NO143149B - Fremgangsmaate for fremstilling av forekspanderte, videre ekspanderbare kuler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av forekspanderte, videre ekspanderbare kuler som ved brenning kan omdannes til skumglasslegemer, der det fremstilles et utgangsmateriale som inneholder glasspartikler eller partikler av glassdannende materiale og et skumdannende materiale, hvoretter dette utgangsmateriale oppdeles i porsjoner og porsjonene stabiliseres ved varming og avkjøling. Slike ekspanderbare kuler kan anvendes bl.a. som råstoff for en ovn, hvor perlene omdannes

til individuelt ekspanderte glasslegemer.

Forskjellige fremgangsmåter for å fremstille ekspanderbare kuler som inneholder glass, er kjent, men de kjente fremgangsmåter har visse ulemper som i praksis begrenser deres industrielle anvendelse. De kjente fremgangsmåter omfatter vanligvis nokså kompliserte prosedyrer for å fremstille råmateriale fra en blanding av knust glass og skumdannende middel. Denne fremstillingen krever en rekke etterfølgende trinn som er meget tidkrevende. Vanligvis fremstilles en sammenhengende masse fra en blanding av knust glass og skumdannende middel og denne massen deles opp ved hjelp av en briketteringsmaskin eller ekstrudering til biter eller tabletter som tilføres til en ovn og glasspartiklene sintres. Det er vanskelig å fremstille biter eller tabletter med en kontrollert sammensetning ved en tilfredsstillende produk-sjonshastighet. Hastigheten for fremstilling av biter eller tabletter kan ikke komme opp imot den potensielle kapasitet i en rør-ovn eller andre ovner som arbeider kontinuerlig. Ytterligere ulemper ved kjente fremgangsmåter er det forhold at de ikke passer for fremstilling av kuler med små dimensjoner, dvs. kuler som er mindre enn 3 mm i størrelse.

Den foreliggende oppfinnelse har til formål å tilveiebringe en fremgangsmåte hvor ekspanderbare og videre ekspanderbare kuler med en kontrollert sammensetning kan fremstilles med relativt høye produksjonshastigheter, under anvendelse av pulverisert glass som utgangsmateriale. Et videre formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte som er enklere å ut-føre enn kjente framgangsmåter, særlig med hensyn til fremstilling og behandling av råmaterialet.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å

avhjelpe manglene ved den kjente teknikk og angår således en fremgangsmåte for fremstilling av forekspanderte, videre ekspanderbare kuler som kan omdannes til celleformede glasslegemer ved oppheting til over den glassdannende temperatur, der et utgangsmateriale

inneholdende et flytende medium, glasspartikler eller partikler av glassdannende materiale, et bindemiddel og et celledannende middel, fremstilles som en slikker, der den disperse fase består av eller omfatter i det minste mesteparten av nevnte partikler og der slikkeren fordeles til dråper, og dråpene i separert tilstand underkastes en spraytørking omfattende oppvarming og av-kjøling idet temperaturen i oppvarmingstrinnet ikke er mer enn 600°C, en behandling som forårsaker fordamping av væske fra dråpene og omdanning av disse til selvbærende kuler, og denne framgangsmåte karakteriseres ved at bindemiddelet oppløses i flytende medium som utgjør den kontinuerlige fase i slikkeren, idet denne har en viskositet på 200-5000 centipoise ved omgivelsestemperatur, og at det i slikkeren innarbeides et skumdannende middel som helt eller delvis dekomponerer under gassutvikling under oppvarmingstrinnet.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen slik den er definert ovenfor, gjør det enkelt å holde en høy fremstillings-hastighet for kulene. Dette skyldes det forhold at materialet som fremstilles for oppdeling i atskilte persjoner for oppvarming er slikker. Uttrykket "slikker" anvendes for å

betegne en faststoff/væskesuspensjon slik dette uttrykk anvendes i keramisk teknologi, men med det forbehold at mens vann er det foretrukne materiale for fremstilling av den kontinuerlige

fase i slikkeren, er det ikke vesentlig å anvende vann for denne fasen ved utførelsen av den foreliggende oppfinnelse. Anvendelsen av en slikker representerer et vesentlig avvik

fra kjente fremgangsmåter som er beskrevet foran. Et slikt råmateriale kan fremstilles meget lettere enn det som er tilfelle og nødvendig for utførelsen av tidligere kjente fremgangsmåter. En passende slikker kan fremstilles på en meget enkel måte. Fremstillingen av råmaterialet krever ikke en rekke nokså tidkrevende trinn, og kan utføres på relativt kort tid. På grunn av de fysiske forhold kan sammensetningen av en slikker gjøres mer jevn på en enklere måte enn en sammenbundet, formbar masse. Videre er det meget enklere å dele slikkeren i dråper av passende størrelse enn det er å fremstille biter eller tabletter. Dråpene kan formes kontinuerlig med en hastighet som er meget større enn i de tilfeller hvor det fremstilles tabletter fra en tablettmaskin.

