevormd met diverse strukturen zoals oc-aluminiumoxide. Tot nu toe is een dergelijk uit boehmiet gevormd produkt echter slechts zelden toegepast als uitgangsmateriaal voor een warmte-isolerend materiaal of 20 als warmte-isolerend middel op basis van oc-aluminiumoxide. Dit is te wijten aan het feit dat een uit boehmiet gevormd produkt met een hoge sterkte tot nu toe niet kon worden verkregen.

Zodoende is een van de doelstellingen volgens de uitvinding het verkrijgen van een werkwijze waarbij een uit boehmiet vervaardigd 25 produkt wordt verkregen en het uit boehmiet gevormde produkt wordt gebrand zodat dit een hoge sterkte heeft.

Een andere doelstelling volgens de uitvinding is het verkrijgen van een uit boehmiet vervaardigd produkt en het gebrande, uit boehmiet gevormde produkt met een lage bulkdichtheid. Ook wordt volgens de uit-30 vinding gestreefd naar een werkwijze voor het vervaardigen van een uit boehmiet vervaardigd produkt en het branden van het boehmietbevattende produkt zodat een produkt wordt verkregen met een lage warmtegeleidbaar-heid over een ruim temperatuursgebied.

Volgens de uitvinding wordt een werkwijze verkregen voor het 35 vervaardigen van een uit boehmiet gevormd produkt, die hierdoor wordt gekenmerkt, dat een suspensie wordt bereid van een mengsel van een gibbsietpoeder en ten minste één poeder gekozen uit de groep bestaande uit pseudo-boehmiet, amorf aluminiumhydroxide, aluminiumdecement en 8300555 I r ΐ * -2- 23028/Vk/rab ρ-aluminiuraoxide, welke suspensie een vormgeving ondergaat, waarna het gevormde produkt wordt onderworpen aan een hydrothermale behandeling. Het gevormde boehmiethoudende produkt kan na de hydrothermale behandeling verder worden gebrand ter verkrijging van een gebrand uit boehmiet gevormd 5 ' produkt. Het uit boehmiet gevormde produkt en het gebrande uit boehmiet gevormde produkt, verkregen volgens de werkwijze van de uitvinding, is geschikt als warmte-isolerend materiaal.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de volgende voorkeursuitvoeringen.

10 Volgens de uitvinding wordt een mengsel van een gibbsietpoeder en ten minste één poeder gekozen uit de groep bestaande uit pseudo-boehmiet, amorf alurainiumhydroxide, alumini.umoxidecement en p -aluminium-oxide, gebruikt als uitgangsmateriaal. Deze uitgangsstoffen worden gewoonlijk tot een poeder fijngemaakt met een deeltjesgrootte van 0,1 tot 15 500 yum.

Het mengsel van uitgangsstoffen bevat gewoonlijk 5 tot 99 gew.^, bij voorkeur 50 tot 99 gew.# gibbsietpoeder en 1-95 gew.#, bij voorkeur 1-50 gew.# van ten minste een van de bovenvermelde andere poedersoorten.

Als een van de bovenvermelde andere poedersoorten verdient het gebruik 20 .van aluminiumoxidecement de voorkeur omdat aluminiumoxidecement als bindmiddel dienst doet. Verder kan ook pseudo-boehmiet of amorf aluminium-hydroxide worden gebruikt in de vorm van een sol.

Een geschikte hoeveelheid water wordt aan het mengsel van uitgangsstoffen toegevoegd ter vorming van een suspensie en de suspensie 25 wordt vervolgens aan een vormgeving onderworpen. De hoeveelheid water kan worden gekozen tussen T tot 300 gew.delen per 100 gew. delen van het mengsel van uitgangsstoffen, waarbij rekening wordt gehouden met de bulkdichtheid van het gewenste boehmiethoudende gevormde produkt. De vormgeving kan worden uitgevoerd volgens bekende werkwijzen, bijvoorbeeld door samen-30 persen in een vormgevingsmachine.Verder is het raogelijk dat de suspensie wordt uitgegoten in een mal of matrijs en de gehele matrijs wordt onderworpen aan de hydrothermische behandeling.

De hydrothermische behandeling wordt gewoonlijk uitgevoerd bij

een temperatuur van 100 tot 400 °C, bij voorkeur tussen 150 en 300 °C

2 2 35 onder een druk van 2-1000 kg/cm G, bij voorkeur bij een druk van 5-100 kg/cm G

gedurende 0,1 tot 100 uren, bij voorkeur tussen 1 en 5 uren.

Het uit boehmiet gevormde produkt, verkregen na de hydrothermische bewerking volgens de uitvinding, wordt vervolgens onderworpen aan een droog- 8300555 4 · «4 < -3- 23028/Vk/mb *+.

bewerking bij een temperatuur tussen 50 en 200 °C gedurende 5-100 uren, voordat het wordt toegepast als warmte-isolerend materiaal of als uitgangsmateriaal voor een na verhitten verkregen boehmiethoudend gevormd produkt, dat nader zal worden beschreven.

5 Anderzijds kan, ten einde een boehmiethoudend produkt te ver krijgen met een lage dichtheid, het noodzakelijk zijn om een verschuimd gevormd produkt te verkrijgen voordat de hydrothermische behandeling wordt uitgevoerd. Een verschuimd, gevormd produkt kan worden verkregen door het toepassen van een bewerking waarbij een geschikt schuimmiddel 10 wordt verwerkt in de suspensie van uitgangsstoffen en vervolgens wordt de slurry onderworpen aan vormgeving en aan een schuirabehandeling. Gewoonlijk kan het produkt echter worden verkregen door het toepassen van een werkwijze waarbij een verschuimde suspensie wordt toegepast als suspensie waarvan wordt uitgegaan voor de vormgeving. Een verschuimde 15 suspensie kan bijvoorbeeld worden bereid door het toevoegen aan de bovenvermelde suspensie van een verdikkingsmiddel en, indien noodzakelijk, het toevoegen van een oppervlakte-actieve stof of bindmiddel, en het daarna roeren van het mengsel om bellen te ontwikkelen of door een verdikkingsmiddel en water te mengen en toe te voegen, waarbij, indien 20 noodzakelijk, een oppervlakte-actieve stof kan worden toegevoegd om bellen te vormen, waarbij aan de bellen het mengsel van uitgangsstoffen wordt toegevoegd en indien nodig een bindmiddel, en het mengsel wordt geroerd.

