DD202136A5

DD202136A5 - Feuerfestes oder feuerbestaendiges verbundbauteil mit einem formteil aus beliebigem feuerfesten oder feuerbestaendigen werkstoff und einer isolierschicht mit hoeherer waermedaemmung bzw. einer dehnungsausgleichsschicht

Info

Publication number: DD202136A5
Application number: DD82237379A
Authority: DD
Inventors: Axel Eschner; Hermann Stein; Klaus Kreuels
Original assignee: Didier Werke Ag
Priority date: 1981-02-16
Filing date: 1982-02-12
Publication date: 1983-08-31
Also published as: NO820443L; ATA57182A; DE3105595C2; ES8302615A1; FR2499974A1; JPS57149875A; GB2093012A; BE892122A; GB2093012B; SE8200861L; ZA821011B; PL235107A1; DE3105595A1; IT8247790A0; ES509519A0; NL8200597A

Abstract

Verbundbauteile mit einem Formteil aus feuerfestem oder feuerbestaendigem Werkstoff und einer fest verbundenen Isolierschicht, wobei die Isolierschicht aus einer Mischung von 100 Gewichtsteilen keramische Fasern, 2 bis 15 Gewichtsteilen Ton und/oder feinst zerteilten feuerfesten Oxiden, gegebenenfalls bis 10 Gewichtsteilen andere feuerfeste Zusaetze, 1-8 Gewichtsteilen Phosphatbindemittel und 2-25 Gewichtsteilen Wasser, oder aus einer Mischung von Faserkoernung, gegebenenfalls Bindemittel und Wasser besteht, und die Isolierschicht durch Auftrag der Mischung auf den Formteil aus Werkstoff und Verdichten oder durch Formen und Verdichten und anschliessendes Verbinden mit dem Formteil aus Werkstoff hergestellt wird. Die Isolierschicht wird getrocknet und/oder bei 250 bis 600 Grad C getempert und/oder bei 600-1600 Grad C gebrannt. Das Verbundbauteil kann ein Rohr mit aeusserer Isolierschicht zur Leitung von heissen Gasen sein.

Description

„ή- Berlin, den 30* 6_a 82 3 3 AP C 04 B/237 379/3

60 419 18

Feuer f es tee ,oder f ^uerbes^täncjiges VerJ3und_bau t eil Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein feuerfestes oder feuerbeständiges Verbundbauteil mit einem Formteil aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Werkstoff und einer Isolierschicht mit höherer Wärmedämmung bzw, einer Dehnungsausgleichsschicht sowie ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbundbauteile»

Charakteristik der bekannten technischer^ Lösungen

Es sind bereits Verbundbauteile bekannt, welche neben einem Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff noch eine Isolierschicht aufweisen* Der Grund hierfür ist, daß feuerfeste Formteile mit guten mechanischen Eigenschaften im allgemeinen eine hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen, so daß es bei bestimmten Anwendungsfällen, box denen größere vVärmeverluste vermieden werden sollen, vorteilhaft ist, an einem solchen Formteil noch eine Isolierschicht mit höherer Wärmedämmung vorzusehen.

Ziel der Erfindun^g

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung verbesserter feuerfester oder feuerbeständiger Verbundbauteile mit einer Isolierschicht mit höherer Wärmedämmung«

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbundbauteile herzustellen, bei denen die Isolierschicht hauptsächlich aus

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einem keramischen Fasermaterial besteht und dennoch sehr fest mit dem Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff verbunden ist und gleichzeitig die Eigenschaften einer guten Abnutzungsbeständigkeit und relativ hohen Festigkeit besitzt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein feuerfestes oder feuerbeständiges Verbundbauteil mit einem Formteil aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Werkstoff und einer Isolierschicht mit höherer Wärmedämmung bzw* einer Dehnungsausgleichsschicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Isolierschicht bzw. Dehnungsausgleichsschicht mit dem Formteil fest verbunden ist und hergestellt ist aus:

a) 100 Gew»-Teilen keramischen Fasern, 2 bis 15 Gew«-Teilen Ton und/oder feinst zerteiltem Al₂O₃ und/oder feinst zerteiltem SiO₂ und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gevve-Teilen anderen Feuerfestzusätzen und 1 bis 8 Gew„-Teilen Phosphatbindemittel, berechnet als P₂^s* und gegebenenfalls einem Zusatz an Plastifizierungsmittel , oder

b) gegebenenfalls unter weiterem Zusatz eines Bindemittels aus einer der folgenden Faserkörnungen oder einem Gemisch solcher Faserkörnungen

-O₁) einer ersten Faserkörnung hergestellt durch Vermischen von 100 Gew_e-Teilen keramischer Fasern, 2'bis 15 Gew»-Teilen Ton und/oder feinst zerteiltem Al₂O₃ und/oder feinst zerteiltem SiO^ und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder

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feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew*-Teilen anderer Feuerfestzusätze, 1 bis 8 Gewe-Teilen Phosphatbindemittel, berechnet als P₂O₁-. gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmittel mit 2 bis :IOO Gevv,-Teilen Wasser, Verdichten dieser erhaltenen Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens Z_t Trocknen und/oder Wärmebehandeln bei 250 C bis 600 C und/oder Brennen bei höheren Temperaturen des erhaltenen Produkts und anschließendes Zerkleinern hiervon bis auf die gewünschte Körnung,

b₂) einer zweiten Faserkörnung hergestellt durch Vermischen von 100 Gew*-Teilen keramischen Fasern mit 10 bis 40 Gel«*-Teilen Wasser, Zugabe und Einmischen von 5 bis 20 Gew»~Teilen Ton und/oder feinst zerteiltem AIpO-, und/oder feinst zerteiltem SiO₂ und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid sowie O bis 10 Gew.-Teilen festem, organischem Bindemittel, Aufgeben und Einmischen von 0,5 bis 4 Gew_e»Teilen organischem Bindemittel in Lösung sowie 1 bis 8 Gevv»-Teilen eines Phosphatbindemittels, berechnet als Pp^5* Trocknen des erhaltenen Produkts und Zerkleinern auf die gewünschte Körnung,

oder einem Gemisch aus einer der Faserkörnungen b_±) und/ oder bp) mit einer dritten Faserkörnung

b ) hergestellt durch Vermischen von 100 Gew*-Teilen keramischen Fasern mit 2 bis 15 Gew_#-Teilen Ton und/ oder feinst zerteiltem Al^O₃ und/oder feinst zerteiltem SiO_ und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titan-

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dioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfal3.s bis zu 10 Gew»-Teilen anderer Feuerfestzusätze, 1 bis 10 Gew.-Te.ilen organischem Bindemittel, berechnet in fester Form und 5 bis 100 Gew«-Teilen Wasser, Verdichten der erhaltenen Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3, Trocknen des Produkts und Zerkleinern auf die gewünschte Körnung, oder

c) aus einer Mischung von a) und einer oder mehreren der Faserkörnungen b.) , b„) und b^)_r

In der Isolierschicht enthält das erfindungsgemäße Verbundbauteil als Tonbestandteil Bentonit sowie als weiteren Feuerfestzusatz Porzellanmehl, Schamotte oder Hohlkugelkorund und als Phosphatbindemittel Natriumpolyphosphat oder Monoaluminiumphosphat.