Forutsatt at bindematerialet velges riktig kan fremgangsmåten utføres på relativt lave temperaturer. Til forskjell fra kjente prosesser krever ikke dannelsen av kulene at glasspartiklene sintres.

Som man vil se av de etterfølgende eksempler kan kuler som er fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen omdannes til glasslegemer som er porøse ved et vanlig brenningstrinn. Størrelsen og formen på de brente legemer avhenger av størrelsen og formen på kulene (som i dette tilfelle kan ansees som "grønne" legemer), og kan forutbestem-mes innenfor trange grenser.

Hvis det skumdannende middel ikke virker og forårsaker poredannelse i kulene når disse fremstilles, vil dette midlet virke når kulene = deretter brennes som ovenfor nevnt. Det er imidlertid en fordel å velge det skumdannende middel slik at det oppstår poredannelse i kulene når de fremstilles, selv om varmebehandlingen foregår ved relativt lave temperaturer. Fremgangsmåten kan kontrolleres slik at de formede kuler er gassfylte, hule kuler og hvor skallet er sammensatt av glass eller glassdannende partikler,

holdt sammen av bindemidlet. Dette skallet kan selv inneholde små gassfylte celler eller porer.

Som et alternativ kan prosessen kontrolleres slik at de

dannede kuler ikke er hule men er porøse gjennom tverr-snittet. Eksempler på passende prosessbetingelser for å tilveiebringe de forskjellige resultater er gitt i det etter-følgende. Fortrinnsvis inneholder _kulene minst en lukket celle. Gassen som er tilstede i en slik celle eller celler vil utøve et indre trykk i kulene under brenningen, selv før det faste materiale flyter. Følgelig vil man så snart som det faste materiale blir flytende få en forskyvning utover av det faste materiale i alle retninger rundt cellene. Denne materialadferd favoriserer fremstillingen av et brent legeme som har et høyt volum/vektforhold.

Viskositeten i suspensjonen er en viktig faktor

for å få de beste resultater ifølge den foreliggende oppfinnelse. Viskositeten er selvsagt i alle tilfeller meget lavere enn den er i råmaterialet som anvendes for å danne biter eller tabletter i tidligere kjente fremgangsmåter. På

den annen side er det foretrukket ikke å anvende mer væske enn nødvendig for å fremstille et råmateriale som er lett å homo-genisere, f.eks. ved omrøring og som lett kan deles i dråper ved de fremgangsmåter som anvendes for dette.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen har slikkeren når den skal deles opp i dråper en viskositet på mellom 200 dg 100.000 cP. Man har oppdaget at under ellers like betingelser kan fremgangsmåten best utføres når råmaterialet ligger innenfor dette viskositetsområde. Et spesielt foretrukket viskositetsområde er fra 200 til 10.000 cP. Slike slikker egner seg spesielt godt for billig fremstilling.

Dråpene som råmaterialet deles opp i er fortrinnsvis i området fra 100 til 3000 ym.

Det flytende medium er fortrinnvis vann.. Vann

er foretrukket fordi det har fullstendig utmerkede egenskaper for det foreliggende formål og er lett tilgjengelig til lave priser.

Fortrinnsvis er råmaterialet som deles opp i

dråper en vandig slikker og vann er tilstede i et forhold som ikke er mindre enn 50 vekt-% beregnet på grunnlag av den totale vekt av slikkeren. Ved å holde seg innenfor denne øvre grense

er det mulig å få tilstrekkelig fordampning av vann fra de individuelle dråper i løpet av meget korte oppvarmings-perioder. De optimale andeler av vann ligger i området fra 20 til 40 vekt-%.

Ved de foretrukne fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen oppnås oppdelingen av slikkeren til dråper ved hjelp av sprøyting. Ved sprøyting kan man få meget høye produksjonshastigheter. Videre kan størrelsen på dråpene som bestemmer og influerer størrelsen på perlene., kontrolleres innenfor relativt trange grenser, ved passende valg av dimensjonene i sprøyteåpningene og/eller trykket som anvendes under sprøytingen.