De hoeveelheid schuim wordt bepaald in afhankelijkheid van de 25 bulkdiohtheid van het gewenste boehmiethoudende gevormde produkt. Gewoonlijk echter wordt de hoeveelheid zodanig ingesteld dat de verhouding van het sohuimvolurae (te weten het verschil in volume van de verschuimde suspensie en van de suspensie die geen schuim bevat) tot het volume van de verschuimde suspensie (volumepercentage schuim) 1-95 vol.i bedraagt.

30 Ten einde bijvoorbeeld een uit boehmiet gevormd produkt te verkrijgen met een bulkdiohtheid van 0,1 tot 1,0 wordt het schuimvolume-percentage gekozen binnen de waarden van 5-90 volbij voorkeur is deze waarde 20-80 vol.ï.

Gewoonlijk wordt de schuimvormingsbehandeling uitgevoerd 35 binnen een temperatuur van 0 tot 100 °C. Voor deze behandeling wordt een mengmachine voorzien van een roerder zoals een schoepvormige, bladvormige of turbine-type roerder. De rotatiesnelheid en de tijdsduur van het roeren worden bepaald in afhankelijkheid van het type roerder, de visco- 8300555 -4- 23028/Vk/mb I r ί »

Hi* siteit van de te behandelen stoffen en de gewenste diameter van het schuim. Bij de onderhavige werkwijze verdient het de voorkeur om de rotatiesnelheid in te stellen op 50 tot 5000 omwentelingen per minuut en de roertijd tussen 1 minuut en 5 uren ter verkrijging van schuim 5 ' met een diameter van ten hoogste 2 mm, bij voorkeur ten hoogste 0,5 mm.

Als verdikkingsmiddel kunnen diverse converntionele verdikkingsmiddelen worden toegepast. Polyvinylalcoholverdient echter met name de voorkeur omdat het hiermee mogelijk is om de sterkte van het gevormde produkt na de hydrothermische behandeling te verbeteren. De 1Q hoeveelheid verdikkingsmiddel die wordt toegepast kan variéren in afhankelijkheid van de viscositeit hiervan. Deze hoeveelheid wordt echter gekozen tussen 0,01 en 50 gew.delen, bij voorkeur 0,1 tot 20 gew.delen per 100 gew.delen mengsel van uitgangsstoffen.

Om de vorming van schuim te vergemakkelijken verdient het de 15 voorkeur om een oppervlakte-actieve stof te gebruiken. Een dergelijke oppervlakte-actieve stof moet echter op geschikte wijze worden gekozen omdat de aard van de suspensie verschillend is in afhankelijkheid van de soort uitgangsstoffen en verdikkingsmiddel. Met name wanneer de suspensie alkalisch is kan een anioniscte oppervlakte-actieve 20 stof zoals een alkylcarbonzuurzout of een alkylsulfonzuurzout of een niet anionisch oppervlakte-actief middel zoals polyethyleenglycol of een vetzure ester van een meerwaardige alcohol bij voorkeur worden toegepast, en wanneer het mengsel van uitgangsstoffen zuur is kan een kationische oppervlakte-actieve stof zoals een hogeraminezout of een 25 hoger alkyl kwaternair ammoniumzout of een niet ionische oppervlakte-actieve stof zoals boven vermeld, bij voorkeur worden toegepast.

De hoeveelheid oppervlakte-actief middel wordt gewoonlijk gekozen tussen 1 en 50.000 dpm, bij voorkeur 10 tot 10.000 dpm, berekend op de hoeveelheid toegepast water. Indien de hoeveelheid te klein is 30 wordt geen effectieve werking verkregen om de vorming van het schuim te vergemakkelijken. Anderzijds, indien de hoeveelheid te hoog is wordt het moeilijk om een gelijkmatig fijn schuim te verkrijgen. De stabiliteit van het schuim, dat wordt gevormd door het roeren, is afhankelijk van de aard van het mengsel en van de uitgangsstoffen. Wanneer de ge-35 vormde schuimsoorten afbreekbaar zijn, verdient het de voorkeur om een bindmiddel toe te passen zodat het schuim wordt gestabiliseerd. Als bindmiddel kan men diverse soorten bekende bindmiddelen toepassen, waarbij echter portlandcement, magnesiumoxidecement of gips met name de 8300555

» tf A

-5- 23028/Vk/mb voorkeur verdienen. De hoeveelheid bindmiddel wordt gewoonlijk gekozen tussen 0,1 en 100 gew.delen, bij voorkeur 1 tot 20 gew.delen, per 100 gew.delen mengsel van de uitgangsstoffen.

De toegepaste hoeveelheid water wordt gekozen binnen het boven-5 vermelde gebied, waarbij rekening wordt gehouden met de stabiliteit van het schuim tijdens de hydrothermische behandeling. Ter verkrijging van bijvoorbeeld een uit boehmiet gevormd produkt met een bulkdichtheid van 0,1 tot 1 wordt de hoeveelheid water gewoonlijk gekozen binnen het gebied van 1 tot 300 gew.delen, bij voorkeur 5 tot 200 gew.delen, per 10 100 gew.delen mengsel van uitgangsstoffen. Vervolgens wordt nadat de verschuimde suspensie is gestold in de matrijs, het verkregen produkt onderworpen aan de hydrothermische behandeling, wanneer dit produkt nog in de mal is, of nadat het uit de mal is verwijderd, waarbij boeh-mietkristallen worden neergeslagen uit de boehmietvormende verbindingen.

