NO820437L - Fremgangsmaate ved fremstilling av ildbestandige eller ildfaste materialer inneholdende keramiske fibre - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling

av kornformige, ildbestandige eller ildfaste materialer inne-holdende keramiske fibre, leire, bindemiddel og eventuelt andre vanlige tilsetningsmidler, og en anvendelse av slike materialer.

Varraeisolerende, keramiske fiberlegemer av ildfaste fibre, organisk eller uorganisk bindemiddel med på den ene side lav fasthet og høy sammentrykkbarhet og på den annen side økede verdier for fasthet, densitet og formbestandighet er kjente. Således er i vesttysk utlegningsskrift 12 74 490 et forbrenningskammer for ovner beskrevet som er utformet fra en fibermåsse hvortil bindemiddel er tilsatt og hvor bindemiddelkonsentrasjonen skal avta over veggens tverrsnitt. Som egnede bindemidler nevnes leirer, alkalisilikater, aluminiumfosfat eller kolloidalt siliciumdioxyd i en vekt-andel av 5 - 35%, optimalt 10%. Fiberlegemet er imidlertid på grunn av dets tette, hårde veggoverflate og den overfor-liggende myke, fleksible veggoverflate ikke i tilstrekkelig grad egnet for høye belastninger.

Ved fremgangsmåten ifølge vesttysk utlegningsskrift

27 32 387 skal mineralfiberplaten som på forhånd er blitt bundet med et organisk plastbindemiddel, gjøres fastere ved impregnering med en vandig oppslemning av en bindeleire og en derpå følgende varmebehandling. Dessuten er fibersprøyte-masser kjente fra vesttysk utlegningsskrift 26 18 813 som foruten en større andel av uorganiske fibre inneholder små andeler av bindemiddel hhv. av andre uorganiske tilsetningsmidler og dessuten et kjemisk tilsatsbindemiddel,

idet denne fibersprøytemasse også inneholder 5 20 vekt% av en olje for å unngå støvdannelse. Når disse fibersprøyte-masser anvendes, er det uttrykkelig angitt at de uorganiske fibre, som f.eks. stenull, anvendes i oppløsnet tilstand.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av kornformige, ildbestandige eller ildfaste materialer som inneholder kjemiske fibre og som i bearbeidet tilstand oppviser en høyere fasthet, spesielt mot mekanisk påkjenning, og som med spesiell fordel kan anvendes i såkalte fibersprøytemasser.

Denne oppgave løses ved den fremgangsmåte som er sær-preget ved de i krav l's karakteriserende del angitte trekk.

Foretrukne utførelsesformer av den foreliggende fremgangsmåte er angitt i kravene 2-10.

Det kornformige, ildbestandige eller ildfaste materiale som inneholder keramiske fibre og er fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte, oppviser spesielt gode egenskaper.

De keramiske fibre eller mineralfibre som anvendes for utførelse av den foreliggende fremgangsmåte, kan være alle vanlige fibre av denne type, f.eks. stenull eller fibre på basis av aluminiumsilikat med spesielt høyt A^O^-innhold innen området fra 45 til 95 vekt%. Selvfølgelig kan også blandinger av forskjellige keramiske fibre anvendes.

Leiren som anvendes ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte, kan være en vanlig leire eller en spesiell bindeleire, f.eks. bentonitt. Denne leire blir vanligvis anvendt i en mengde av 2-15 vektdeler pr. 100 vektdeler av de keramiske fibre. Dessuten kan opptil 10 vektdeler av andre tilsetningsmidler for ildfaste produkter anvendes ved utførelse av den foreliggende fremgangsmåte. Eksempler på disse er porselensmel og chamotte. De andre, meget findelte bestanddeler som eventuelt også er tilstede i blandingen for de kornformige materialer som fremstilles ved den foreliggende fremgangsmåte, som meget findelt Al 2° 3 og/eller meget findelt SiOjog/eller aluminiumhydroxyder og/eller meget findelt magnesiumoxyd og/eller meget findelt titandioxyd og/eller meget findelt kromoxyd, er kjente bestanddeler for anvendelse innen området ildfaste produkter. Uttrykket "meget findelt" som her er anvendt i forbindelse med de ovennevnte bestanddeler, skal forstås derhen at disse bestanddeler er tilstede i meget finmalt eller også i kolloidal tilstand. Spesielt når slike materialer anvendes i kolloidal tilstand, som kolloidalt S102hhv. kolloidalt alximiniumoxyd, er det mulig å anvende bare små mengder av bindemiddel, nemlig nær den nedre grenseverdi på 1 vektdel av et slikt bindemiddel.