De fulle fordeler ved den nye fremgangsmåte oppnås best ved å sprøyte slikkeren som dråper inn i eller gjennom en ovn og holde dråpene skilt under oppvarmings- og avkjølings-trinnet ved hjelp av en gass-strøm eller gass-strømmer. Det er selvsagt ikke nødvendig for de dannede kuler å holdes atskilt inntil de er avkjølt til værelsestemperatur. Det er tilstrekkelig å holde dem atskilt inntil de kan komme i kontakt med hverandre uten å klebe til hverandre. Den maksimale temperatur hvor de kan holdes sammen i bulk avhenger i hvert tilfelle hovedsakelig av bindemidlets art.

Fortrinnsvis er temperaturen i det nevnte opp-varmingstrinn ikke mere enn 600°C. For å opprettholde denne betingelsen medfører de lave omkostninger.

Etter at man har gjennomgått hovedfaktorene som påvirker valget av fremstillingsbetingelsene, vil man nå gå

inn på valget av bestanddeler i råmaterialet.

Slikkeren som utgjør råmaterialet inneholder fortrinnsvis dispergerte glasspartikler. Glasset kan være av en hvilken som helst type. Det er spesielt foretrukket å anvende kunstglass siden det har en forutbestemt, jevn sammensetning. Det er imidlertid innenfor oppfinnelsens ramme å anvende partikler av naturlig glass, f.eks. basalt, tuffstein, strass eller perlitt. For å få lave produksjonsomkostninger er det en fordel å anvende avfallsglass. I visse foretrukne utførelser anvendes glass med høyt innhold av silisiumoksyd, såsom vanlig soda-kalkstensglass. I andre utførelser anvendes et borsilikat-glass. Disse glasstyper er nevnt som foretrukne eksempler.

Som et alternativ til eller tillegg til glasspartikler kan slikkeren inneholde dispergerte partikler av glassdannende materiale. Eksempler på glassdannende eller såkalt "batch"-materialer er de som er basert på en blanding av flere av de følgende bestanddeler: sand, natriumkarbonat, boraks, kalsiumkarbonat, dolomit, feltspat o.s.v. og som er vel kjent innenfor glassfremstilling . Slike batch-partikler kan være i oppløst tilstand.

Uttrykket "partikkel" som anvendt her brukes i videre betydning og omfatter små stykker av en hvilken som helst form, f.eks. glassfiber. Generelt sett er det mest an-vendelig å bruke glass i pulverisert form. De dispergerte glasspartikler eller de glassdannende partikler har en maksi-malstørrelse på 1,0 mm eller mindre. Et meget tilfredsstillende størrelsesområde for mange formål er fra 10 til 250

Vim» Partikler over 1,0 mm maksimum størrelse kan imidlertid også anvendes. Størrelsen på partiklene anvendt i produk-sjonen for gitte kuler ■ vil velges under hensyntagen til stør-relsen av disse. For de formål man stort sett har for "øye, tenker man seg perlestørrelser i området fra 100 ym til 10 mm. Når slike kuler underkastes brenning omdannes de til porøse glasslegemer i størrelsesområdet 100 um til 8 mm . Det er en vesentlig fordel ved foreliggende oppfinnelse sam-menlignet med tidligere beskrevne prosesser, at den tillater at det dannes kuler som ved et enkelt brenningstrinn kan omdannes til porøse glasslegemer med en størrelse på under 3 mm og endog under 1 mm, dvs. til porøse glasslegemer i området fra 100 til flere hundre um ♦

Glasspartiklene eller de glassdannende partikler

i slikkeren kan stort sett ha den samme størrelse. Denne jevnhet i størrelse oppnås lettest ved å sørge for en stort sett jevn fordeling av slikkeren når den deles i dråper. På den annen side kan det være en fordel å anvende partikler som er fordelt over et visst størrelsesområde for å fremme dannelsen av et velkonsolidert glassmateriale når perlen oppvarmes til en temperatur over glassets mykningspunkt eller til den glassdannende temperatur. Størrelsesområdet er imidlertid fortrinnsvis slik at den største partikkelstørrelse ikke er mere

enn 10 ganger større enn den minste partikkelstørrelsen.

En lang rekke forskjellige materialer kan anvendes som bindemiddel.

Bindemidlet er fortrinnsvis et middel som kan virke som bindemiddel, og derved holde sammen de enkelte perler inntil det dannes en sammenbindende glassmasse av glasspartikler eller de glassdannende partikler i et eventuelt brenningstrinn. I disse tilfeller behøver ikke kulene holdes på plass på annen måte under brenningen.

Bindemidlet oppløses fortrinnsvis i det flytende medium som danner den kontinuerlige fase i slikkeren. Ved en modifikasjon i denne fremgangsmåte, anvendes et bindemiddel som er oppløst i en væske, som ikke er blandbar med men som er dispergert i den kontinuerlige fase av slikkeren. I begge de nevnte systemer kan man oppnå en god fordeling av bindemidlet i råmaterialet, men det første systemet er imidlertid det beste av de to.