15 Deze hydrothermische behandeling wordt uitgevoerd onder de eerder vermelde omstandigheden.

Het uit boehmiet gevormde produkt met een lage bulkdichtheid, dus verkregen volgens de uitvinding, wordt onderworpen aan een droog-behandeling op dezelfde wijze als boven is beschreven, en vervolgens 20 kan dit worden gebruikt als warmte-isolerend materiaal of als uitgangsmateriaal voor een gebrand, uit boehmiet gevormd produkt.

Het gebrande, uit boehmiet gevormde produkt volgens de uitvinding kan makkelijk worden verkregen door branden van het uit boehmiet gevormde produkt, verkregen door het toepassen van de bovenvermelde 25 werkwijze, bij een hoge temperatuur volgens een op zich bekende werkwijze. Bij een brandingstemperatuur van ongeveer 500 °C wordt namelijk een ^ -aluminiumoxidehoudend produkt verkregen door dehydratatie van het kristalwater. Verder wordt bij een temperatuur van ongeveer 800 °C een δ-aluminiumoxidehoudend produkt verkregen en op dezelfde wijze bij 30 een temperatuur van 1000 °C een 6-aluminiumoxidehoudend produkt. Verder wordt bij een brandingstemperatuur van ongeveer 1200 tot ongeveer 2000 °C gedurende 10 minuten - 24 uren een uit oL-aluminiumoxide gevormd produkt verkregen. Zodoende zal het gevormde produkt van intermediair aluminium-oxide S, Θ ) geen aanzienlijke thermische krimp ondergaan door de 35 strukturele fase-overgang en dit kan net voordeel worden toegepast als warmte-isolerend· materiaal bij hoge temperatuur.

Verder heeft de werkwijze voor het vervaardigen van een uit oC-aluminiuraoxide gevormd produkt volgens de uitvinding de volgende voor- 8300555 -6- 23028/Vk/rab ψ Λ * delen. Zoals algemeen bekend heeft een gevormd produkt met fijne poriën een goede warmte-isolerende werking. Met name de thermische geleiding van een licht, poreus, gevormd produkt bij een hoge temperatuur wordt in hoofdzaak toegeschreven aan straling en zodoende is het gewenst 5 ' dat een vuurvast, warmte-isolerend vuurvast materiaal, dat wordt toe-gepast bij een hoge temperatuur, zodanig is vervaardigd, dat dit fijne poriën heeft. Bij de conventionele werkwijze voor het bereiden van een warmte-isolerend materiaal uit oL-aluminiumoxide wordt een poeder uit oC-aluminiumoxide samen met een bindmiddel aan een vormgeving onderwor-10 pen en vervolgens gebrand en er wordt naar gestreefd om een licht, poreus, gevormd produkt te verkrijgen door het toevoegen van een ontvlambaar materiaal of een schuimvormingsmiddel. Het cX.-aluminiumoxide-houdende poeder dat wordt toegepast als uitgangsstof heeft gewoonlijk echter een'relatief grote deelt jesgrootte en het is daarom moeilijk om 15 een gevormd produkt te verkrijgen met fijne poriën. Anderzijds is het tijdrovend en arbeidsintensief het o(.-aluminiumoxidepoeder fijn te maken tot fijne deeltjes en het aldus verkregen fijne poeder zal daarom duur zijn.'

Wanneer een ontvlambaar materiaal of een schuimvormend middel 20 wordt toegevoegd aan het oL-aluminiumoxidepoeder ter verkrijging van een produkt met een laag gewicht, is het gebruikelijk om een organisch bindmiddel toe te passen om de sterkte bij lage temperatuur te verbeteren. Nadat echter het organische bindmiddel is weggebrand in de brandingsbewerking is de sterkte van het gevormde produkt relatief laag 25 totdat oL-aluminiumoxide wordt gesinterd bij een temperatuur boven 1200 °C. Dit kan moeilijkheden veroorzaken bij de praktische uitvoering van deze werkwijze. Ten einde deze moeilijkheden te overwinnen is voorgesteld om de sterkte te verhogen door. een anorganisch bindmiddel toe te passen zoals een sol van aluminiumoxide of siliciumoxide of door het 30 hierbij verwerken van een cement op basis van aluminiumoxide. Tot nu toe gold echter dat zelfs wanneer het anorganische bindmiddel werd ge-geleerd bij de brandingsbewerking er nagenoeg geen effectieve werking werd verkregen om de sterkte te verbeteren van het gevormde, lichte produkt, binnen een temperatuursgebied niet hoger dan 1200 °C. Daarbij 35 trad het nadeel op dat het CaO-gehalte nadelig werkt ten aanzien van de warmte-isolerende werking, welk gehalte dan werd verhoogd.

Zodoende is het moeilijk gebleken om een uit e<, -aluminiumoxide gevormd produkt te verkrijgen met een lage bulkdichtheid, met een aantal 8300555 * * * * -7- 23028/Vk/mb fijne poriën en toch nog een voldoende hoge sterkte. Daarentegen kan met de werkwijze volgens de uitvinding een uit oi. -aluminiumoxide gevormd produkt worden verkregen met zeer goede fysische eigenschappen, tegen een lage kostprijs.