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil enthält vorteilhafterweise in der Isolierschicht als Plastifizierungsmittel oder organisches Bindemittel Methylcellulose oder Melasse oder Sulfitablauge. Als keramische Fasern enthält das erfindurg sgemäße Verbundbauteil aufgeschlossene keramische Fasern*

Das erfindungsgemäße Verbundbauteil kann beispielsweise in Form eines rohrförmigen Körpers mit außenliegender Isolierschicht vorliegen. In der Isolierschicht können Hohlräume vorhanden sein, insbesondere Leitungswege oder Hohlräume zur Aufnahme von Leitungen oder Verstärkungen«

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile verwendeten keramischen Fasern oder Mineralfasern können alle üblichen Fasern dieser Art sein, z* B, Steinwolle oder

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Fasern auf Basis von Aluminiumsilikat mit insbesondere hohen Al_o0_v~Gehalten im Bereich von 45 bis 95 Gew_e-%· Selbstverständlich können auch Gemische von verschiedenen keramischen Fasern verwendet werden«

Der zur Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile verwendete Ton kann ein üblicher Ton oder ein spezieller Bindeton, vorteilhafterweise Bentonit, sein. Dieser Ton wird üblicherweise in einer Menge von 2 bis 15 Gew_e-Teilen auf 100 Gevw*-Teilen der keramischen Fasern eingesetzt«

Weiterhin können bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile bis zu 10 Gew„-Teile anderer Feuerfestzusätze verwendet werden, Beispiele hierfür sind Porzellanmehl, Schamotte oder auch Hohlkugelkorund»

Vorteilhafterweise liegt der Gesamtanteil von Ton plus anderen Feuerfestzusätzen bei 20 Gew.-Teilen auf 100 Gew»-Teile der keramischen Fasern«

Die bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile gegebenenfalls verwendeten anderen feinst zerteilten Bestandteile wie feinst zerteiltes Al₂O₃ und/oder feinst zerteiltes SiOp und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid sind auf dem Feuerfestgebiet bekanntermaßen verwendete Bestandteile«, Unter dem hier verwendeten Ausdruck "feinst zerteilt" im Zusammenhang mit den zuvor genannten Bestandteilen ist zu verstehen, daß diese Bestandteile in feinst gemahlenem oder auch im kolloidalen Zustand vorliegen* Insbesondere bei Verwendung von solchen in kolloidalem Zustand vorliegenden Materialien wie

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kolloidalem SiO bzw, kolloidalem Aluminiumoxid ist es möglich, nur geringe Mengen an Bindemittel, nämlich nahe beim unteren Grenzwert von 1 Gew,-Teil eines solchen Bindemittels zu verwenden.

Das bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile verwendete Phosphatbindemittel ist ein übliches Phosphatbindemittel, die angegebenen Mengen in Gewichtsteilen beziehen sich auf P₉O₁. in dem jeweiligen Bindemittel,,

Beispiele für solche Phosphatbindemittel sind Natriumpolyphosphat mit einem Polymerisationsgrad von η ^ 4 und vorzugsweise mit einem Polymerisationsgrad von 6 bis 10« Ein weiteres Phosphatbindemittel ist Monoaluminiumphosphat, das sowohl in fester, gemahlener Form als auch als wäßrige Lösung mit 50 Gew*-% MAP ein handelsübliches Produkt ist«

Weiterhin können bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile noch übliche Plastifizierungsmittel verwendet werden, solche sind beispielsweise grenzflächenaktive Verbindungen oder insbesondere Methylcellulose«

Weiterhin können bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile noch organische Bindemittel verwendet werden, Beispiele hierfür sind Melasse, Sulfitablauge und insbesondere Methylcellulose«

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgeraäßen Verbundbauteils werden bei dessen Herstellung die keramischen Fasern als aufgeschlossene Fasern verwendet. Hierzu werden handelsübliche Fasern in ihrem Anlieferungszustand in einen Turbo-Mischer (Fabrikat Drais-Turbulent-Schnell-

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mischer) gegeben» worin die üblicherweise als Faserbündel angelieferten Fasern in aufgeschlossene Fasern umgewandelt werden« Ein solcher Turbo-Mischer besteht aus einem Mischaggregat mit schnell rotierenden Messerkopfen _s wodurch eventuell vorliegende Agglomerate in handelsüblichen Fasern, die teilweise in stark verdichteter Form vorliegen _s aufgeschlossen werden, ohne daß hierbei die Fasern unzulässig stark zerschlagen oder zerkleinert werden«

Die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbundbauteile kann nach zwei verschiedenen Verfahren erfolgen*

Bei dem ersten Verfahren wird zunächst in einer Stufe a) eine Mischung aus 100 Gewu-Teilen keramischen Fasern, 2 bis 15 Gew_e-Teilen Ton und/oder feinst zerteiltem Al_?0^ und/oder feinst zerteiltem SiO₂ und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew»-Teilen anderen Feuerfestzusätzen und 1 bis 8 Gew„-Teilen Phosphatbindemittel, berechnet als ^p ₂°5» 9^e9^e~ benenfalls einem Zusatz an Plastifizierungsmittel mit 2 bis 100 Gew«-Teilen in einem Mischer hergestellt. Als Mischer kann ein üblicher Drais-Mischer oder Eirich-Mischer verwendet werden*

Diese fertige Mischung wird dann in der Stufe b) auf eine Seite des Formteils aus dem beliebigen feuerfesten Werkstoff aufgepreßt, wobei hier jedoch eine Verdichtung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 und vorteilhafterweise von 5 bis 8 erforderlich ist.

Dieses Aufpressen kann beispielsweise bei einem Formstein so

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j /

erfolgen, daß in die Form zunächst die in der Stufe a) hergestellte Mischung eingegeben wird und dann das Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff aufgelegt und anschließend ein Zusammenpressen durchgeführt wird* Der umgekehrte Vorgang ist ebenfalls möglich, d« h< in eine Form kann zunächst ein Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff eingelegt werden und auf dieses Formteil aus diesem feuerfesten Werkstoff eine Mischung, wie sie in Stufe a) hergestellt wurde, aufgegeben und dann das Pressen unter der angegebenen Verdichtung durchgeführt werden.

