NO781092L - Fremgangsmaate for fremstilling av et ekspandert material paa basis av alkalisilikat-holdig material - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder en ny fremgangsmåte for fremstilling av et ekspandert material på basis av alkalisilikat. Ansøkningen angår også produkter fremstilt ved denne fremgangsmåte.

Det har lenge vært kjent å fremstille ekspanderte materialer

på grunnlag av alkalisilikater..

I US patentskrift nr. 1.944.oo7 er det således beskrevet

en fremgangsmåte som- går ut på blanding av et finfordelt leirmaterial ved en lettflytende løsning av natriumsilikat, hvorpå det tilsettes et skumdannende middel under omrøring av løsningen for å vispe inn luft i denne. Løsningen behandles deretter med et syrningsmiddel, på sådan måte at det frem-bringes flokkulering av partikler og deretter gelifisering av blandingsmassen inntil den oppviser tilstrekkelig plastisi-tet for formstøpning eller sprøytestøpning.

Ved en sådan utførelse oppstår det imidlertid visse problemer både i forbindelse med selve prosessen og ved det fremstilte produkt.

Det oppnås vanligvis produkter som samtidig oppviser gode mekaniske egenskaper og isolasjonsegenskaper, eller også gode termiske og akustiske egenskaper. Disse to arter egenskaper varierer imidlertid ikke på samme måte, og det vil således i praksis alltid være nødvendig å oppnå et tilfredsstillende kompromiss.

Ved den ovenfor angitte fremgangsmåte oppnås således åpen-

bart en lett og rask arbeidsprosess, men også en regulert innstilling av produktets egenskaper samt en reproduserbarhet som tillater industriell fremstilling.

I det ovenfor angitte patentskrift foreslås en styring av prosessen ved regulering av flokkuleringen og geldannelsen ut fra en innstilling av materialmassens surhetsgrad. Denne surhetsgrad kan således reguleres ved passende valg av syrningsmiddel samt også ved anvendelse av buffer-forbindelser.

Med hensyn til de termiske forhold under reaksjonene, nøyer det anvendte patentskrift seg med å ikke benytte seg av forbindelser som forbrennes under den siste etappe av fremstillingen.

Man har imidlertid forsøkt å forbedre de angitte prosesser, særlig ved å ta hensyn til arten av de anvendte poredannende midler,

både med tanke på deres innvirkning på kvaliteten av de fremstilte produkter og deres påvirkning av selve fremstillingsprosessen.

Det er også tidligere kjent fra de franske patentansøkninger 75.13374 og 76.o9826 å benytte som poredannende middel fint fordelt aluminium og silisium. Disse midler blandes med en aktiv substans, og det således oppnådde material ekspanderer under stopningen uten at det er nødvendig å tilføre varme utenfra.

En sådan prosess har vist seg gunstig for det første fra et termisk synspunkt, men forøvrig også med hensyn til det fremstilte produkt, idet elementparet Al-Si tillater en styring av produktets tetthet og mekaniske egenskaper, i det minste i en viss grad.

Men en sådan løsning tillater dessverre ikke en regulering av ekspanderingsprosessen i den grad som det er ønskelig.

Med alle de prosesser som hittil er foreslått, er ekspanderingen eller skumdannelsesprosessen ført lenger enn man har vært i stand til å mestre den, hvilket medfører alvorlige ulemper i den grad, som tidligere nevnt, materialets mekaniske egenskaper og dets isolasjonsegenskaper har en tendens til å variere i innbyrdes motsatt retning.

Foreliggende oppfinnelse har som formål å angi en fremgangsmåte som tillater fullstendig kontroll over ekspanderingsprosessen samtidig som de mekaniske egenskaper for det fremstilte produkt bibeholdes eller til og med forbedres.

I henhold til foreliggende oppfinnelse utføres en sammenblanding av den løsning av minst et alkalisilikat og minst et poredannende middel, som fortrinnsvis utgjøres av elementparet aluminium og silisium, slik som angitt i den franske patentansøkning nr. 75.13374 og dens tilleggsansøkning 76.o9826, idet fremgangs-måtens særtrekk i henhold til oppfinnelsen består i at materialet ekspanderes i nærvær av minst en forbindelse fra en forbindelsesgruppe som består av metylestre og propylenkarbonat.

De anvendte forbindelser i henhold til oppfinnelsen virker

som regulatorer av ekspanderingsprosessen. Det antas at hver av disse midler påvirker silikatets løsbarhet, og dette gjelder særlig propylenkarbonat.

De anvendte forbindelser i henhold til oppfinnelsen kan anvendes alene eller i blanding, eventuelt i innbyrdes blanding. Særlig kan minst en metylester anvendes sammen med propylenkarbonat.

Disse forbindelser kan enten tilføres før ekspanderingsprosessen, eller dannes på stedet ved ekspanderingsbehandlingen.

De anvendte forbindelser i henhold til oppfinnelsen innføres fortrinnsvis i en andel på o,l til lo vektprosent av silikat-massen.