5 ' De reden dat het uit boehmiet gevormde produkt, verkregen volgens de werkwijze van de uitvinding, een dergelijke hoge sterkte heeft, is niet geheel duidelijk. Er wordt echter aangenomen dat een dergelijke hoge sterkte kan worden toegeschreven aan de specifieke kristalstruktuur.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende 10 beschrijving, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening, waarbij in fig. 1a een foto is weergegeven van een oppervlak van een vrije breuk van het uit boehmiet gevormde produkt, verkregen volgens voorbeeld I, welke foto is genomen met behulp van een scanning-elektronen-microscoop (vergroting 3000), 15 fig. 1b een vergelijkbare foto is van een oppervlak van een vrije breuk van het gevormde produkt, verkregen volgens vergelijkend voorbeeld 1, fig. 2 de infrarood-absorptiespektra weergeeft van boehmiet en aluminiumoxide (qC -aluminiumoxide) gemeten volgens een KBr-tabletmethode 20 (0,1 gew. %).

Uit het vergelijken van de foto’s weergegeven in fig. 1a en b is het duidelijk dat het uit boehmiet gevormde produkt (fig. 1a), verkregen volgens de werkwijze van de uitvinding, een speciale struktuur heeft, zodat ruimten tussen de grote korrels zijn gevuld met kleinere 25 korrels. Verder geldt dat wanneer tegen warmte bestand zijnde deeltjes met een stralingsenergie-absorptie van ten minste 35% over het gehele gebied van de golflengte van ongeveer 2 tot ongeveer 5 /urn, gemeten aan een 0,1 gew.% KBr-tablet, worden toegevoegd aan een suspensie van de uitgangsstoffen, de toeneming van de thermische geleidbaarheid van het 30 uit boehmiet gevormde produkt of het gebrande produkt hiervan bij een hoge temperatuur kan worden onderdrukt en zodoende goede resultaten kunnen worden verkregen.

In het algemeen verandert namelijk de thermische geleidbaarheid van het gevormde produkt met een verhoging van de temperatuur.

35 Wanneer bijvoorbeeld de thermische geleidbaarheid van een gevormd produkt met een lage bulkdichtheid relatief laag is bij een lage temperatuur, doch snel toeneemt wanneer de temperatuur stijgt, kan dit verschijnsel worden toegeschreven aan de thermische geleiding van stralen, hetgeen 8300555 -8- 23028/Vk/mb 1 r 4 \ overheersend is bij de thermische geleiding van een gevormd produkt met een lage bulkdichtheid en evenredig met de vierde macht van de temperatuur toeneemt. Dit betekent dat wanneer het uit boehmiet gevormde produkt of het gebrande, gevormde produkt hieruit wordt gebruikt als warmte-5 ' isolerend materiaal, er een bepaalde bulkdichtheid is voor elke praktische temperatuur waarbij de thermische geleidbaarheid minimaal wordt. Het is echter uit economische overwegingen niet te adviseren om een gevormd produkt met een bepaalde bulkdichtheid alleen effectief te gebruiken binnen een zeer beperkt temperatuursgebied.

10 Anderzijds, zoals weergegeven door de vergelijking bekend als het principe van Wien, zal de golflengte Xmax, waarbij de stralingsenergie een maximale waarde heeft, de neiging hebben om hoger te worden bij een toenemende temperatuur volgens Xmax. x T = 0,002898 (mK).

Uit de bovenvermelde vergelijking is het duidelijk dat een 15 stralingsenergie van ongeveer 5 jum overeenkomt met een temperatuur van ongeveer 300 °C en een stralingsenergie van ongeveer 2 pm overeenkomt met een hoge temperatuur van ten minste ongeveer 900 °C.

Met verwijzing naar fig. 2 kan worden gesteld dat de curve (a) een infrarood absorptiespektrum is van boehmiet, gemeten aan een 0,1 gew.$ 20 KBr-tablet en Cb) is een vergelijkbaar spektrum van qc-aluminiumoxide.

Zoals blijkt uit de figuur is de adsorptie van het boehmiet of van het gebrande, gevormde produkt hiervan bij 2-5 jum ongeveer 30$ bij het maximum.

Zodoende heeft het uit boehmiet gevormde produkt of het gebrande, gevormde produkt hieruit dat de bovenvermelde tegei warmte bestand zijnde 25 deeltjes bevat een stralingsenergie-absorptie van ten minste 35$ en is in staat om stralingsenergie te absorberen en heeft een lage thermische geleidbaarheid binnen een ruim temperatuursgebied en zodoende is het met name beter dan een warmte-isolerend materiaal dat wordt toegepast bij hoge temperatuur.

30 De tegen warmte bestand zijnde deeltjes moeten gewoonlijk een voldoende bestandheid tegen warmte hebben bij een temperatuur van ten minste 500 °C, bij voorkeur bij ten minste 800 °C. Als specifiek voorbeeld van dergelijke tegen hitte bestand zijnde deeltjes kunnen carbiden worden genoemd zoals siliciumcarbide, boriumcarbide, titaancarbide, wolfraam-35 carbide of raolybdeencarbide en oxiden zoals ilmeniet, titaanoxide, ijzeroxide of mangaanoxide.

In fig. 2 wordt door de curven (c) en (d) het infrarood-absorptiespektrum weergegeven van respectievelijk siliciumcarbide en 8300555 * * . ^ *>*► -9- 23028/Vk/mb ilmeniet, gemeten volgens de 0,1 gew.? KBr-tablet-methode. Het is duidelijk uit deze spektra dat deze verbindingen zijn toe te passen als stralingsenergie absorberende middelen. De tegen warmte bestand zijnde deeltjes hebben gewoonlijk een gemiddelde deeltjesgrootte van niet meer dan 50 jum, 5 bij voorkeur van 0,5 tot 30 yum, meer in het bijzonder van 1 tot 10 μω.