Besonders einfach ist die Herstellung einer Isolierschicht auf der Außenseite eines Rohres* Hierzu wird das bereits fertige rohrförmige Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff in eine Form mit größerem Durchmesser als der Außendurchmesser des Rohres aus feuerfestem Werkstoff eingesetzt und in den Zwischenraum zwischen dem Rohr aus feuerfestem Werkstoff und dem Kern die in Stufe a) hergestellte Mischung eingefüllt und entweder eingestampft oder auch eingepreßt«

Bei einer alternativen Ausführungsform wird nach der Herstellung der Mischung noch eine im folgenden noch beschriebene Faserkörnung b.), b^) oder b,) oder ein Gemisch hiervon in die Mischung kurz eingemischt und dann diese Masse auf wenigstens eine Seite eines Formteils aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Werkstoff unter Verdichtung aufgepreßt, Im Fall der Verwendung einer zuvor beschriebenen Mischung ohne Zusatz einer Faserkörnung muß die Verdichtung beim Aufpressen um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 erfolgen, vorteilhafterweise liegt dieser Verdichtungsfaktor zwischen 5 und 8„ Der maximale Verdichtungsfaktor, der mit üblichen Pressen erzielt werden kann, liegt in der Größenordnung von

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von etwa 12 bis 14* Falls der Mischung noch eine der zuvor genannten Faserkörnungen zugesetzt wird, ist keine so hohe Verdichtung möglich, der Volumenfaktor der Verdichtung soll jedoch in jedem Fall etwa 1,5 betragen» Ein vorteilhafter Bereich der Volumenfaktoren bei Verwendung einer Faserkcrnung/en enthaltenden Mischung liegt zwischen 2,5 und 4, Der Grund für diesen geringeren Verdichtungsfaktor ist darin zu sehen, daß die Faserkörnungen sich nicht mehr so stark zusammenpressen lassen, insbesondere gilt dies für die bereits bei ihrer Herstellung verdichteten Faserkörnungen b.) und

Vorteilhafterweise betragen die Gewichtsverhältnisse von Mischung, ohne den Wasseranteil, zu Faserkörnung/en von 20 : 80 bis 80 : 20« Durch die Zugabe einer Faserkörnung wird natürlich mehr Anmachwasser benötigt, so daß die insgesamt zugesetzte Wassermenge erhöht werden muß» Diese kann jedoch durch einfache Vorversuche jeweils leicht ermittelt werden*

Bei einer alternativen Ausführungsform dieses Verfahrens wird eine der im folgenden noch beschriebenen Faserkörnungen b₁) oder b_?) , gegebenenfalls unter Zusatz von weiterem Bindemittel, insbesondere von anorganischem Bindemittel und besonders bevorzugt eines der zuvor genannten Phosphatbindemittel mit einer geeigneten Wassermenge, wobei diese auch bei Verwendung von gelösten Bindemitteln durch das Lösungswasser bereitgestellt werden kann, angesetzt, wobei die Wassermenge üblicherweise 2 bis 30 Gew„-Teile Wasser auf 100 Gew,-Teile der Faserkörung beträgt* Die Wassermenge hängt von der verwendeten Faserkörnung ab, insbesondere gilt dies bei Verwendung der Faserkörnung b.), die sowohl im getrockneten als auch im getemperten oder gebrannten Zustand verwendet wird«,

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D_urch einfache Vorversuche ist die Ermittlung der jeweils erforderlichen Wassermenge jedoch ohne weiteres mögliche Statt einer der Faserkörnungen b^ oder b₂) oder einem Gemisch hiervon kann auch eine Faserkörnung b₁ und/oder b„) zusammen mit einer im folgenden noch beschriebenen dritten Faserkörnung b^) verwendet werden, zu deren Herstellung nur organisches Bindemittel verwendet wurde,

Der Vorteil der Verwendung einer solchen Faserkörnung b^,) in einem erfindungsgemäßen Verbundbauteil liegt darin, daß diese Faserkörnung b..) in einem Verbundbauteil nach dessen Herstellung zumindest teilweise noch in Form von Fasern vorliegt» Da diese Faserkörnung nur organisches Bindemittel enthält, das bei dem Gebrauch des Verbundbauteils, d* h, nach dem ersten Erhitzen auf höhere Temperaturen, ausbrennt, bleiben Einzelkörner dieser Faserkörnung b₃) in dem Verbundbauteil als diskrete Bereiche übrig und die Fasern, welche innerhalb dieses Faserkorns entweder gar keine oder nur eine geringe Bindung durch anorganische Bindemittel, die gegebenenfalls eingedrungen sind, erfahren, behalten infolgedessen eine gewisse Elastizität durch nicht fest aneinander gebundene keramische Fasern bei, so daß die eine solche Faserkörnung b^) enthaltende Schicht insbesondere als Dehnungsausgleichsschicht geeignet ist, da sie relativ gute elastische Eigenschaften besitzt* Dies gilt in gewissem Maße auch bei Verwendung der Faserkörnung b„) , bei welchem durch die besondere Herstellung der Faserkörnung b₂) nur geringe Mengen an Phosphatbindemittel in das Faserkorn vordringen, so daß sogar nach einer Temperaturbehandlung eines mit einer solchen Faserkörnung b~) hergestellten Verbundbauteils gemäß der Erfindung das Innere der Faserkörnung elastisch bleibt, so daß insgesamt die Isolierschicht bzw« Dehnungsausgleichsschicht

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sehr gute elastische Eigenschaften beibehält«

Bei dem anderen Verfahren gemäß der Erfindung wird zunächst ein zu dem Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff passendes, d* h. komplementäres Isolierschichtformteil aus einer der zuvor genannten Mischungen durch Pressen oder Stampfen wieder unter Verdichtung um den angegebenen Volumenfaktor, hergestellt» Dieses Formteil wird dann getrocknet und/oder getempert und/oder gebrannt und kann dann mit dem Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff verklebt oder verkittet werden« Zum Aufkleben oder zum Aufkitten können übliche Feuerfestkitte oder auch eine konzentrierte Lösung eines Phosphatbindemittels verwendet werden.

Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei welcher ein Isolierschichtformteil mit dem Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff verklebt wird oder hierauf aufgekittet wird, wird vorteilhafterweise in der Stufe c) nur ein Trocknen dieses Isolierschichtformteils durchgeführt, da dieses Isolierschichtformteil in einem solchen Fall noch eine gewisse Elastizität bzw« Verformbarkeit aufweist, so daß eine bessere Anpassung an das Formteil aus beliebigem feuerfestem Werkstoff gegeben ist»

Die zuvor gemachten Ausführungen hinsichtlich der Vorteile der Verwendung einer Faserkörnungen enthaltenden Mischung bei der Herstellung der Isolierschicht sind auch in diesem Fall gegeben, d„ h* durch die Verwendung von Faserkörnungen und insbesondere den Faserkörnungsn b_p) und b₃) wird erreicht, daß die Isolierschicht bzw, Dehnungsausgleichsschicht besonders elastische und Spannungen aufnehmende Eigenschaften enthält«

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Wie bereits zuvor dargelegt, ist der Grund hierfür wahrscheinlich, daß die keramischen Fasern in den Einzelheiten der Fsserkörnung _t bei deren Herstellung keine Verdichtung atigewandt wurde oder bei deren Herstellung ein größerer Volumenanteil an organischen Bindemitteln und ein geringerer Anteil an Phosphatbinaemittel eingesetzt wurde, ihre elastischen Eigenschaften in den Einzelkörnern der Isolierschicht, wenn diese mit Temperatur beaufschlagt wird, beibehalten, so daß hier elastische oder Spannungen ausgleichende Einzelbereiche oder Einzelkörner vorliegen.

Bei der Herstellung der Faserkörnungen b.), b„) und b₃) werden ebenfalls wie bei der Herstellung der Mischung vorteilhafterweise aufgeschlossene Fasern, wie sie zuvor beschrieben wurden, verwendet.