I visse fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen anvendes et bindemiddel som i et eventuelt brenningstrinn kjemisk kan integreres med glasset ved å oppvarme perlene til temperaturer som ligger over den glassdannende temperatur. Et spesielt foretrukket bindemiddel er natriumsilikat. Natriumsilikat kan anvendes i oppløsning, f.eks. i tilstrekkelig mengde til å dekke de enkelte glasspartikler og danne en kohesiv hud eller matrise som holder partiklene sammen i en perle med det ønskede volum.

I tillegg til natriumsilikat som allerede er nevnt, kan kaliumsilikat (som også er istand til kjemisk inte-grasjon med glasset) anvendes som bindemiddel, og også natrium-eller kaliumhydroksyd. Andre passende bindemidler finnes blant syntetiske polymer-stoffer og spesielt fenolharpikser, polystyren, polyuretan, vinylpolymerer,polyestere, polyetere, sili-koner, forskjellige polykondensasjonsprodukter, f.eks. urea-formaldehyd og fenol-formaldehydharpikser og kondensater av uretaner, epoksyder, polyestere og polyaminer. Det er mulig å anvende en termoherdende harpiks, såsom bakelitt som vil dekomponere under en eventuell oppvarming av de dannede perler til temperaturer som er tilstrekkelig til å omdanne glasset eller de glassdannende partikler til en jevn glassmasse.

Slikkeren som utgjør råmaterialet som kulene dannes av omfatter et skumdannende middel. Uttrykket "skumdannende middel" betegner en gass eller et stoff eller en sammensetning av stoffer, som fører til at der utvikles en gass som danner porer i perlene på grunn av oppvarming av et slikt stoff eller slike stoffer'under prosessen som danner perlene, eller som fører til at det utvikles en gass som be-virker poredannelse i kulene under den etterfølgende behandling ved en oppvarming til en høyere temperatur dvs. en temperatur som er tilstrekkelig for å omdanne glasset eller de glassdannende partikler i de enkelte kuler til en sammenhengende glassmasse. Et eksempel på et skumdannende middel er en forbindelse som dekomponerer under oppvarming med utvikling av gass. Et annet eksempel er en kombinasjon av stoffer som reagerer med hverandre under oppvarming hvor reak-sjonen fører til at utvikling av gass.

Fra den foregående forklaring vil det være åpenbart at prosessen hvor kulene dannes og som den foreliggende oppfinnelse vedrører,, kan føre til at det dannes kuler som er porefylt, men dette behøver ikke være tilfelle. Om kulene er porefylt eller ikke avhenger i hvert tilfelle på det skumdannende middel som anvendes, arten av bindemiddel og temperaturen hvor bindemidlet blir virksomt og binder glasspartiklene eller de glassdannende partikler sammen og tempera-turene oppstår i den perledannende prosess. Kulene benevnes som "ekspanderbare" fordi de under enhver omstendighet kan ekspanderes ved oppvarming, enten på grunn av utviklingen av gass eller på grunn av ekspansjon av gassen som allerede er tilstede i perlene.

I noen utførelser av oppfinnelsen, inneholder slikkeren et skumdannende middel som er gass formet ved værelsestemperatur. Dette midlet er fortrinnsvis luft. Luft-bobler kan tilføres slikkeren ved luftinnsprøyting eller ved omrøring av slikkeren før den deles i dråper.

Det er imidlertid foretrukket å tilføre slikkeren et skumdannende middel, som dekomponerer under utvikling av gass under oppvarmingstrinnet av den kuledannende prosess som tidligere beskrevet. Blant de mest foretrukne skumdannende midler i denne kategori er karbonater, f.eks. kalsiumkarbonat, og nitrater, f.eks. natriumnitrat. Et annet skumdannende middel som spesielt anbefales er urea.

I visse fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen omfatter slikkeren en væske, f.eks. vann (som kan utgjøre den kontinuerlige fase i slikkeren), som tjener som skumdannende middel. Slikkeren kan følgelig ha en meget enkel og billig'sammensetning. I de fleste fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen vil for-dampningen av selve væsken føre til en viss poredannende virk-ning. Denne virkningen kan økes ved virkningen av en eller flere typer skumdannende midler eller væsken kan anvendes som det eneste skumdannende middel.

Oppfinnelsen omfatter fremgangsmåter hvor slikkeren omfatter et brennbart materiale som det skumdannende middel. I visse tilfelle vil det brennbare materiale velges slik at det brenner under oppvarmingstrinnet i den kuledannende prosess. I andre tilfeller velges det brennbare materiale slik at det bare brenner og fører til poredannelsér hvis de fremstilte kuler oppvarmes til en temperatur som ligger over den som oppnås i den kule dannende prosess selv.