De hoeveelheid tegen hitte bestand zijnde deeltjes wordt gekozen binnen het gebied van 0,5 tot 20 gew.delen, bij voorkeur 1 tot 10 gew. delen per 100 gew.delen gevormd produkt. Indien de hoeveelheid te groot is zal de thermische geleidbaarheid van het produkt toenemen omdat 10 de tegen hitte bestand zijnde deeltjes een hoge thermische geleidbaarheid hebben. Anderzijds geldt dat indien de hoeveelheid te laag is geen voldoende werking kan worden verwacht om de thermische geleidbaarheid te verlagen.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de 15 volgende voorbeelden. De voorbeelden I-VII geven een toelichting op de bereiding van cfe uit boehmiet vervaardigde produkten en de voorbeelden VIII-XIII geven een toelichting op de bereiding van de gebrande uit boehmiet gevormde produkten. In de voorbeelden zijn de delen gewichtsdelen. Verder heeft gibbsiet als belangrijkste uitgangsstof een Al^-gehalte van 20 65? en de gemiddelde deeltjesgrootte hiervan is ongeveer 50 /om, tenzij het tegendeel is vermeld.

Voorbeeld I

Aan 100 delen gibbsiet werd 1 deel amorf aluminiurahydroxide (met 60? Al O-) en 26 delen water toegevoegd en het mengsel werd gedurende 25 20 minuten gemengd. De hierbij verkregen slurry werd uitgegoten in een roestvrij stalen matrijs. De matrijs werd in een autoclaaf geplaatst en onderworpen aan de hydrothermische behandeling bij een temperatuur van 2 200 °C onder een druk van 15 kg/cmG gedurende 4 uren en vervolgens gedurende 24 uren gedroogd bij 100 °C, waarbij een uit boehmiet gevormd 30 produkt werd verkregen.

De specifieke dichtheid, de sterkte door samendrukken en de specifieke sterkte van het uit boehmiet gevormde produkt dat aldus was verkregen is vermeld in tabel A. Door een Rö-straal diffractie-opname werd bevestigd dat het poeder waaruit het gevormde produkt was samengesteld 35 zuivere boehmietkristallen waren met een goede kristaliniteit. Verder bleek uit waarnemingen van het vrije breukoppervlak van het gevormde produkt met behulp van een afstast-elektronenmicroscoop waarmee een foto werd gemaakt dat de ruimten tussen de grove deeltjes waren gevuld met kleinere korrels.

- 8300555 tv -10- 23028/Vk/mb

Voorbeeld II

Aan 100 delen gibbsiet werden 1 deel amorf aluminiumhydroxide (met 60$ Al2°3^ en 9 delen water toegevoegd en het mengsel werd gedurende 20 minuten gemengd. De daarbij' verkregen suspensie werd gevormd tot een 5 voorwerp met behulp van een onder druk vormgevende machine onder een 2 druk van 100 kg/cm . Vervolgens werd het gevormde produkt in een autoclaaf geplaatst en onderworpen aan de hydrothermische behandeling bij een temperatuur van 200 °C onder een druk van 15 kg/cm G gedurende 4 uren en vervolgens gedurende 24 uren gedroogd bij 100 °C, waarbij een uit 10 boehmiet gevormd produkt werd verkregen. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven, in tabel A.

Voorbeeld III

Een uit boehmiet gevormd produkt werd op dezelfde wijze verkregen als vermeld in voorbeeld I, behalve dat een slurry werd samen-15 gesteld uit 100 delen gibbsiet, 10 delen aluminiumoxidecement (met 52$

Al 0 ) en 40 delen water. De hierbij verkregai resultaten zijn vermeld in

^ 3 Q

tabel A. De thermische geleidbaarheid van dit gevormde produkt bij 400 C was 0,28 kcal/m.uur.°C.

Voorbeeld IV

20 Een uit boehmiet gevormd produkt werd verkregen op dezelfde wijze als vermeld in voorbeeld I, behalve dat een suspensie,samengesteld uit 100 delen gibbsiet, 1 deel pseudo-boehmiet (met 62$ Al^O^) en 14 delen * water werd gebruikt. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A.

25 Voorbeeld V

Een uit boehmiet gevormd produkt werd verkregen op dezelfde wijze als vermeld in voorbeeld I, behalve dat een slurry werd samengesteld uit 100 delen gibbsiet, 10 delen aluminiumoxide-cement (met 52$ AlgO^), 5 delen siliciuracarbide met een gemiddelde deeltjesgrootte van 3 μηι, en 30 40 delen water. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A. De thermische geleidbaarheid van dit gevormde produkt bij 400 °C was 0,22 kcal/m.uur.°C.

Voorbeeld VI

In een menger werden 1234 g gibbsiet met een gemiddelde deeltjes-35 grootte van 1 ^m, 343 g p-aluminiumoxide met een gemiddelde deeltjesgrootte van 12 pm, 86 g aluminiumoxidecement, 2000 g van een waterige oplossing die 10$ polyvinylalcohol bevatte en 10 g natriumalkylsulfaat gedaan en het mengsel werd geroerd bij een roersnelheid van 600 omwentelingen per minuut bij omgevingstemperatuur, waarbij 6200 cc (schuimvolume 3500 cc) schuimbe- 8300555 -11- 23028/Vk/mb vattende suspensie werd verkregen.

Deze verschuimde suspensie werd uitgegoten in een matrijs en daarin gedurende 18 uren op kamertemperatuur gehouden en uit de matrijs verwijderd, waarbij een gevormd produkt was verkregen met afmetingen 5 van 30 x 30 x 6,9 cm.

Dit gevormde produkt werd in een autoclaaf geplaatst, onderworpen aan de hydrothermische behandeling bij een temperatuur van 200 °C

p onder een druk van 15 kg/cm G gedurende 4 uren en vervolgens gedroogd bij 100 °C gedurende 24 uren, zodat een uit boehmiet gevormd produkt werd 10 verkregen. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A.