Die übrigen bei der Herstellung dieser Faserkörnungen verwendeten Ausgangsmaterialien entsprechen den Ausgangsmaterialien, wie sie zuvor bereits genannt wurden»

Die Faserkörnungen b.) , b„) und b.,) sind in den deutschen Patentanmeldungen P 31 05 579.6-45, P 31 05 531,1-45 bzw, P 31 05 530,3-45 der Anmelderin, welche am gleichen Tage hinterlegt wurden, näher beschrieben.

Im folgenden wird ihre Herstellung erläutert: Faserkörnung b*)

Die Herstellung dieser Faserkörnung erfolgt so, daß

a) 100 Gew„-Teile keramische Faser, 2 bis 15 Gew,-Teile Ton

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und/oder feinst zerteiltes Al^O^ und/oder feinst zerteiltes SiOp und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gewe-Teile andere Feuerfestzusätze und 1 bis 8 Gew«- Teile Phosphatbindemittel, gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmittel, mit etwa 2 bis 100 Gew„-Tei~ len Wasser in einem Mischer gründlich vermischt werden;,

b) die in Stufe a) erhaltene Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 verdichtet wird, und

c) das in Stufe b) erhaltene Produkt getrocknet und/oder bei Temperaturen von 250 bis 600 C wärmebehandelt und/oder bei höheren Temperaturen gebrannt und anschließend bis auf die gewünschte Körnung zerkleinert wird*

Die hier angegebene Zusammensetzung entspricht der Zusammensetzung, wie sie zuvor unter Bezugnahme auf die in der Isolierschicht bzw«, Dehnungoausgleichsschicht vorliegenden Mischung beschrieben wurde* 3ei der Herstellung der Faserkörnung wird die Verdichtung in der Stufe b) vorzugsweise um einen Volumenfaktor von 5 bis 8 durchgeführt« Die in der Stufe a) zugesetzte Wassermenge ist davon abhängig, in welcher Verdichtungseinrichtung das Verdichten um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 durchgeführt wird. Bei Verwendung einer Brikettiereinrichtung oder einer Drehtischpresse ist eine Wassermenge von 2 bis 25 Gew»-Teilen im allgemeinen ausreichend,» während bei Verwendung einer Strangpresse als Verdichtungseinrichtung bis zu 100 Gew_e-Teilen Wasser zugesetzt werden müssen, da hierzu eine stärker plastische Masse erforderlich ist.

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~£m.'\J 8 sj '* *J W - 14 -

Faserkörnung b_o)

Die Herstellung dieser Faserkörnung b„) erfolgt so,

daß

a) 100 Gew.-Teile keramische Fasern mit 10 bis 40 Gew.-Teilen Wasser in einem Mischer vermischt werden,

b) zu dem in Stufe a) erhaltenen Gemisch 5 bis 20 Gew.-Teile Ton und/oder feinst zerteiltes Al^O^ und/oder feinst zerteiltes SiO₂ und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid sowie O bis 10 Gew.-Teile festes organisches Bindemittel zugesetzt und hierin eingemischt werden,

c) auf das in Stufe b) erhaltene Gemisch 0,5 bis 4 Gew.-Teile eines organischen Bindemittels, berechnet als Feststoff, in Lösung, sowie 1 bis 8 Gew.-Teile eines Phosphatbindemittels., berechnet als P_0₅, aufgegeben und eingemischt werden, und

d) das in der Stufe c) erhaltene Gemisch getrocknet und gekörnt wird*

Faserkörnung b^)

Die Herstellung dieser Faserkörnung b^) erfolgt so, daß:

a) 100 Gew.-Teile keramische Fasern, 2 bis 15 Gew.-Teile Ton und/oder feinst zerteiltes Al₂O₃ und/oder feinst zerteiltes SiO_ und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-Teile andere Feuerfestzusätze und 1 bis 10 Gew.-Teile organisches Bindemittel, berech-

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net in fester Form, mit etwa 5 bis 100 Gew„-Teilen Wasser in einem Mischer gründlich vermischt werden, und b) die in Stufe a) erhaltene Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 verdichtet, getrocknet und dann auf die gewünschte Körnung zerkleinert wird.

Ebenso wie bei der Herstellung der Faserkörnung b.) ist die in diesem F&ll zuzusetzende Wassermenge davon abhängig ₃ in welcher Verdichtungseinrichtung die Verdichtung der in der Stufe a) erhaltenen Mischung erfolgt, wobei in üblichen Verdichtungseinrichtungen wie Brikettierpressen und Drehtischpressen 5 bis 25 Gewe-Teile Wasser erforderlicH. sind» während bei einer Verdichtung in einer Strangpresse bis zu 100 Gew»-Teile Wasser zur Herstellung einer stärker plastischen Ausgangsmasse in der Stufe a) zugesetzt werden können«

Wegen Einzelheiten der Herstellung der Faserkörnungen b ) , bp) bzwe b₃) wird auf die zuvor genannten, deutschen Patentanmeldungen der Anmelderin verwiesen« Die Herstellung dieser Faserkörnungen wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Herstellung von Faserkörnungen b^)

In di©sen Beispielen wurden zwei verschiedene Sorten von keramischen Fasern verwendet, nämlich

A) keramische Fasern des Systems Al₂O₃-SiO₂ mit 47 % Al₂O₃ und 53 % SiO , deren Einsatzgrenztemperatur bei 1260 ⁰C liegt, und

B) keramische Fasern des Systems Al-O₃-SiO mit 95 % AIpO₃ und 5 % SiO , welche höhere Einsatztemperaturen bis oberhalb von 1500 ⁰C zulassen*

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- 16 Ausführunqsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an einigen Beispielen näher erläutert.

In den folgenden Beispielen beziehen sich die Angabfon auf Gewichtsteile, falls nichts anderes angegeben ist.

Beispiel 1

Es wurden 100 Gew.-Teile der keramischen Fasern A) , 10 Gew,-Teile Bindeton mit einem Al-O^-Gehalt von 35 Gew.-% und 1,5 Gew.-Teile trockene Methylcellulose in Pulverform in einem Eirich-Mischer eingegeben und für 10 Minuten miteinander vermischt. Dann wurden 10 Gew»-Teile 50 Gew»-%ige Monoaluminiumphosphatlösung und 2 Gew,-Teile Wasser auf die Masse in dem Mischer unter fortwährendem Weitermischen aufgesprüht und für weitere 30 Minuten vermischt«

Das aus dem Mischer herausgenommene Produkt wurde bei einem Preßdruck von 30 N/mm in einer Plattenpresse zu einem plattenförmigen Produkt mit einer Stärke von 30 mm verpreßt, wobei eine "Verdichtung um einen Faktor von 5,5 erhalten wurde.

Das erhaltene plattenförmige Produkt wurde anschließend bei 110 C während 24 Stunden in einem Ofen getrocknet und dann bei unterschiedlichen Temperaturen jeweils 24 Stunden gebrannt und anschließend auf eine maximale Korngröße von 3 mm zerkleinert.