Den samlede andel av leire og/eller andre meget findelte bestanddeler pluss andre tilsetningsmidler for ildfaste produkter er fortrinnsvis 20 vektdeler pr. 100 vektdeler av de keramiske fibre.

De organiske bindemidler som anvendes for.utførelse av den foreliggende fremgangsmåte, er vanlige bindemidler av denne type, og melasse, sulfittlut og spesielt methylcellulose er foretrukne.

Det organiske bindemiddel blir vanligvis anvendt i

form av en konsentrert oppløsning, men endel av det organiske bindemiddel, fortrinnsvis opptil 50 vekt%, kan1 også anvendes i fast, findelt tilstand. Dersom methylcellulose anvendes som bindemiddel, blir denne vanligvis tilsatt i form av en 5 vekt%-ig oppløsning i vann. Som sulfittlut kan sulfittlut med et vanlig tørrstoffinnhold av ca. 50 vekt% anvendes, men det er imidlertid også mulig å anvende tørket, finpulverisert sulfittlut.

Blandingen av bestanddelene i trinn a) av den foreliggende fremgangsmåte kan utføres i et vanlig blandeapparat, f,eks. i et blandeapparat av typen Drais.

Ifølge en foretrukken utførelsesform av den foreliggende fremgangsmåte blir de keramiske fibre anvendt i trinn a) i form av oppsluttede fibre. For dette formål blir vanlige handelstilgjengelige fibre tilsatt til et turboblandeapparat i den tilstand de leveres, og i dette blir fibrene som vanligvis leveres i form av fiberknipper, omvandlet til oppsluttede fibre. Et slikt turboblandeapparat består av et blandeaggregat med hurtigroterende knivhoder, hvorved even-tuelle forekommende agglomerater i vanlige handelstilgjengelige fibre som delvis foreligger i sterkt fortettet tilstand, blir oppsluttet uten at fibrene derved blir for

.sterkt oppdelt eller nedmalt.

Det er selvfølgelig også mulig å blande de bestanddeler som skal tilsettes i trinnet a), dvs. leiren og/eller de andre meget findelte bestanddeler, eventuelt de andre ildfaste tilsetningsmidler og dersom det organiske bindemiddel anvendes i fast tilstand, med fibrene i et

slikt turboblandeapparat, hvorved samtidig fås en oppslutning av fibrene og en spesielt god og homogen blanding med bestanddelene som er blitt tilsatt i trinnet a). Derefter blir

eventuelt oppløst bindemiddel og vann tilsatt og blandet inn.

Blandingen som fås i trinnet a) av den foreliggende fremgangsmåte, må sammenpresses med en volumfaktor på minst 3. Dette kan med fordel gjøres i en stangpresse. Dessuten kan en slik sammenpressing utføres i en dreiebordpresse eller i en vanlig briketteringsinnretning, men også enhver annen vanlig presse kan anvendes. Ved den foreliggende fremgangsmåte må sammenpressingen utføres med en volumfaktor på minst 3, og sammenpressingen utføres fortrinnsvis med en volumfaktor på 3 - 6. Den maksimale volumfaktor for sammenpressingen er 12-14.

Deretter blir produktet som er blitt sammenpresset med en volumfaktor på minst 3, tørket, vanligvis ved temperaturer mellom 110 og 180°C, inntil det vann som inneholdes i produktet, er blitt vidtgående eller fullstendig fjernet.

De derefter erholdte stykker nedmales til den ønskede korn-Størrelse, idet den maksimale kornstørrelse vanligvis er 8 mm og fortrinnsvis 6 mm. Nedmalingen kan imidlertid også . reguleres til innen et bestemt område, og som et eksempel kan det nevnes at et produkt med en kornstørrelse mellom 2 og 3 mm eller en maksimal kornstørrelse inntil 2 mm eller 3 mm uten videre kan oppnås ved nedmaling i vanlige knuseinnret-n inge r- og eventuelt ved utsikting av de ønskede korn.

Det kornformige materiale som fås ved den foreliggende fremgangsmåte, har en densitet av 0,7 - 1,75 g/cm og et porevolum av 35 - 75%.