Voorbeeld VII

In een menger werden 2000 g van een oplossing in water van 10>6 polyvinylalcohol en 10 g natriumalkylsulfaat gedaan en het mengsel werd geroerd bij een roersnelheid van 600 omwentelingen per minuut bij om- 15 gevingstemperatuur ter vorming van een schuim van 5500 cc. Onder continu roeren werden 1234 g gibbsiet met een gemiddelde deeltjesgrootte van 1 /um, 343 g p -aluminiumoxide met een gemiddelde deeltjesgrootte van 12 μα en 86 g aluminiumoxidecement toegevoegd ter verkrijging van 6200 cc verschuimde suspensie.

20 Deze schuimbevattende suspensie werd uitgegoten in een matrijs die werd gehouden op omgevingstemperatuur gedurende 18 uren en vervolgens uit de matrijs verwijderd, waarbij een produkt werd verkregen van 30 x 30 x 6,9 cm.

Dit©vormde produkt werd in een autoclaaf geplaatst, onderwor-

25 pen aan een hydrothermische behandeling tij een temperatuur van 200 °C

2 onder een druk van 15 kg/cm G gedurende 4 uren en vervolgens gedurende 24 uren gedroogd bij 100 °C, waarbij een uit boehmiet gevormd produkt werd verkregen. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A.

30 Vergelijkend voorbeeld 1

Een uit boehmiet gevormd produkt werd vervaardigd op eenzelfde wijze als vermeld in voorbeeld I, behalve dat een suspensie werd samengesteld uit 100 delen gibbsiet en 26 delen water. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A.

35 Wanneer het uit boehmiet gevormde produkt verkregen in voor beeld I werd vergeleken met het gevormde produkt van dit ter vergelijking dienend voorbeeld, had dit laatste een lagere samendruksterkte. Bij het observeren van de struktuur van het vrije breukvlak van dit gevormde 8300555 r -12- 23028/Vk/mb produkt met behulp van een aftast-elektronenmicroscoop waarbij een foto werd gemaakt, bleek dat elke korrel nagenoeg dezelfde grootte had en de korrels zwak aan elkaar waren gebonden over zeer kleine gedeelten. Het lagere soortelijke gewicht dan van het boehmiethoudende 5 · gevormde produkt uit voorbeeld I, wordt toegeschreven aan het feit dat geen kleinere korrels zijn gepakt in de ruimten tussen de grotere korrels.

Vergelijkend voorbeeld 2

Een uit boehiniet gevormd produkt werd op dezelfde wijze 10 verkregen als vermeld in voorbeeld II, behalve dat de suspensie werd samengesteld uit 100 delen gibbsiet en 9 delen water. De hierbij verkregen resultaten zijn vermeld in tabel A.

Vergelijkend voorbeeld 3

Aan 100 delen gibbsiet werden 30 delen oplossing 1 gew.j£ methyl-15 cellulose in water toegevoegd en het mengsel werd gedurende 20 minuten gemengd. De.daarbij verkregen suspensie werd uitgegoten in een roestvrij stalen matrijs. De matrijs werd in een autoclaaf geplaatst, onderworpen aan een hydrothermische behandeling bij een temperatuur van 200 °C onder een druk van 15 kg/cm G gedurende 4 uren en vervolgens gedroogd 20 bij 100 °C gedurende 24 uren, waarbij een uit boehmiet gevormd produkt werd verkregen. De aldus verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A.

Dit gevormde produkt had een zeer lage compressiesterkte en het bleek dat zelfs wanneer een organisch bindmiddel zoals methyl^ 25 cellulose werd gebruikt als verdikkingsmiddel, het onmogelijk was om de boehmiethoudende kristalkorrels aan elkaar te binden. De compressiesterkte werd 'kleiner dan die van het gevormde produkt uit vergelijkend voorbeeld j, waarbij geen methylcellulose werd toegepast. Dit wijst erop dat hoewel methylcellulose werkt als verdikkend bindmiddel bij normale 30 temperatuur, het deze werking als verdikkend bindmiddel niet heeft in het uit boehmiet gevormde produkt of zelfs de binding van de boehmiet-kristalkorrels nadeling beïnvloedt.

Vergelijkend voorbeeld 4

Een uit boehmiet gevormd produkt werd op dezelfde wijze ver-35 kregen als vermeld in voorbeeld I, behalve dat een suspensie werd samengesteld uit 100 delen gibbsiet met een gemiddelde deeltjesgrootte van 50jum, 10 deleigibbsiet met een gemiddelde deeltjesgrootte van 1 /urn en 33 delen water. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel A.

8300555 ' Λ -13- 23028/Vk/rab *-w

Uit de waarneming van de struktuur van een vrij breukvlak van het gevormde produkt met behulp van een foto genomen met een aftast-elektronenmicroscoop, bleek dat de struktuur vergelijkbaar was met de struktuur van het uit boehraiet gevormde produkt uit vergelijkend voor-5 beeld 1.

Vergelijkend voorbeeld 5

In een menger werden 123¾ g gibbsiet met een gemiddelde deeltjesgrootte van 1 pm, 80 g melarainehars, 12 g paratolueensulfonzuur, 2000 g oplossing van 10$ polyvinylalcohol in water en 10 g natriuradodecylbenzeen-10 sulfonaat gedaan en het mengsel werd geroerd bij een roersnelheid van 600 omwentelingen per minuut bij omgevingstemperatuur, waarbij 4900 cc schuimhoudende suspensie werd verkregen.

Deze schuimhoudende suspensie werd uitgegoten in een matrijs die werd bewaard bij omgevingstemperatuur gedurende 18 uren en vervolgens 15 uit de matrijs werd verwijderd, waarbij een gevormd produkt werd verkregen van 30 x 30 x 5,4 cm.