Die Körnung hatte die folgenden Eigenschaften:

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Tabelle I

Brenntemperatur ( C) Kornraumgowicht R (g/cm ) spezifisches Gewicht S (g/cm ) Porenvolumen, Pg, (Vol«-%)

Chemische Analyse (%) ^Alp⁰3

P₂O₅

800	1350	1510
1,34	1,52	1,77
2,60	2,70	2,75
47,7	43,7	35,6
44,7
50,7
2,95

Beispiel 2

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch ein die Fasern aufschließender Turbo-Mischer verwendet wurde» Der Preßdruck in Stufe b) betrug 10 bzw. 15 N/mm* Verdichtung lag bei einem Faktor von 4 bzw* 5»

die

o.

Nach einem Srand bei 1350 C für 24 Stunden und Zerkleinerung wurde eine Körnung mit folgenden Eigenschaften erhalten:

Tabelle II

P_reßdruck (N/mm ) R (g/cm³) spez* Gewicht (g/cm ) Pg (VoI,-%)

10	15
0,7	1,02
2,7	2,7
74	63

Beispiel 3

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch der Anteil an Monoaluminiumphosphatlösung auf 15 Gew„-

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71 7

- 18 ~

Teile und der Anteil von Wasser auf 5 Gew.-Teile bei auf 20 Minuten verkürzter Mischzeit erhöht wurden. Nach einem Brand bei 1350 ⁰C während 24 Stunden und Zerkleinerung auf die gewünschte Körnung hatte diese die folgenden Eigenschaften:

Tabelle III

R (g/cm³) 1,29

S (g/cm³) 2,69

Pg (Vol„-%) 53,8

Beispiel 4

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch noch 8 Gew*-Teile Schamottemehl in der Stufe a) zugesetzt wurden» Weiterhin wurden nur 8,3 Gew.-Teile 50 Gew«- %ige Monoaluminiumphosphatlösung jedoch 4 Gew„-Teile Wasser in der Mischstufe zugesetzt«

Der Preßdruck in der Verdichtungsstufe b) lag bei 30 N/nm , dies ergab eine Verdichtung um einen Volumenfaktor von 5,2»

Das erhaltene plattenförmige Produkt wurde bei 180 C getrocknet und Proben wurden bei den unterschiedlichen, bei der folgenden Tabelle IV angegebenen Temperaturen gebrannt« Anschließend wurde das getrocknete bzw. gebrannte Produkt auf eine maximale Korngröße von 3 mm zerkleinert«

Die erhaltene Körnung hatte die folgenden Eigenschaften:

2373 7

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- 19 -

Tabelle IV

Behandl.-Temp« (⁰C)	180	800	1200	1300	1500
Kornraumgewicht, R.	(g/cm³) 1,30	1,26	1,31	1,34	1,48
spez-0-Gew, , (g/cm )	2 ,60	2,60	2,65	2,68	2,72
Pg, (VoL-%)	50,0	51,5	50,5	50,0	45,6
Beispiel 5

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde wiederholt * wobei jsdoch statt des Bindetons 10 Gew_e-Teile feinst zerteiltes kolloidales Aluminium-Hydroxid verwendet wurde» DiesesAluminiumhydroxid lag als hochviskose Lösung vor» Es wurden 8 Gew,-Teile 50 Gew.-%ige Monoaluminiumphosphatlösung und 3 Gew«-Teile Wasser in der Mischstufe zugesetzt*

Die Verdichtung in der Preßstufe erfolgte bei einem Preß-

2 druck von 30 N/nm , dies ergab einen Volumenfaktor von 5,4 in dieser Verdichtungsstufe_e

Die weitere Behandlung erfolgte wie in Beispiel 1, wobei die Trocknungstemperatur jedoch 120 C betrug und Proben des plattenförmigen Materials bei den in der folgenden Tabelle V angegebenen unterschiedlichen Brenntemperaturen gebrannt wurden« Anschließend wurde das Material wie in Beispiel 1 gekörnt.

Die Faserkörnung hatte die folgenden Eigenschaften:

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

2373 7 9 3

120	,34	800	,32	1200	,38	1300	1500	,44
1	,72	1	,72	1	,77	1,	1	,83
2	,7	2	,5	2	,2	2,	2	#1
50	51	50	50,	49
,39
,79
rl

- 20 Tabelle V

Behandl,-Temp, (⁰C) Kornraumgew,* R, (g/cm ) spez, Gew»i (g/cm ) Pg, (VoI,-%)

Beispiel 6

Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde mit der Ausnahme wiederholt, daß statt der 50 Gew_e-%igen Monoaluminiumphosphatlösung in der Mischstufe 4,5 Gew,-Teile festes Natriumpolyphosphat zugesetzt wurden. Die verwendete Wassermenge betrug 9 Gew,-Teile*

Beim Verdichten mit einem Preßdruck von 30 N/nm wurde eine Verdichtung um einem Volumenfaktor von 5,3 erzielt«

Die Weiterbehandlung erfolgte wie zuvor, wobei die Trocknung bei 120 C durchgeführt wurde, In der folgenden Tabelle sind die Eigenschaften der entsprechend der Arbeitsweise von Beispiel 1 erhaltenen Faserkörnung aus dem getrockneten Produkt bzw* den bei unterschiedlichen Brenntemperaturen gebrannten Produkten angegeben,

Tabelle VI

Behandl.-Temp. (⁰C) Kornraumgew,, R, (g/cm ) spez. Gew_Ä, (g/cm ) Pg, (Vol.-ft)

120	,22	800	1200	1300	1500
1	,60	1,19	1,32	1.	1,41
2	,1	2,61	2,65	2.	2,73
53	54,4	50,1	,38	48,4
,69
48,6

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

— P ^

Beispiel 7

In diesem Beispiel wurde die Verdichtung durch Strangpressen durchgeführt«

Zunächst wurden 100 Gew*-Teile keramische Fasern B) in einem Eirich-Mischer 10 bis 20 Minuten mit 1,5 Gew.-Teilen trockener Methylcellulose vermischt. Dann wurde in den laufenden Mischer 10 Gew*-Teile des in Beispiel 1 verwendeten Bindetons und 2 Gew,-Teile feinst zerteiltes Chromoxid mit einer maximalen Teilchengröße von 63 /um eingegeben, kurz eingemischt, anschließend wurden 10 Gew,-Teile einer 50 Gew*-%igen Lösung von Monoaluminiumphosphat und 80 Gew.-Teile Wasser aufgegeben und gründlich eingemischt« Das Strangpressen erfolgte in einer üblichen Strangpreßvorrichtung, wobei die Düse einen Querschnitt von 250 χ 190 mm besaß. Der bei der Verdichtung erzielte Volumenfaktor lag bei 3,9» Das aus der Düse austretende Material wurde auf geeignete Batzenlängen abgeschnitten, diese wurden zunächst 24 Stunden bei 110 C getrocknet und bei den in der Tabelle VII angegebenen unterschiedlichen Brenntemperaturen jeweils 24 Stunden gebrannt» Dann wurden diese behandelten Probebatzen zu einer Faserkörnung mit einer maximalen Korngröße von 6 mm zerkleinert«

Die an dieser Faserkörnung erhaltenen Eigenschaften waren wie folgt:

Tabelle VII

Behandle-Temp, (⁰C) Kornraumgew,, R, (g/cm ) spez, Gew, , (g/cm ) Pg, (Vol.-%)

110	900	1100	1300	1500
0,90	0,87	0,92	1,00	1,27
2,60	2,61	2,63	2,65	2,73
65,4	66,6	65,0	62,2	53,5

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

BjSispiel 8

Es wurden zunächst 100 Gew.-Teile Fasern mit 1,5 Gew,-Teilen trockener Methylcellulose während 20 Minuten in einem Turbo-Mischer aufgeschlossen, anschließend wurden 10 Gew»-Teile kolloidale SiO in fester Form zugesetzt, mit den Fasern vermischt* Anschließend wurden 8 Gew*-Teile festes, pulverförmiges Monoaluminiumphosphat und 8 Gew_e-Teile Wasser aufgegeben und für weitere 12 Minuten gemischt.