I det tilfelle kan kulene bli porøse eller (hvis de allerede er gjort porøse med et annet middel) eller ytterligere mer porøse, ved en etterfølgende behandling, f.eks. en behandling hvor kulene oppvarmes tilstrekkelig til å mykne glasspartiklene og å få dem til å renne sammen til en sammenhengende glassmasse.

Brennbare stoffer som kan tilføres fast stoff/ væskesuspensjonen omfatter f.eks. karbon, finfordelt kull, f.eks. kullstøv, grafitt, koks, lignitt, skifer som inneholder brennbare rester, tjære, trekull, eller ved, f.eks. kapp eller sagmugg. Andre passende brennbare materialer kan man finne blant syntetiske polymere stoffer. Blant disse nevnes f.eks. polystyren, polyuretan, polyestere, vinylpolymerer, fenolharpikser og epoksyharpikser. Andre typer brennbare stoffer som kan anvendes i de ekspanderbare legemer omfatter myke gummier og derivater av disse, et bituminøst materiale såsom asfalt, og karbohydrater og karbohydrat-derivater, f.eks.

sukkere, f.eks. glykol, glyserin, cellulose og stivelse.

Slikkeren inneholder fortrinnsvis et materiale som begynner å brenne eller dekomponere ved utvikling av gass under oppvarming til en moderat temperatur, f.eks. under 500°C, og dråpene sprøytes inn i eller gjennom en ovn som ovenfor beskrevet, hvor ovnstemperaturen er slik at det nevnte materiale ihvertfall delvis brenner eller dekomponerer og at der finner sted en viss ekspansjon av perlene under dette trinnet under påvirkning av trykket av den gassen som utvikles .

Hvis der i en fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen velges et bindemiddel som dekomponerer og undergår inter- eller intramolekylær reaksjon ved utvikling av gass under oppvarming er det ikke nødvendig å innføre et annet skumdannende middel. Bindemidlet kan i slike tilfeller ha en dobbelt funksjon. Det er imidlertid viktig at bindemidlet ikke mister sin bindende evne i forhold til glasspartiklene eller de glassdannende partikler under prosessen hvor kulene fremstilles. Temperaturen som bindemidlet må oppvarmes til for at det skal utvikles gass, bør derfor i slike tilfelle være over temperaturen i en eventuell sone hvor bestanddelene i suspensjonen oppholder seg i en vesentlig tid under dannelsen av perlene. Det vil være åpenbart at forskjellige av de spesielle bindemidler som er nevnt er istand til å utføre disse to funksjoner.

Individuelle porefylte glasslegemer som er fremstilt av kulene kan anvendes f.eks. som fyllstoff i betong eller andre materialer for å forbedre den termiske isolering eller bare som et tilsatsstoff for å redusere pro-duktets tetthet, En annen bruk av slike legemer er som et løst termisk isoleringsmateriale i hulvegger og i andre situasjoner. For å danne et fyllstoff i keramiske varer, kan kulene til-føres slike varer før de brennes slik at de porefylte glasslegemer dannes in situ under brenningen av det keramiske ma- . teriale.

I andre fremgangsmåter for å fremstille porefylte glasslegemer underkastes en masse av kulene varme-behandling mens de er i kontakt med hverandre, slik at de forenes i en monolitisk glassmasse. Denne fremgangsmåte kan følges av fremstilling av porefylte glassbriketter eller andre produkter.

Forskjellige eksempler på fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen vil nå bli beskrevet. I disse eksemplene vil man henvise til den vedheftéde tegning. Denne tegningen er en grafisk fremstilling av en fabrikk som passer for utførelsen av oppfinnelsen.

Eksempel 1

En vandig oppløsning av natriumsilikat (38 Baume" ) ble ført fra en beholder 1 til et blahdekar 2 utstyrt med rørere 3 drevet av en motor 4. Samtidig ble glass-stykker (størrelsesområde 20-100 ym blandet med pulverisert urea tilført røreren fra beholderen 5. Glasset hadde følgende sammensetninger i vekt-%: 70,4 % Si02, 12,78 Na20, 12,4 CaO, 1,77 MgO, 1,92 Al^ O^, og resten var urenheter. Natriumsilikat-oppløsningen ble tilført karet 2 i en mengde på 10,5 liter pr. 20 kg glass. Urea ble tilført i en mengde som tilsvarte 20 vekt-% basert på glassvekten. Slikkeren ble ført ut