Dit gevormde produkt werd in een autoclaaf geplaatst, onderworpen aan een hydrothermische behandeling bij een temperatuur van 200 °C

2 onder een druk van 15 kg/cm G gedurende 4 uren en vervolgens gedroogd bij 2Q 100 °C gedurende 24 uren, waarbij een uit boehmiet gevormd produkt werd verkregen.

De bulkdichtheid vaihet gevormde produkt bedroeg 0,25. Verder 2 2 was de samendruksterkte 2,2 kg/cm en de buigsterkte 2,9 kg/cm .

* 8300555

r I

-14- 23028/Vk/mb

NV

TABEL A

........... .............— ψ " I ' J ........... ....."I "........ ' '11 "—r . . , samendruksterkte specifieke sterkte voorbeeld bulkdiohtheid (kg/oB2) (kg/cn.2) I 1.16 248 214 5 II 1,16 214 184 III 1,00 201 201 IV 1,10 200 182 10 V 1,00 200 200 VI 0,25 9,1 36,4 VII 0,25 8,9 35,6 vergelijkend 1 1,07 39,6 37,0 ^ vergelijkend 2 1,02 65,8 64,5 vergelijkend 3 0,94 15,5 16,5 vergelijkend 4 1,00 43,0 43,0 vergelijkend 5 0,25 2,2 8,8 20 --—---

Voorbeelden VIII-X

Het uit boehmiet gevormde produkt verkregen uit de voorbeelden I-III werd gebrand gedurende 8 uren bij een temperatuur van 650 °C, waarbij gebrande uit boehmiet gevormde produkten ( y-aluminiuraoxide) 25 werden verkregen. Door het branden werd geen krimp waargenomen van de gevormde produkten. De fysische eigenschappen van de aldus gevormde produkten zijn vermeld in tabel B.

Vergelijkend voorbeeld 6

Het'uit boehmiet gevormde produkt verkregen in vergelijkend 30 voorbeeld 1 werd gedurende 8 uren gebrand bij een temperatuur van 650 °C, waarbij een gebrand, uit boehmiet gevormd produkt ( ^-aluminiuraoxide) werd verkregen. De samendruksterkte werd door het branden sterk verlaagd. De hierbij verkregen resultaten zijn weergegeven in tabel B.

Vergelijkend voorbeeld 7 35 Aan 100 delen gibbsiét werden 1 deel amorf aluminiumhydroxide en 26 delen water toegevoegd en het mengsel werd gedurende 20 minuten gemengd tér verkrijging van een suspensie. De suspensie werd uitgegoten in een roestvrij stalen matrijs en gedroogd gedurende 24 uren bij 100 °C.

8300555 * ‘ 9 -> » -15- 23028/Vk/mb Η*

Het gevormde produkt werd uit de matrijs verwijderd en gebrand bij een temperatuur van 650 °C gedurende 8 uren, waarbij een gebrand uit boehmiet gevormd produkt (-aluminiumoxide) werd verkregen. Na het branden had het gevormde produkt nauwelijks nog zijn vorm, maar was zeer bros en het 5 was onmogelijk om de sterkte te meten. Verder werd gevonden dat wanneer de hydrothermisehe behandeling niet werd uitgevoerd, de sterkte aanzienlijk werd verlaagd. De hierbij verkregen resultaten zijn samengevat in tabel B,

Vergelijkend voorbeeld 8 10 Aan 100 delen gibbsiet werden 1 deel amorf aluminiumhydroxide en 9 delen water toegevoegd en het mengsel werd gedurende 20 minuten gemengd. Het mengsel werd tot een produkt gevormd met behulp van een machine waarin de vormgeving onder druk plaatshad bij een druk van 2 o 100 kg/cm. Het gevormde produkt werd gedroogd bij 100 °C gedurende 15 24 uren en vervolgens gebrand bij 650 °C gedurende 8 uren, waarbij een gebrand, boehraiethoudend gevormd produkt -aluminiumoxide) werd verkregen. Dit gevormde produkt had een zeer lage samendruksterkte ondanks het feit dat het soortelijk gewicht hoog was. De hierbij verkregen resultaten zijn samengevat in tabel B.

20 Vergelijkend voorbeeld 9

Het uit boehmiet gevormde produkt,verkregen in vergelijkend voorbeeld 3 werd gedurende 8 uren gebrand bij 650 °C, waarbij een uit gebrande boehmiet gevormd produkt (^-aluminiumoxide) werd verkregen.

De samendruksterkte van dit produkt was zeer laag. De hierbij verkregen 25 resultaten zijn samengevat in tabel B.

TABEL B

. . ,, ,. ... .. samendruksterkte specifieke sterkte voorbeeld bulkdiohtheid _ (kg/cm2) (kg/oo2) 30 VIII 0,95 174 183 IX 0,96 126 132 X 0,81 141 174 vergelijkend 6 0,86 10,9 12,7 35 vergelijkend 7 de sterkte was te laag om te worden gemeten vergelijkend 8 1,12 18,8 16,8 m vergelijkend 9 0,72 1,4 1,9 8300555 * ; r n V, -16- 23028/Vk/mb

Voorbeeld XI

Het uit boehmiet gevormde produkt verkregen in voorbeeld VI werd gebrand gedurende 8 uren bij een temperatuur van 1100 °C, waarbij een gebrand, boehmiethoudend, gevormd produkt werd verkregen, met een 5 bulkdichtheid van 0,20 (&-aluminiumoxide). Het aldus verkregen produkt 2 2 had een samendruksterkte van 6,7 kg/cm en een buigsterkte van 8,2 kg/om .

Het thermisch krimpen van het gevormde produkt was minder dan 0,5¾ en de thermische geleidbaarheid bij 700 °C en 1000 °C was respectievelijk 0,17 kcal/m.uur,°C en 0,26 kcal/m.uur.°C.