Das erhaltene krüraelförmige Gemisch wurde in einer Brikettiereinrichtung mit einem Volumenfaktor von 4,9 verdichtet, anschließend wurde 24 Stunden bei 120 ⁰C getrocknet, eine weitere Probe wurde bei 400 C ohne vorheriges Trocknen 24 Stunden wärmebehandelt und eine weitere Probe wurde ebenfalls o! brannt.

falls ohne vorheriges Trocknen bei 1000 C 24 Stunden ge-

Die erhaltenen behandelten Proben wurden auf eine maximale Korngröße von 4 mm zerkleinert, an der erhaltenen Faserkörnung wurden folgende Eigenschaften gemessen:

Tabelle VIII

Behandl.-Temp_e (⁰C) Kornraumgew., R, (g/cm ) spez* Gew. ~, (g/cm ) Pg, (Vol.-&)

120	400	1000
1,15	1,10	1,13
2,58	2,57	2,65
55,4	57,2	57,3

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

Herstellung von Faserkörnung b₂)

Bei dieser Herstellung wurden ebenfalls die zuvor bei der Faserkörnung b^) genannten keramischen Fasern Λ bzw, B verwendet*

Beispiele 9 bis 11

Es wurden die folgenden Ansätze verwendet, die Angaben beziehen sich auf Gewichtsteile:

Bsp. 9 10 11

100	100	100
30	15	40
10	-	15
5	5	-
-	2	1
4	-	3,5
-	5	-
MB	2

Faser A H₂O

Bentonit

^τ4³ Methylcellulose fest Sulfitablauge fest SuIfitablauge-Lösung, 10 Gew«-%ig

Methylcellulose-Lösungv 0,5 - 3

5 Gew.-%ig

Monoaluminiumphosphat fest 4 8

Natriumpolyphosphat fest - 2,5

Zunächst wurden die keramischen Fasern in einen Eirich-Mischer eingegeben und hierauf die angegebenen Wassermengen aufgesprüht und 10 Minuten vermischt. Anschließend wurde auf dieses Gemisch der Bentonit, das Al₂O, bzw. TiO und die feste Methylcellulose bzw_e die feste Sulfitablauge auf-

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

gegeben und wsitere 8 Minuten eingemischt. Danach wurde in den Mischer die angegebenen Lösungen an Sulfitablauge bzw. Methylcellulose, zu denen die fein zerteilten, festen Phosphatbindemittel zugesetzt worden waren, aufgesprüht und noch weitere 10 Minuten vermischt.

Das erhaltene krümelige Gemisch wurde aus dem Mischer herausgenommen.

Das krümelige Gemisch der Beispiele 9 bis 11 wurde 6 Stunden bei 120 °C getrocknet und anschließend in einem Walzenbrecher auf eine maximale Korngröße von 4 mm zerkleinert»

Die an den Produkten ermittelten Eigenschaften waren wie folgt:

Bsp. 9 10 11

Raumgewicht, g/cra 0,22 0,14 0,40

Beispiele 12 bis 14

Die Arbeitsweise der Beispiele 9 bis 11 wurde wiederholt, wobei hier jedoch aufgeschlossene keramische Fasern B verwendet wurden. Das Aufschließen der Fasern erfolgte in einem Turbo-Mischer (Fabrikat Drais) , hierzu wurden die Fasern in diesem mit Messerköpfen ausgerüsteten schneilaufenden Mischer 5 Minuten behandelt. Diese aufgeschlossenen Fasern B wurden dann in einen Eirich-Mischer überführt, in welchen die weiteren Bestandteile entsprechend den Ansätzen der Beispiele 9 bis 11 zugesetzt wurden.

Aus den Produkten der Beispiele 12 bis 14 wurde ebenfalls

AP C 04 3/237 379/3 60 419 18

eine Faserkörnung hergestellte

Die an den Produkten ermittelten Eigenschaften waren wie folgt:

Bsp, 12 13 14

Raumgewicht, (g/cm^w) 0j25 0,17 0,45

Herstellung von Faserkörnung b^)

Ebenso wie bei der Herstellung.der Faserkörnung b₁) wurden hier keramische Fasern A bzw, B mit den zuvor angegebenen Zusammensetzungen verwendet*

Beispiele 15 bis 19

Es wurden folgende Ansätze verwendet:

Bsp« 15 16 17 18 19

keramische Fasern A	loo	-	• " -	-	50
keramische Fasern B	-	100	100	100	50
Bindeton (mit 35 % Al₂O₃	) 15	6	-	4	-
Chromoxid, < 63 ,um	-	4	4	-	-
kolloid, SiO₂	-	-	6	2	4
kolloid, AIpO-.	-	-	-	-	6
Methylcellulose, fest	6		MU	4	1

Sulfitablauge, fest 7 2 -

Schamottemehl 2 -

Wasser 25 10 15 12 25

37 3 7 9 3

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

- 26 -

In einem Eirich-Mischer wurden die keramischen Fasern mit Bindeton bzw«, den anderen Bestandteilen 5 Minuten vermischt, dann wurde das organische Bindemittel bzw« Bindemittelgemisch aufgegeben und zuletzt das Wasser zugesetzt. Es wurde insgesamt 20 Minuten gemischt.