Det kan konstanteres at porehulrommene i et produkt fremstilt

i henhold til oppfinnelsen i betraktelig grad har mer likeartet størrelse enn tidligere kjente produkter, samt at det er mulig

samtidig å forbedre materialets varmeledningskoeffisient og dets trykkholdfasthet, i tillegg til at en volum-

minskning nesten helt unngås.

Metylesterne kan i henhold til oppfinnelsen på enkel måte utgjøres av monoestere, men er på ingen måte begrenset til sådanne estere, og omfatter i tillegg særlig diestere.

I henhold til oppfinnelsen tilsettes til silikatblandingen

5 til 5o vektprosent poredannende middel og opptil 15o vektprosent av alkali-silikatet en aktiv masse som utgjøres av finfordelt material som særlig er valgt fra en materialgruppe som består av sementmaterialer, syntetisk anhydrid og ulesket kalk.

Som sementmaterialer kan for eksempel velges kvalitetene CPA, CPAC eller CPAL, eventuelt CPALC, i henhold til fransk standard NF P 153o2 av oktober 1964 samt tillegg av mars 1967. Det kan også tilsettes opptil 15o vektprosent av alkalisilikatet, og fortrinnsvis lo - 12o vektprosent, av en såkalt inaktiv masse, hvilket vil si en masse som er inert under de forhold som foreligger ved den ekspanderende reaksjon. En sådan inaktiv masse kan velges fra en materialgruppe bestående av kaolinene, særlig de kollodiale kaoliner som kan kalsineres, de naturlige kaoliner, leirartene, bentonitt, derivatene av silisiumoksyd, sulfatene av kalsiumdihydrater av enhver opprinnelse, aluminiumoksydene, silikatene, karbonatene, støvmaterialer, etc. Det velges vanligvis en partikkelstørrelse mindre enn 2oo^um.

Som allerede nevnt, utgjøres det poredannende middel hensiktsmessig av elementene Al og Si i finfordelt tilstand. Fortrinnsvis anvendes elementparet Al/Si, idet det poredannende middel foreligger i form av et pulver med partikkelstørrelse mellom lo og loo yUm.

Det poredannende middel kan omfatte nevnte elementer alene, eller som bestanddeler av en materialsammensetning, idet særlig silisium kan foreligge i et material som omfatter 35 - 75% av rent silisium.

Den anvendte mengde poredannende middel i forhold til den foreliggende silikatmengde kan hensiktsmessig ligge mellom 2 og 15% av silikatet. Dette silikat kan utgjøres av hvilket som helst løsbart silikat, men det anvendes vanligvis et silikat med relativ tetthet omtrent lik 2.

En passende materialsammensetning i henhold til oppfinnelsen kan hensiktsmessig omfatte:

5 - 5o vektprosent aktiv masse

lo -12o vektprosent inaktiv masse

2-15 vektprosent poredannende middel

o,l- lo vektprosent av de nye forbindelser i henhold til oppfinnelsen

Videre kan visse materialegenskaper forbedres ved en avsluttende behandling, for eksempel en vannbehandling.

Foreliggende oppfinnelse vil imidlertid bli bedre forstått ved hjelp av følgende utførelseseksempler, som imidlertid ikke angir noen begrensning av oppfinnelsens omfang.

I de følgende eksempler vil det bli lagt til grunn en materialsammensetning av følgende bestanddeler angitt i vektdeler:

Det lette støv utgjøres av et avfallsprodukt fra røken som slippes ut fra varmesentraler, og har følgende sammen-, setning av partikkelstørrelser:

samt en tetthet d = o,4.

Stopningen finner sted i en støpeform av tre dekket med en PVC-film og med dimensjoner 34,9 x 34,9 x 2o cm.

Driftsforholdene under arbeidsprosessen og de oppnådde resultater vil fremgå av de.etterfølgende tabeller.

Den sammensetning 1 som er angitt i tabellene utgjøres av følgende bestanddeler angitt i vektdeler:

Denne materialsammensetning markedsføres av firmaet Rhone-Poulenc under betegnelsen PCL.

Den angitte materialsammensetning 2 består av:

4o% glykolpropylen og

60% av en blanding bestående av 2o deler metylsuccinat

60deler metylglutarat 2o deler metyladipat

Denne sammensetning markedsføres av Rhone-Poulenc under betegnelsen MD 4o.

Materialsammensetningen 3 utgjøres av følgende bestanddeler:

Materialfremstillingene og materialprøvene ble utført på følgende måte: a) i et beger tilsettes forbindelsene i henhold til oppfinnelsen til det foreliggende silikat, og løsningen homogeniseres ved hjelp av en omrører av typen Rayneri. Derpå tilføres i angitt rekkefølge de inerte masser, de poredmnende midler og til slutt den aktive masse (kalk). Alt etter blandingenes reaktivitet, utføres materialtil-setningene og sammenblandingen i løpet av en tid mellom 2 og 5 minutter. b) Målingen av den termiske isolasjonskoeffisient ut-føres ved hjelp av et apparat av typen A. meter.