Det kornformige materiale som erholdes ved den foreliggende fremgangsmåte, kan med spesiell fordel anvendes i fibersprøytemasser. For dette formål blir materialet i tørr tilstand tilført til en sprøytedyse på hvis hode det blandes med vann og ét uorganisk,ytterligere bindemiddel eller tilsetningsmidler, eller det fremstilles en oppslemning av det kornformige materiale med vann og i det minste et uorganisk bindemiddel, og denne oppslemning blir sprøytet. Som slike tilsetningsmidler kan enten fosfatbindemidler eller også hydra,ulisk bindende bindemidler, som Portlandcement eller høyildfaste eementer, som aluminiumoxydsmeltecementer, tilsettes, og likeledes er det mulig med tilsetning av andre vanlige tilslag ved anvendelsen som fibersprøytemasse. Det er likeledes mulig å foreta en sprøyting ved tilsetning av vann, bindemiddel og keramiske fibre. Når det ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte kornformige materiale anvendes i fibersprøytemasser, fås den fordel at disse fibersprøytemasser trenger mindre vann for påsprøyting, hvorved vannbesparelsen kan utgjøre inntil 50%. Dessuten blir fibertåkedannelsen vidtgående minsket. Ved den foreliggende anvendelse i fibersprøytemasser blir disse spesielt anvendt for isolerende foring av varmebehandlingsovner eller som isolerende beskyttelsesskikt over ildfaste materialer i f6ringsmasser, idet slike fibersprøytemasser også kan anvendes for en påfølgende isolasjon mot flammesiden av alle-rede eksisterende f6ringer, f.eks. ved reparasjoner. Ved en slik anvendelse må fibersprøytemassene ved påsprøytingen selvfølgelig også inneholde et ytterligere høytemperatur-fast bindemiddel, f.eks. et fosfatbindemiddel eller alu-miniumoxydsmeltecement.

En spesielt fordelaktig anvendelse av fibersprøyte-jn.asse.ne er for besprøyting av tak i fyringsrom. Slike tak-f6ringer for fyringsrom er f.eks. beskrevet i vesttysk ut-legningsskrif t 28 32 079, hvor matter av temperaturbestandig fibermateriale legges inn ved hjelp av holdere og det siste mattelag derefter fullstendig tildekkes med et beskyttende lag av høytemperaturbestandig lett bygningsmateriale. Ved den foreliggende anvendelse av fibersprøytemasser er det mulig å besprøyte slike takkonstruksjoner med de ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte fibersprøytemasser som efter tørkingen gir et kompakt isolasjonsskikt som ikke krever en tildekriingsplate.

Det er en ytterligere fordel ved den foreliggende fiberkornstørrelse at det organiske bindemiddel når slik fiberkornstørrelse anvendes, enten som sådanne eller i form av tilslag til andre ildfaste materialer eller ildfaste formlegemer, blir delvis eller fullstendig utbrent ved høyere temperaturer, f.eks. ved temperaturer over 500°C, hvorved enkeltkornene for dette materiale derefter ikke lenger vil inneholde et bindemiddel, slik at de keramiske fibrers elastiske egenskaper igjen kommer frem. Med anvendelsen av en slik keramisk fiberkornstørrelse, f.eks. som tilslag for en ildfast masse, fås derfor den fordel at efter at det organiske bindemiddel er blitt utbrent, er fiberkornmaterialets enkeltkorn elastiske slik at de ildbestandige eller ildfaste byggedeler som er blitt fremstilt fra slike masser, derved får den fordelaktige egenskap at spenninger som forekommer i disse, blir utlignet. Dette fører til at slike ildbestandige eller ildfaste byggedeler som inneholder fi.berkornmaterialet fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte, oppviser mindre rissdannelse da spenningene oppheves på grunn av fiberkornmaterialets elastiske enkeltkorn.

Ved den foreliggende fremgangsmåte blir forskjellige vannmengder anvendt ved fremstillingen av blandingen i trinnet a), Den anvendte vannmengde er vesentlig avhengig av i hvilken innretning den i trinnet a) erholdte blanding senere blir sammenpresset i trinnet b). Dersom denne sammen-presning utføres i en briketteringsinnretning eller i en dreiebordpresse, er vannmengder av 5 - 25 vektdeler til-strekkelige. Dersom imidlertid sammenpresningen utføres på en stangpresse, er den vannmengde som må tilsettes i dette trinn a) høyere, og den kan utgjøre inntil 100 vektdeler.

På grunnlag av enkle forhåndsforsøk kan den vannmengde som Skal anvendes, imidlertid bestemmes uten videre. Den anvendte vannmengde er også avhengig av hvor stor den i trinnet a) tilsatte mengde av leire, meget findelt A^O^ hhv. de andre nevnte meget findelte bestanddeler er, idet størreVannmengder kan være spesielt fordelaktige under anvendelse av kolloidalt S<i0>2og kolloidalt Al2<0>3.