Diese Mischung wurde in einer Brikettiereinrichtung (Fabrikat KHD) um die angegebenen Volumenfaktoren verdichtet, dann 12 Stunden bei 120 ⁰C getrocknet und abschließend auf eine maximale Korngröße von etwa 6 mm zerkleinert. An den erhaltenen Faserkörnungen wurden die folgenden Eigenschaften bestimmt:

Bsp· 15 16 17 18 19

Raumgewicht, R_# (g/cm ) 1,25 1,09 1,15 1,20 1,23 Verdichtungsfaktor 5,4 7,2 6,8 6,0 6,5 Porenvolumen, Pg,

(Vol.-%) 49,5 69,7 68,0 53,8 62,6

Beispiele 20 bis 24

Es wurden die Ansätze der Beispiele 15 bis 19 wiederholt, wobei hier jedoch aufgeschlossene Fasern verwendet wurden. Das Aufschließen der Fasern erfolgt© in einem Turbo-Mischer (Fabrikat Drais) während 5 Minuten* Anschließend wurden die übrigen Zusätze eingegeben und während 2 Minuten eingemischt,

Das Verdichten erfolgte in einer hydraulischen Presse zu Steinen von 25ο χ 125 χ 30 mm, diese wurden 12 Stunden bei 120 C getrocknet und anschließend auf eine maximale Korngröße von 6 mm zerkleinert. An den erhaltenen Faserkörnungen

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

Ό Ο - 27 -wurden folgernde Eigenschaften bestimmt: Bsp, 20 21 22 23 24

R (g/cm³)	1	,10	0	,95	1	,01	1	,04	1	,09
Verdichtungsfaktor	6	,0	7	,9	7	,2	6	,9	7	,3
Pg (Vol.-*)	56	-.0	73	,5	71	.7	59	,9	66	,6

Beispiel 25

Es wurde der Ansatz von Beispiel 20 mit der Ausnahme verwendet, daß 80 Gews-Teile Wasser eingemischt wurden» Die Verdichtung erfolgte in einer Strangpresse, wobei hier der Querschnitt der Düse 250 χ 190 mm betrug» Die aus der Strangpresse austretenden Rohbatzen wurden auf geeignete Längen abgeschnitten und 24 Stunden bei 120 C getrocknet* Anschließend wurden die erhaltenen, getrockneten Batzen auf eine maximale Korngröße von 3.mm zerkleinert. An der erhaltenen Faserkörnung wurden folgende Eigenschaften bestimmt:

R (g/cm³)	0	,95
Verdichtungsfaktor	3	,2
Pg (Vol.-%)	62	,7

Im folgenden wird die Herstellung von erfindungsgemäßen Verbundbauteilen anhand von Beispielen näher erläuterte,

Beispiel 26

Es wurde eine Fasermasse unter Verwendung der folgenden Bestandteile hergestellt:

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

η f) λ - 28 -

Gew.-Teile

keramische Fasern A 100

Bindeton mit 35 % Al₃O₃ 10

Schamottemehl, <63 ,um lü

Monoaluminiuraphosphat, fest 6

Die zuvor genannten Bestandteile wurden in einen Zwangsmischer (Typ Zyklus) eingegeben, 2 Minuten miteinander vermischt, anschließend wurden 25 Gew.-Teile Wasser aufgegeben und für weitere 15 Minuten gemischt*

In einem oben offenen Formkasten aus Blech wurde ein gebranntes Rohr aus Tonerde senkrecht angeordnet, so daß zwischen der Außenseite dieses Rohres und der Innenseite des Blechformkastens ein Zwischenraum blieb. In diesem Raum wurde die zuvor hergestellte Fasermasse eingefüllt und mit einem Preßlufthammer eingestampft. Anschließend wurde die Rohroberkante bündig abgestrichen,

Das so erhaltene Verbundbauteil wurde 24 Stunden bei 120 ⁰C getrocknet und anschließend 5 Stunden bei 1350 C gebrannt.

Während des Brennvorgangs schrumpfte die Fasermasse, d, h, die Isolierschicht, auf das Rohr auf und ergab eine feste, unlösbare Einheit mit dem Innenrohr aus feuerfestem Material,

Ein solches Verbundbauteil kann als isolierte Gasleitung verwendet werden, und zwar bei Gasen, die mit hohen Temperaturen von beispielsweise 1100 bis 1150 ⁰C und/oder hoher Gasgeschwindigkeit geführt werden sollen. Unter solchen Bedingungen würde ein Isoliermaterial ohne ein Innenrohr aus feuerfestem Material, in diesem Falle ein Siliziumcarbidrohr, nicht verwendet werden können.

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

Beispiel 27

Gew,-Teile

keramische Fasern B 100

Ton (ca* 40 Gew.-% Al₂O₃) 4

AI^O-, unter 0,064 mm 6

Honoaluminiumphosphat, fest 6

Die keramischen Fasern B wurden zuvor in einem Turbo-Mischer während 4 Minuten aufgeschlossen» Die Weiterverarbeitung der Masse erfolgte wie in Beispiel 26,

Als Innenrohr wurde ein Rohr aus Siliziumcarbid mit einem Durchmesser von 25 cm verwendet. Anschließend an das Einstampfen wurde der erhaltene Grünling bei 300 C für 24 Stunden getrocknet» Dann wurde er mittels eines im Innenrohr eingebauten elektrischen Heizelementes auf 1000 C erhitzt. Es wurden zahlreiche Temperaturzyklen durchgeführt, d. h» das Verbundbauteil wurde auf Umgebungstemperatur abkühlen gelassen und dann erneut auf 1000 ⁰C aufgeheizt* Das Verbundbauteil besaß eine ausgezeichnete Lebensdauer, und die fest aufsitzende Isolierschicht zeigte keine Risse oder Abblätterungen_e Dies bedeutet, daß die die Isolierschicht bildende Fasermasse trotz hoher Festigkeit elastisch genug ist, um unterschiedliche Wärmedehnungen von Siliziumcarbid vom Innenrohr einerseits und der die Isolierschicht bildenden Fasermasse andererseits aufzufangen*

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

Beispiele 28 bis 33

Es wurde der in Beispiel 25 verwendete Ansatz hergestellt, zu 100 Gew.-Teilen dieses Ansatzes wurden die in der folgenden Tabelle IX aufgeführten Faserkörnungen in den angegebenen Mengen sowie weitere Wassermengen zugesetzt und für 2 Minuten im Mischer eingemischt. Im Beispiel 29, 31, 33 wurden jedoch abweichend vom Ansatz in Beispiel 26 7,5 Gew*- Teile Monoaluminiumphosphat eingesetzt, Mit diesen Massen konnten entsprechend der Arbeitsweise von Beispiel 26 Verbundbauteile mit ausgezeichneten Eigenschaften hergestellt werden.

Tabelle IX

Bsp.	28	29	30	31	32	33
Faserkörnung, Typ	^bl>	^bl>	^b2>	b₂)	^b3>	^b3>
Faserkörnung v, Bsp.	1	5	11	12	IS	19
Menge (Gew.-Teile)	50	200	40	300	20	400
Beispiel 34

Es wurde der in Beispiel 27 verwendete Ansatz hergestellt, dieser wurde in einer Plattenpresse unter einer Verdichtung um einen Volumenfaktor von 5,2 zu Platten mit einer Dicke von 3 mm verpreßt. Die Platten wurden 5 Stunden bei 120 ⁰C getrocknet. Aus diesen Platten wurden Stücke mit Steinmaßen (405 χ 135 mm) ausgeschnitten, und auf eine Seite von Schamottesteinen mit einem feuerfesten Kitt aufgekittet. Die erhaltenen Verbundbauteile besaßen auf diese Weise eine Dehnungsausgleichsschicht,

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Beispiele 35 bis 40

Es wurden die in der folgenden Tabelle X angegebenen Mengen (in Gewichtsteilen) an Faserkörnung/en der angegebenen Typen, die in den ebenfalls in der Tabelle X angegebenen Beispielen hergestellt worden waren, in einen Eirich-Mischer eingegeben, auf 100 Gew*-Teile aer Faserkörnung/bzw₃ des Gemisches aus Faserkörnungen wurden jeweils 5 Gew,-Teile einer 50 Gew*-%igen Monoaluniiniumphosphatlösung und 10 Gew,-Teile Wasser aufgegeben, dann wurden weitere 3 Minuten vermischt« Die erhaltenen Massen wurden ebenfalls um ein Innenrohr aus feuerfestem Material eingestampft, wobei Verbundbauteile mit ausgezeichneten Eigenschaften erhalten wurden.