Det anvendte apparat utførte en måling av den termiske ledningsevne eller K-faktor samsvar med standard for-skriften ASTM C 518.

A -verdien bestemmes ved måling av den varmemengde som strømmer gjennom en kjent materialtykkelse med en kjent temperaturgradient.

I tabellene er en ekspansjon mellom 3 og 5 cm angitt som en liten ekspansjon, en ekspansjon mellom 5 og 8 cm som en middels ekspansjon, mens en ekspansjon over 8 cm er betegnet som en god ekspansjon.

I tabellene er det også angitt 2 sammenlikningsprøver, nemlig en som ikke inneholder noe material i henhold til oppfinnelsen (eksempel 2 uten ester) samt en annen prøve nemlig materialet i henhold til oppfinnelsen er erstattet med monopropylenglykol. Det vil fremgå at det foreligger negative resultater i disse to tilfeller.

Eksempel 3 viser at en forbindelse i henhold til oppfinnelsen og sammensatt av en metylester og propylenkarbonat gir utmerkede resultater.

Eksemplene 5 og 6 angir reguleringsgradens innflytelse på skummaterialets ekspansjon, samt dets volumminskning og porestørrelse. Videre angis reguleringsgradens innflytelse på materialets tetthet og dets mekaniske egenskaper (R/C og Å ) samt på dets gassutvikling.

Eksemplene 7 og 8 gjelder to andre forbindelser av ester-familien.

Eksempel 9 gjelder et tilfelle hvor det antas at ester-forbindelsen dannes på behandlingsstedet.

Eksempel lo gjelder en sammenlikningsprøve med en etylester, og det bør bemerkes at det i dette tilfelle oppnås liten trykkmotstand.

Eksempel 11 viser innflytelsen av monopropylenglykol.

De oppnådde resultater er ikke så gode som i eksempel 6.

Eksempel 12 bør sammenliknes med eksempel 7. Det vil da fremgå at anvendelse av et etylradikal istedenfor et metyl-radikal fører til dårligere materialegenskaper, selv om doseringen av regulatormiddelet øker.

Et ytterligere eksempel 14 har til formål å vise virkningen av en vannbehandling.

Eksempel 14

I henhold til dette eksempel utsettes det oppnådde produkt i henhold til eksempel 6, nemlig MD 4o med 4% regulering, for en vannbehandling under følgende arbeidsbetingelser:

Altså et tap vå 9%.

For sammenlikning bestemmes verdiene for trykkmotstand, termisk ledningsevne og tetthet før og etter vannbehandlingen.

Det vil bemerkes at det er oppnådd en vesentlig forbedring med hensyn til trykkmotstand og termisk ledningsevne.

Som en sammenfatning er det funnet at nærvær av et reguleringsmiddel

i henhold til oppfinnelsen gir følgende fordeler:

- mindre gassutviklina

- en regulerbar ekspansjon som funksjon av foreliggende regulator-mengde, hvilket tillater regulering av porestørrelsen, som er ytterst viktig i praksis. - en volunminskning av størrelsesorden 1%, hvilket er praktisk talt neglisjerbart og tillater god stopning.

- stor jevnhet i porestørrelsen, og således et godt utseende.

- regulerbar tetthet som funksjon av regulatormengden.

- omtrent samme trykkmotstand for samme tetthet.

- en gunstigere verdi for den termiske ledningsevne, takket være jevnere porestørrelse.

Det vil således innses at regulatormiddelet i henhold til oppfinnelsen tjener et dobbelt formål, nemlig forbedring av produktets kvalitet og lettere utførbar fremstillingsprosess, hvilket har som følge at det blir mulig å oponå en skala av spesifiserte produkter som dekker et stort antall mulige anvendelsesområder, idet det spesielt nevnes byggevirksomhet, automobiler og store motorer, industri, gruvedrift, støperier samt varmebestandige materialer.

Claims (7)

1; Fremgangsmåte for fremstilling av ekspandert material på basis av alkalisilikat ved sammenblanding av minst et alkalisilikat og minst et poredannende middel som utgjøres av aluminium og/eller silisium; karakterisert ved at materialer ekspanderes i nærvær av minst en forbindelse fra en forbindelsesgruppe som består av metyl-

estere cg propylenkarbonat. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det tilsettes minst en metylester sammen med propylenkarbonat.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at esteret dannes på stedet under ekspanderingsbehandlingen.

4. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at det tilsettes følgende material-mengder i forhold til vekten av alkalisilikatet: - 5 - 5o% aktiv masse - lo - 12o% inaktiv masse - 2 - 15% poredannende middel - o,l - lo% regulerende forbindelse fra nevnte forbindelsesgruppe

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-4, karakterisert ved at alkalisilikatet anvendes i et mol-forhold SiC>2/N a2 0 omtrent lik 2.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-5, karakterisert ved at det fremstilte produkt utsettes for en avsluttende vannbehandling.

7. Et produkt karakterisert ved at det er fremstilt ved en fremgangsmåte som angitt i krav 1^ -6.