fra karet 2 til et annet kar 6 utstyrt med en rører 7 drevet av en motor 8. Viskositeten i slikkeren'i karet 6 ble målt ' med et viskosimeter 9 og avhengig av viskositetmålingene ble vann tilført karet 2 gjennom ledningen 10 slik at viskositeten på slikkeren som går inn i karet 6 ble holdt på ca. 3000 cP. Slikkeren ble pumpet fra karet 6 gjennom et filter 11 av pumpen 12 til en eller flere sprøytehoder 13 til et

tørketårn 14, i en hastighet på 15 til 20 liter pr. minutt. Luft under trykk ble tilført sprøytehodene fra en kilde 15. Dråpene i slikkeren 4 som strømmet ut fra sprøytehodene 13 var av forskjellig størrelse 1 området 100-1000 ym

Varme gasser fra en høyovn 16 som blir beskrevet i det etterfølgende blir ført gjennom gassledningen 17 til bunnen av tørketårnet 14. Gassene hadde ved inn-strømmingen i tørketårnet en temperatur i området 200 ■- 400°C. Dråpene som ble sprøytet ut fra sprøytehodene 13 ble trukket oppover av de oppstigende varme gass-strømmer samtidig som de'

ble raskt oppvarmet i tårnet. I tørketårnet fordampet vann fra dråpene slik..at.de ble omdannet til selvbærende -j kuler som inneholdt glasspartiklene holdt sammen av natriumsilikat som bindemiddel. Samtidig fant der sted' en viss dekomponering av urea med utvikling av gass, slik at der fant sted en viss ekspansjon av de små kulene • De dannede kuler falt kontinuer-

lig fra toppen av av tørketårnet inn i en gass-separator

18 hvor de ble oppsamlet før de førtes over i høyovnen 16. Etter at de forlot toppen av tørketårnet 14 var kulene størknet og tørket tilstrekkelig til at de kunne samles opp i bulk uten at de klebet til hverandre. Undersøkelse av prøver tatt fra separatoren 18 viser at hver av et stort antall av dem besto av en gruppe glassbiter holdt sammen av en natrium-silikatskall som strakk seg rundt hvert av glasskornene og rundt hele gruppen, som et dekkende overflatelag. Inne i legemet, mellom de belagte glasskornene er der små celler fylt med gasser som skriver seg fra den delvise dekomponering av urea. Tett-heten i bulk av kulene var i størrelsesordenen 0,4 til0,6g/cm 3 .

Fremgangsmåten ifølge eksemplet viser en ut-førelse ifølge den foreliggende oppfinnelse. Måten man vi-

dere behandler eller bruker kulene som er fremstilt

ved denne fremgangsmåte på er åpen for valg. Kuler som er fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen passer godt for omdanning gjennom et brenningstrinn til porøse glasslegemer og oppfinnelsen er av spesiell verdi når den er en del av en fremgangsmåte for å fremstille slike legemer.

I det foreliggende eksempel kan fremstillingen av kuler finne sted som en del av en kontinuerlig prosess for

å danne slike porøse glasslegemer og omdanningen av kulene til porøse glasslegemer ble tilveiebrat i et trinn som umiddelbart fulgte etter fremstillingen av perlene. En slik omdanning behøver imidlertid ikke finne sted umiddelbart etter at kulene er dannet. For eksempel kan disse oppsamles og lagres før de underkastes videre behandling.

I det foreliggende eksempel ble kulene som kom

fra separatoren 18 ført langs et fallrør 19 til høyovnen 16. Denne ovnen er en gassfyrt ovn som har en rad gassbrennere 20 i bunnen. Disse brennerne tilføres gass gjennom gassled-ninger 21 og luft gjennom luftledningen 22. Ovnen ble holdt på en temperatur i området 800 til 1200°C. De oppstigende strømmer' av forbrenningsgass førte kulene oppover i ovnen. Glasskornene i de enkelte perler myknet og natriumsilikatet

ble kjemisk integrert i glasset. Kulene ekspanderte på grunn av ytterligere dekomponering av urea og en økning av gass-trykket i kulene • Kulene ble på denne måten omdannet til

porøse glasslegemer, som ble ført ut over toppen av ovnen til en mottagertank 23. Varme gasser som ble ført ut fra toppen av denne mottageren ble ført inn på bunnen av tørketårnet 14 gjennom gassledningen 17, etter å ha passert gjennom en varme-veksler 24 og noe av varmen fra de varme gassene ble overført til den luftstrøm som gjennom luftledningen 22 ble ført til høyovnens brennere 20.

