NO145467B - Ildfaste fibre. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår ildfaste fibre egnet for anvendelse som termisk isolering i temperaturområdet fra 760°

til 1100°C.

Aluminiumsilikatfibre som i det vesentlige ikke inneholder andre bestanddeler enn aluminiumoxyd og siliciumdioxyd (i det etterfølgende betegnet som siliciumoxyd, har vært vidt anvendt i noen år for termisk isolering som er i stand til å motstå temperaturer opptil ca. 126o°C, og slike fibre er beskrevet i US patent nr. 3.456.914- Likeledes har aluminium-silikatf ibre inneholdende visse tilsatte oxyder, som kromoxyd,

vært anvendt for termiske isoleringer ved temperaturer opptil ca. 1430°C, og slike fibre er beskrevet i US patent nr. 3-449-137-Slike preparater er vanskelige å fibrisere da temperaturområdet hvori de smelter og forblir i en fibriserbar form, er snevert, og størkningen er hurtig. Aluminiumsilikatfibre er derfor temmelig dyre og anvendes bare hvor de høye temperaturerområder som er involvert, krever deres anvendelse.

Ved den annen ende av temperaturskalaen, i området fra

ca. 425° til 650°C er der en lang rekke billige og lett formede fibre. Alminnelige glassfibre er vanligvis vel egnet for temperaturområdet mellom 425° til 540°C. Mineralull (som innbefatter slaggull, rock wool og lignende) kan vanligvis anvendes ved temperaturer opptil ca. 640°C. Glassfibrene er hovedsakelig siliciumholdige materialer, mens mineralullmaterialene har et betraktelig aluminiumsilikatinnhold, men også meget store mengder kalk (vanligvis 30 - 45%) såvel som magnesiumoxyd (2 - 10%). De vanlige råmaterialer som slagg og forskjellige typer av sten,' inneholder også mange forurensninger som begrenser deres maksimale temperaturanvendelse betraktelig. Da hovedråmaterialet i glassfibre er siliciumoxyd, er det økonomisk praktisk å anvende relativt rene materialer for glassfibrene. Mineralullene kan imidler-tid ikke økonomisk fremstilles av rene bestanddeler, som silicium-

oxyd, a lu/niniumoxyd , magnesiumoxyd og kalk, men må istedet fremstilles fra billige materialer som slagg på grunn av prisen.

Skjønt begge ender av temperaturskalaen derfor er vel dekket ved valg av isolerende fibre, er der ingen tilfredsstillende og økonomiske materialer for teraperaturområdene mellom den øvre og nedre ende av skalaen. De brukere hvis temperaturkrav nødvendig-gjør fibre som er anvendbare i temperaturområdet mellom j6o° cg 1100°C, må derfor enten gi avkall på anvendelsen av fiber og gå over til en eller annen slags blokkisolering, eller de må anvende de dyre aluminiumsilikatfibre. Ikke bare er det sistnevnte valg unødvendig dyrt, men fibrene selv anvendes ved betraktelig under deres optimale arbeidsbetingelser, for de er i virkeligheten beregnet på anvendelse godt overllOO°C.

Brukstemperaturen for fiber bestemmes av tre parametre. Den første er den selvsagte betingelse at fiberen ikke må smelte eller sintre ved den angitte temperatur. Det er dette kriterium som utelukker anvendelsen av mange av glass- og mineralullfibrene ved temperaturer over 650°C. For det annet må en filt eller et teppe fremstilt av fibre ikke ha for stor krympning ved brukstemperaturen. "For stor krympning" defineres vanligvis til maksimalt 3% lineær krympning ved lengre utsettelse (vanligvis i 24 timer) for brukstemperaturen. Krympning av matter eller tepper anvendt som ovnsforinger og lignende er selvsagt et kritisk trekk, for når mattene eller teppene krymper, åpner de sprekker mellom dem hvorigjennom varmen kan strømme, og motvirker således hensikten ved isolera noen. Endelig er den tredje faktor som bestemmer den maksimale anvendelsestemperat ur, mengden av avglasning (delvis eller hel krys\a 11 isering) som inntrer. Jo mere avglasset en fiber er, desto mere sprø blir den, og eliminerer således en av hovedfordelene ved fibre og fibermatter: deres fleksibilitet og spenstighet. En fiber klassifisert som en "870°C fiber" ville bli klassifisert som en som ikke smelter eller sintrer og som har godtagbar krympning og avglasningsgrad ved denne temperatur, men som begynner å avta i én eller flere av standardparametrene ved temperaturer over S70°C.