10 Zoals duidelijk zal zijn uit deze resultaten ondergaat het boehmiethoudende gevormde produkt, verkregen via voorbeeld VI, nagenoeg geen thermische krimp tot een temperatuur van ongeveer 1100 °C en de toename van de thermische geleidbaarheid van het gebrande, gevormde produkt is laag. Zodoende is gebleken dat het boehmiethoudende, gevormde 15 produkt en het gebrande, gevormde produkt hieruit zeer goed bruikbaar zijn als warmte-isolerende materialen.

Voorbeeld XII

Het uit boehmiet gevormde produkt, verkregen in voorbeeld VI, werd gedurende 2 uren gebrand bij 1450 °C, waarbij een gebrand, boehmiet- 20 houdend, gevormd produkt werd verkregen met een bulkdichtheid van. 0,27 (een mengsel van oi. -aluminiumoxide en een spoor van CaO.óAlgO^). Dit gebrande, gevormde produkt had een thermische geleidbaarheid yan 0,15 kcal/ m.uur.°C bij 700 °C, van 0,19 kcal/m.uur.°C bij 1000 °C en van 0,23 kcal/ m.uur.°C bij 1300 °C.

25 Uit deze resultaten blijkt dat het gebrande, gevormde produkt uit dit voorbeeld een betere bestandheid tegen warmte heeft en een betere warmte-isolerende eigenschap bij hoge temperaturen, te weten van ongeveer 1300 °C. .

Voorbeeld XIII

30 In een menger werd 1234 g gibbsiet met een gemiddelde deeltjes grootte van 1 jüm, 343 g p-aluminiumoxide met een gemiddelde deeltjesgrootte van 12 μτη, 86 g aluminiumoxidecement, 62 g siliciumcarbide met een gemiddelde deeltjesgrootte van 3 ^am, 2000 g 'van een oplossing van 10¾ polyvinylalcohol in water en 10 g natriumalkylsulfaat gedaan en het mengsel 35 werd geroerd bij een roersnelheid van 600 omwentelingen per minuut bij omgevingstemperatuur, waarbij 6600 cc (schuimvolume 3900 cc) schuimvorraige suspensie werd verkregen.

Deze schuimvormige suspensie werd uitgegoten in een matrijs, 8300555 -17- 23028/Vk/mb waarin de suspensie bij omgevingstemperatuur gedurende 18 uren bleef staan en daarna uit de mal werd verwijderd waarbij een gevormd produkt werd verkregen van 30 x 30 x 7(3 cm.

Dit gevormde produkt werd in een autoclaaf geplaatst, onder- 5 worpen aan een hydrothermische behandeling bij een temperatuur van 2 200 °C onder een druk van 15 kg/αιη G gedurende 4 uren en vervolgens gedroogd bij 100 °C gedurende 24 uren, waarbij een uit boehmiet gevormd produkt werd verkregen. Dit gevormde produkt werd gebrand bij 1100 °C gedurende 8 uren, waarbij een gebrand, boehmiethoudend gevormd produkt 10 werd verkregen met een bulkdichtheid van 0,20 (£ -aluminiumoxide). Dit gebrande, gevormde produkt had een thermische geleidbaarheid van 0,14 kcal/m.uur.°C bij 700 °C en van 0,18 kcal/m.uur.°C bij 1000 °C. Vergelijkend voorbeeld 10 Hét' uit boehmiet gevórmde produkt verkregen in vergelijkend 15 voorbeeld 5 werd gedurende 8 uren gebrand bij 1100 °C, waarbij een gebrand, boehmiethoudend gevormd produkt werd verkregen met een bulkdichtheid van 0,21 (£ -aluminiumoxide). De sterkte van dit gebrande, gevormde produkt was te laag om de sterkte te kunnen meten.

-- 8300555

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een uit boehmiet gevormd produkt, met. het kenmerk, dat een suspensie wordt bereid van een 5 ' mengsel van een gibbsietpoeder en ten minste een poeder gekozen uit de groep bestaande uit pseudo-boehmiet, amorf aluminiumhydroxide, aluminiura-oxideoement en p-aluminiumoxide, welke suspensie een vormgeving ondergaat, waarna het gevormde produkt wordt onderworpen aan een hydrother-male behandeling. 10

2, Werkwijze volgens eonelusie 1, met het kenmerk, dat het gevormde produkt voor de hydrothermale behandeling wordt omgezet in een schuimvormig gevormd produkt.

3* Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de suspensie tegen warmte bestand zijnde deeltjes bevat met een absorptie 15 van stralingsenergie van ten minste 35¾ over het gehele gebied van de golflengte van 2 tot 5 pm, gemeten volgens de 0,1 gevt.% KBr-tabletmethode.

4. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de tegen warmte bestand zijnde deeltjes zijn bereid uit een carbide of een oxide.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de tegen 20 warmte bestand zijnde deeltjes zijn bereid uit siliciumcarbide of ilmeniet,

6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het hydro-thermaal behandelde, boehmiet bevattende, gevormde produkt wordt gebrand bij een temperatuur van ten minste ongeveer 500 °C, ter verkrijging van een gebrand, boehmiethoudend, gevormd produkt. 25

7* Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat het ge vormde produkt voor de hydrothermale behandeling wordt omgezet in een schuirahoudend gevormd produkt.

8. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de suspensie tegen warmte bestand zijnde deeltjes bevat die een absorptie 30 van stralingsenergie hebben van ten minste 35¾ over het gehele gebied van de golflengte van 2-5 pm, gemeten volgens de 0,1 gew.¾ KBr-tabletmethode.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de tegen warmte bestand zijnde deeltjes zijn bereid uit een carbide of een oxide.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de tegen 35 warmte bestand zijnde deeltjes zijn bereid uit siliciumcarbide of ilmeniet. Eindhoven, februari 1983 8300555