I mottagertanken 2 3 ble de porøse glasslegemer av-kjølt til under mykningsområdet for glasset, før legemene ble.ført sammen i bulk. Legemene ble ført ut av mottagertanken gjennom fallrøret 25.

De porøse glasslegemer som ble oppsamlet fra mottagertanken 23 ble undersøkt. Legemene hadde en mer eller mindre kuleforn og størrelsene var fordelt i området fra 150 um . til 2,5 mm. Legemene var stort sett hule og de hule legemene hadde et glass-skall som inneholdt små gassfylte porer. Legemene hadde en tetthet i bulk i størrelsen 0,25 g/cm 3.

Sammenligning av legemer i forskjellige deler av det nevnte størrelsesområde viste at tendensen for glassmaterialet til å være begrenset til omkretsen av legemene og derved danne skall som omsluttet en stor enkelcelle var mindre i den øvre del av det størrelsesområde som legemene var fordelt over. Mange av de største av legemene inneholdt flere forholdsvis store celler inne i en matrise av mikroceller. Ved den nederste del av størrelsesområdet så man mindre til mikroceller inne i hule glassceller enn når det dreiet seg om større legemer. Disse observasjoner antyder at under . ellers like forhold kan fremstillingen av hule kuler eller legemer dannet av disse hvor dét faste materiale stort sett er fordélt i en omgivende hud eller skall, fremmes ved å dele den opprinnelige slikker i relativt små dråper.

I modifikasjoner av fremgangsmåten som er gjengitt i eksemplet ovenfor ble påvirkningen av mengden av skumdannende middel i slikkeren og brenntemperaturen undersøkt. Man oppdaget at ved å øke mengden skumdannende middel og/eller øke brenntemperaturen ovenfor de verdier som ble anvendt i det nevnte eksempel, øket antallet glasslegemer i den øvre del av størrelsesområdet som inneholdt en encellekjerne.

Eksempel 2

Ekspanderbare kuler ble dannet slik som i eksempel men med den modifikasjon at istedet for urea ble kalsium-karbonatpulver (gjennomsnittlig kornstørrelse 0,08 mikron) anvendt i en mengde på 3 vekt-% beregnet på grunnlag av vekten av glasset. Den fremstilte slikker inneholdt såle-

des stort sett den samme andel vann, nemlig 35 vekt-%, som slikkeren i eksempel 1. Temperaturen i tørketårnet 14 var 500 til 600°C.

De ekspanderbare _kuler som ble oppsamlet fra gass-separatoren 18, hadde en tetthet i bulk i størrelsen 0,8 til 1,0 g/cm . Disse kuler kunne omdannes til porøse glasslegemer på samme måte som perlene i eksempel 1.

Eksempel 3

Legemer ble fremstilt med utgangspunkt i fin-fordelte glassbestanddeler, nemlig sand, natriumkarbonat og boraks i relative mengder som passer for å danne glass med følgende vektsammensetning: 72 % Si02, 12% ^ 2°3' 13 % Na20' og mindre mengder urenheter. Denne glass -sats ble sammen med natriumnitrat i en mengde på 2 vekt-% tilført karet 2 i apparatet som ble anvendt i eksempel 1 og som er vist på den vedheftede tegning, fra beholderen 5 i apparatet. Samtidig ble en vandig oppløsning av natriumhydroksyd som inneholdt 500 g natriumhydroksyd pr. liter vann tilført blanderen fra beholderen 1. De forskjellige bestanddeler ble blandet i et realtivt forhold på 12 liter natriumhydroksydoppløsning pr. 20 kg glass-sats. Viskositeten i slikkeren ble justert til 1000 cP, som tilsvarte ca. 40 vekt-% vann. Slikkeren ble sprøytet inn i tørketårnet 14 i form av dråper i størrelses-orden 150 vm "til 1,5 mm. Temperaturen i tørketårnet var 2 50°C. Under oppstigningen av dråpene i tårnet fordampet vann, noe som etterlot natriumhydroksyd i partiklene,og denne natriumhydroksyd tjente som bindemiddel som holdt partiklene sammen i individuelle kuler som kom frem fra toppen av tårnet. Undersøkelse av kulene . oppsamlet fra gass-separatoren 18 viste at de inneholdt tallrike små celler som skyldtes fordampning av vann fra slikkerdråpene mens kulene, ble dannet. Kulene hadde en størrelse på 200 '.im til 2 mm.

I et etterfølgende behandlingstrinn, bie Kulene

som ble fremstilt som ovenfor beskrevet brent ved 1000°C.