Det er således åpenbart at der er et betraktelig behov for en klasse ildfaste fibermater ia 1 er som har anvendelsestempera-turer i området fra 7oO°C til 1100°C Slike fibre ville finne vidstrakt anvendelse i løs masse-, matte- eller teppe-form som isoleringer i ovner og lignende som anvendes i slike temperaturområder. De ville også være særlig nyttige som isolering for de katalytiske lydpotter som anvendes på mange biler.

US patent nr. 2.046.764 beskriver et overveiende aluminium - holdig, selvbundet slipemiddel inneholdende aluminiumoxyd, siliciumpxyd, kalk og magnesiumoxyd. Dette materiale, som skal anvendes for slike ting som slipeskiver og gulvbelegg, består av store krystaller av aluminiumoxyd dispergert i en relativt glass-aktig grunnmasse av andre oxyder. US patent nr. 3-402.055 beskriver glassfibre som er nyttige som forsterknings- eller isoleringsfibre som består av en hovedandel av siliciumoxyd med mindre mengder av aluminiumoxyd og magnesiumoxyd. US patent nr. 3-819.387 beskriver hårde glassperler beregnet på påblåsning på overflater for rensning og slipning, såvel som for å fremstille ekstra hårde plater og lignende. Dette materiale inneholder en overveiende del av siliciumoxyd med små mengder av aluminiumoxyd, kalk og magnesiumoxyd såvel som andre oxyder. Siliciumoxyd-til-aluminiumoxydforholdet er minst 3:1- Dolomit kan anvendes for å få kalk- og magnesiumoxydinnholdet. Andre US patenter som beskriver ildfaste materialer inneholdende større eller mindre mengder av siliciumoxyd, aluminiumoxyd, magnesiumoxyd og/eller kalk i forskjellige kombinasjoner, innbefatter US patenter nr. 1.966.406, 1.966.407. 1.966.408, 1.818;506 og 2.599.184-Foreliggende oppfinnelse angår følgelig ildfaste fibre

som er egnet for anvendelse som termisk isolering i temperaturområdet fra 760° til 1100°C, og som kjennetegnes ved 84 - 97 vekt% totalt siliciumdioxyd og aluminiumoxyd, idet siliciumdioxydet og aluminiumoxydet er tilstede i et vektforhold på 3;2 til 1:1, og 3 _ 16 vekt% av et dolomitisk materiale bestående av brent dolomit eller calciumoxyd og magnesiumoxyd.

Foreliggende oppfinnelse omfatter nye ildfaste fibermateri-aler som ved variasjoner i mengden av bestanddelene kan anvendes til å fremstille fibre egnet for termiske isoleringsanvendelser ved temperaturer fra 760° til 1100°C. Disse materialer omfatter 84 - 97 vekt% totalt siliciumoxyd og aluminiumoxyd, idet siliciumoxyd-til-aluminiumoxydforholdet er i området fra 3:2 til 1:1, fortrinnsvis ca. 5:4, og også en "dolomitisk bestanddel" i totalt en vektmenide fra 3 til 16%. Den dolomitiske bestanddel omfatter brent dolomit eller kalk og magnesiumoxyd, vanligvis i omtrent like mengder. Vektforholdet av siliciumoxyd til aluminiumoxyd bestemmes av termiske egenskaper av fiberen og fremstillingskravene. Ved siliciumoxydinnhold over 3 deler siliciumoxyd til 2 deler aluminiumoxyd, er fiberens termiske egenskaper ikke tilfredsstillende. Ved siliciumoxydinnhold under 1 del siliciumoxyd til 1 del aluminiumoxyd, nedsettes fiberproduksjonshastighetene for st erkt.