Oppfinnelsen er nærmere beskrevet i de nedenstående eksempler. I disse ble keramiske fibre A med 47% A^O^ og 53% Si02eller fibre B med 95% Al203og 5% Si02anvendt.

Eksempler 1- 5

Følgende satser ble anvendt:

De keramiske fibre ble blandet med bindeleire hhv. de andre bestanddeler i 5 minutter i et blandeapparat av typen Eirich, og derefter ble det organiske bindemiddel hhv. bindemiddelblandingen tilsatt og til sist vannet. Blandingen ble foretatt i en samlet tid av 20 minutter.

Denne blanding ble sammenpresset med de angitte volum-faktorer i en briketteringsinnretning og derefter tørket i 12 timer ved 120°C og derpå nedmalt til en maksimal korn-størrelse av ca. 6 mm. De følgende egenskaper ble bestemt for de erholdte fiberkornmaterialer:

Eksempler 6 - 10

Satsene ifølge eksemplene 1 - 5 ble igjen anvendt, men for disse ble imidlertid oppsluttede fibre anvendt. Oppslut-ningen av fibrene ble utført i et turboblandeapparat i løpet av 5 minutter. Deretter ble de øvrige tilsetninger tilsatt og innblandet i løpet av 2 minutter.'

Sammenpresningen ble utført i en hydraulisk presse inntil stener var blitt dannet med dimensjonene 250 x 125 x 30 mm, og disse ble tørket i 12 timer ved 120°C og derefter nedmalt til en maksimal kornstørrelse av 6 mm. De følgende egenskaper ble bestemt for de erholdte fiberkornmaterialer:

Eksempel 11

Satsen ifølge eksempel 6 ble anvendt, men med den for-skjell at 80 vektdeler vann ble innblandet. Sammenpresningen ble utført i en stangpresse, og<dy>sens tverrsnitt var her 250 x 190 mm. Råemnene som kom ut fra stangpressen, ble oppskåret i egnede lengder og tørket i 24 timer ved 120°C. Derefter ble de erholdte, tørkede emner nedmalt til en maksimal kornstørrelse av 3 mm. De følgende egenskaper ble bestemt for det erholdte fiberkornmaterialer

Claims (12)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av kornformige/ ildbestandige eller ildfaste materialer som inneholder keramiske fibre, leire, bindemiddel og eventuelt andre vanlige tilsetningsmidler, • karakterisert ved at a) 100 vektdeler keramiske fibre, 2-15 vektdeler leire og/eller meget findelt Al-^ O^ og/eller meget findelt Si02 og/eller aluminiumhydroxyder og/eller meget findelt magnesiumoxyd og/eller meget findelt titandioxyd og/eller meget findelt kromoxyd, eventuelt inntil 10 vektdeler andre tilsetningsmidler for ildfaste produkter og 1-10 vektdeler organisk bindemiddel, beregnet i fast tilstand, blandes grundig med 5 - 2 5 vektdeler vann i et blandeapparat, og b) den i trinn a) erholdte blanding sammenpresses med en volumfaktor på minst 3, tørkes og nedmales derefter til den ønskede kornstørrelse.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at bentonitt anvendes som leire.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1*karakterisert ved at oppsluttede fibre anvendes som keramiske fibre.

4.. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at melasse anvendes som bindemiddel.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at sulfittavlut i fast tilstand eller som oppløsning anvendes som bindemiddel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at methylcellulose i fast tilstand og/eller som oppløsning i vann anvendes som bindemiddel.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved . at porselensmel eller chamotte anvendes som ytterligere ildfast materiale.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at sammenpresningen i trinnet b) utføres med en volumfaktor av 5 - 8.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at i trinnet b) utføres sammenpresningen ved stangpressing, idet det da i trinnet a) imidlertid anvendes inntil 100 vektdeler vann for fremstilling av blandingen.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sammenpresningen i trinnet b) utføres i en briketteringsinnretning.

11. Anvendelse av det ved fremgangsmåten ifølge krav 1-10 fremstilte kornformige, ildbestandige eller ildfaste materiale som inneholder keramiske fibre, i fibersprøytemasser.

12. Anvendelse av det ved fremgangsmåten ifølge krav 1 •- 10 fremstilte kornformige, ildbestandige eller ildfaste materiale som inneholder keramiske fibre, som tilslag i ildbestandige eller ildfaste byggedeler som under bruk er utsatt for spenninger.