Under dette brennetrinnet dekomponerte natriumnitrat under utvikling av gass. Glassmaterialet inne i hvert legeme smeltet også, og de inngikk i en glassdannende reaksjon. Metalloksyd-resten fra dekomponeringen av natriumhydroksydet ble kjemisk integrert med det dannede glass. Undersøkelse av de resulter-ende glasslegemer etter avkjøling viste at hvert legeme var sammensatt av en enhetlig masse av glass som hadde en porøs struktur. Glasslegemene hadde en tetthet i bulk på 0,2 5 g/cm .

Eksempel 4

Ekspanderbare kuler ble fremstilt fra glasspartikler i størrelsesområdet 60 til 150 ym , urea og natriumsilikatoppløsning (38 Baume*) . Glasset hadde den samme sammensetning som i eksempel 1. Urea ble anvendt i en andel på 2 vekt-% beregnet på grunnlag av vekten av glasset. Natrium-silikatoppløsningen ble anvendt i en mengde på 10,5 liter pr. 20 kg glass. Vann ble tilsatt for å bringe viskositeten i slikkeren til ca. 5000 cP, noe som tilsvarte ca. 35 vekt-% vann.

Natriumsilikatoppløsningen på den ene side og glasspartiklene blandet med den pulveriserte urea på den annen side, ble tilført fra beholderne 1 og 5 til blandekaret 2 i apparatet som anvendt i eksempel 1, og vist på den vedheftede tegning, og vann ble tilsatt avhengig av viskositeten som ble målt i karet 6.

Slikkeren ble sprøytet inn i tørketårnet 14 i form av dråper i størrelsesområde 150 mikron til 1,5 mm. Tørke-tårnets temperatur var 300°C. I tørketårnet fordampet vannet. Hver av kulene som ble oppsamlet fra tørketårnet omfattet glasspartikler holdt sammen med natriumsilikat. Legemet inneholdt celler på grunn av.fordampning av vann fra dråpene under oppvarming i tørketårnet. kulene var i størrelsesområdet 200 <yni> til 2 mm og hadde en tetthet i bulk på 0,4 g/cm<3.>

I et etterfølgende behandlingstrinn ble kulene brent ved 1000°C. Under denne brenningen dekomponerte urean under utvikling av gass. Glasspartiklene smeltet og glass-mengdene fløt sammen til en enhetlig masse. Forskyvning utover av smeltet glass fant sted under påvirkning av det indre trykk som ble skapt av gassen. Natriumsilikat ble kjemisk integrert med glasset. Undersøkelse av de resulter-ende glasslegemer etter avkjøling viste at de var sammensatt av en enhetlig glassmasse og hadde en porøs struktur. Glasslegemene hadde en tetthet i bulk på 0,2 g/cm 3.

Det samme eksempel ble gjentatt, men med den modifikasjon at slikkeren hvorfra de ekspanderbare kuler ble dannet inneholdt sagmugg. Under behandlingen ble sag-muggen i de individuelle kuler brent. Det ble igjen til-veiebragt porøse glasslegemer.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av forekspanderte, videre ekspanderbare kuler som kan omdannes til celleformede glasslegemer ved oppheting til over den glassdannende temperatur, der et utgangsmateriale inneholdende et flytende medium, glasspartikler eller partikler av glassdannende materiale, et bindemiddel og et celledannende middel, fremstilles som en slikker, der den disperse fase består av eller omfatter i det minste mesteparten av nevnte partikler og der slikkeren fordeles til dråper, og dråpene i separert tilstand underkastes en spraytørking omfattende oppvarming og avkjøling idet temperaturen i oppvarmingstrinnet ikke er mer enn 600°C, en behandling som forårsaker fordamping av væske fra dråpene og omdanning av disse til selvbærende kuler, karakterisert ved at bindemidlet oppløses i det flytende medium som utgjør den kontinuerlige fase i slikkeren, idet denne har en viskositet på 200-5000 centipoise ved omgivelsestemperatur, og at det i slikkeren innarbeides et skumdannende middel som helt eller delvis dekomponerer under .gassutvikling under oppvarmingstrinnet.......

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at slikkeren deles opp i dråper i størrelsesområdet fra 100-3000 ym.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 og 2, karakterisert ved at det anvendes et bindemiddel med en slik sammensetning at det kjemisk kan integreres med glasset som består av eller er dannet av de nevnte glass eller glassdannende partikler ved å oppvarme de dannende kuler til temperaturer over den glassdannende temperatur.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det anvendes et bindemiddel som omfatter natriumsilikat.

5. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det anvendes en slikker som omfatter et karbonat eller nitritt som skumdannende middel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert ved at det anvendes en slikker som omfatter urea som et skumdannende middel.

7. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 4-6, karakterisert ved at det anvendes en slikker som omfatter en væske som tjener som skumdannende middel.