Råmaterialene for foreliggende materiale kan være enhver egnet kilde til relativt rent siliciumoxyd, aluminiumoxyd og dolomit (eller kalk og magnesiumoxyd hver for seg). Alle disse materialer er kommersielt tilgjengelige i forskjellige former. Fysi-kalske variable som partikkelstørrelse, kan velges på basis av pris, håndterbarhet og lignende betraktninger. Råmaterialenes renhet bør holdes på et relativt høyt nivå slik at ikke mere enn ca. 1 til 2% forurensninger i form av andre oxyder, organiske materialer og lignende, er tilstede i den ferdige fiber, da nær-været av slike forurensninger vil ha skadelige virkninger på temperaturklassifiseringen av fiberen. En rekke materialer av passende renhet er kommersielt tilgjengelige.

Fiberen fremstilles i konvensjonelt ildfast fiberdannende utstyr og under anvendelse av standard ildfast fiberdannende metoder. Vanligvis vil fremstillingen være ved elektroovnfrem-stilling. De forskjellige råmaterialer granuleres til de størrelser som vanligvis anvendes for ildfasrt f iber-smelt ernat er ia ler , eller de kan kjøpes allerede granulert slik. De granulerte råmaterialer blandes sammen og mates til elektroovnen hvor de smeltes ved elektrisk mot standssmeltning. Smeltedannelsen kan være kontinuer-lig eller satsvis smeltning, skjønt det førstnevnte foretrekkes sterkt. Den smeltede blanding av oxyder mates så til fiberform-ningsanordningene, som spinnere eller blåsere. En rekke typer av anordninger for fiberfremstilling er vel kjent og vil ikke bli beskrevet her. De således dannede fibre vil ha diametre av størrelsesorden 0,5 - 10 um med en gjennomsnittlig fiberdiameter på ca. 3,5 lim og lengder på 0,5 - 20 cm . Efter fibrisering kan fibrene oppsamles i masse eller føres i spesielle anordninger beregnet på å overføre fibrene til matter, tepper og lignende strukturer. De hittil vanlig anvendte metoder for å forme lignende artikler av høyt emperat ur-aluminiumsilikat-ildfa ste fibre er vel egnet for anvendelse ved fibrene ifølge oppfinnelsen.

Typiske eksempler på materialene ifølge foreliggende oppfinnelse er vist i nedenstående tabell:

Bestanddeler, vekt% Siliciumdioxyd Aluminiumoxyd Dolomit Temperaturklassif isering °C

Claims (2)

1. Ildfaste fibre, fortrinnsvis i form av en filt, bestående hovedsakelig av siliciumdioxyd og aluminiumoxyd, og egnet for termisk isolasjon i temperaturområder fra 760° til 1100°C, karakterisert ved at det totale innhold av siliciumdioxyd og aluminiumoxyd er 84 - 97 vekt%, idet siliciumdioxyd og aluminiumoxyd er tilstede i et vektforhold av siliciumdioxyd-til-aluminiumoxyd i området fra 3:2 til 1:1, og at materialet også inneholder 3-16 vekt% av en dolomitbestanddel omfattende brent dolomit eller calciumoxyd og magnesiumoxyd.

2. Fibre ifølge krav 1-3, karakterisert ved at siliciumdioxydet og aluminiumoxydet er tilstede i et vektforhold på ca. 5 deler siliciumdioxyd til 4 deler aluminiumoxyd.