Tabelle X

Bsp, 35 36 37 38 39 40

Faserkörnung, Typ b.)

v, Bsp« Faserkörnung, Typ b„)

v. Bsp, Faserkörnung, Typ b,)

v» Bsp»

Beim Aufbau der Gemische aus Faserkörnungen wurde ein Kornaufbau mit 3 mm Maximalkorn und einem Anteil unter 1 mm von etwa 30 Gew«-% eingehalten*

100	-	50	25	25
4		3	6	7
-	100	50	50	25
	12	12	13	14
-	-	-	25	50
			17	18

Claims

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18 237379 3 -»- Erfindunqsanspruch

1. Feuerfestes oder feuerbeständiges Verbundbauteil mit einem Formteil aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Werkstoff und einer Isolierschicht mit höherer Wärmedämmung bzw. einer Dehnungsausgleichsschicht, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierschicht bzw. Dehnungsausgleichsschicht mit dem Formteil fest verbunden ist und hergestellt ist aus:

a) 100 Gew»-Teilen keramischen Fasern, 2 bis 15 Gew,-Teilen Ton und/oder feinst zerteiltem Al₂O₃"und/oder feinst zerteiltem SiO_? und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-Teilen anderen Feuerfestzusätzen und 1 bis 8 Gew,-Teilen Phosphatbindemittel, berechnet als PpO₅₁ und gegebenenfalls einem'Zusatz an Plastifizierungsmittel, oder

b.) einer ersten Faserkörnung hergestellt durch Vermischen von 100 Gew,-Teilen keramischer Fasern, 2 bis 15 Gew.-Teilen Ton und/oder feinst zerteiltem AIpO₃ und/oder feinst zerteiltem SiO_ und/oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gevv.-Teilen anderer Feuerfestzusätze, 1 bis 8 Gew.-Teilen Phosphatbindemittel, berechnet als ^p ₂°5» gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmittel mit 2 bis 100 Gew,-Tei-

AP C 04 B/237 379/3 60 419 18

len Wasser,. Verdichten dieser erhaltenen Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3, Trocknen und/oder Wärmebehandeln bei 250 C bis 600 C und/ oder Brennen bei höheren Temperaturen des erhaltenen Produkts und anschließendes Zerkleinern hiervon bis auf die gewünschte Körnung, einer zweiten Faserkörnung hergestellt durch Vermischen von 100 Gew#-Teilen keramischen Fasern mit 10 bis 40 Gew_e-Teilen Wasser, Zugabe und Einmischen von 5 bis 20 Gevv.-Teilen Ton und/oder feinst' zerteiltem Al₂O₃ und/oder feinst zerteiltem SiOp und/ oder Aluminiumhydroxiden und/oder feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid sowie O bis 10 Gew«-Teilen festem organischem Bindemittel, Aufgeben und Einmischen von 0,5 bis 4 Gew,-Teilen organischem Bindemittel in Lösung sowie 1 bis 8 Gew,*· Teilen eines Phosphatbindemittels, berechnet als P₂O₅, Trocknen des erhaltenen Produkts und Zerkleinern auf die gewünschte Körnung,

oder einem Gemisch aus einer der Faserkörnungen b-) und/ oder bp) mit einer dritten Faserkörnung b-,) hergestellt durch Vermischen von 100 Gew,-Teilen keramischen Fasern mit 2 bis 15 Gew,-Teilen Ton und/ oder feinst zerteiltem AIpO, und/oder feinst zer teiltem SiO und/oder Aluminiumhydroxiden und/der feinst zerteilter Magnesia und/oder feinst zerteiltem Titandioxid und/oder feinst zerteiltem Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew^-Teilen anderer Feuerfestzusätze, 1 bis 10 Gew,-Teilen organischem Bindemittel, berechnet in fester Form, und 5 bis 100 GeWe-Teilen Wasser, Verdichten der erhaltenen

?373 7

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- 34 -

Mischung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3, Trocknen des Produkts und Zerkleinern auf die gewünschte Körnung, oder

c) aus einer Mischung von a) und einer oder mehreren der Faserkörnungen b.) , b„) und b.,),

2. Verbundbauteil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es in der Isolierschicht als Tonbestandteil Bentonit ent-' hält*

3· Verbundbauteil nach Punkt l_r gekennzeichnet dadurch, daß es in der Isolierschicht als weiteren Feuerfestzusatz
Porzellanmehl, Schamotte oder Hohlkugelkorund enthält»

4· Verbundbauteil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierschicht als Phosphatbindemittel Natriumpolyphosphat enthält.

5, Verbundbauteil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Isolierschicht als Phosphatbindemittel Monoaluminiumphosphat enthält,

6» Verbundbauteil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es in der Isolierschicht als Plastifizierungsmittel oder organisches Bindemittel Methylcellulose enthält,

7. Verbundbauteil nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es als organisches Bindemittel Melasse oder Sulfitablauge enthält» .

8. Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß es als keramische Fasern auf-

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Ό 0 - 35 -

geschlossene keramische Fasern enthalt,

9, Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß es ein rohrfcrmiger Körper mit außenliegender Isolierschicht ist.

10» Verbundbauteil nach einem der vorhergehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß in der Isolierschicht Hohlräume, insbesondere Leitungswege, oder Hohlräume zur Aufnahme von Leitungen oder Verstärkungen vorhanden sind.

11* Verfahren zur Herstellung eines Verbund'oauteils nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

a) 100 Gew»-Teile keramische Fasern, 2 bis 15 Gew,-Teile Ton und/oder feinst zerteiltes Al₂O₃ und/oder feinst zerteiltes SiO₂ und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid, gegebenenfalls bis zu 10 Gew„-Teile andere Feuerfestzusätze, 1 bis 8 Gew*-Teile Phosphatbindemittel, be-

'rechnet als P₂^S* gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmittel, mit 2 bis 25 Gew.-Teilen Wasser in einem Mischer gründlich vermischt werden,

b) die in Stufe a) erhaltene Mischung auf wenigstens eine Seite eines Formteils aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Werkstoff unter Verdichtung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 aufgepreßt wird, und

c) der in Stufe b) erhaltene Grünling des Verbundbauteils getrocknet und/oder bei Temperaturen von 25o bis 600 C getempert und/oder bei Temperaturen von 600

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^ «# - 36 bis 1600 ⁰C gebrannt wird.

12. Verfahren nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß in Stufe a) nach Herstellung der Mischung noch eine Faserkörnung mit den im Punkt 1 angegebenen Zusammensetzungen b-i)» b_o) oder b-,) oder ein Gemisch hiervon kurz eingemischt wird, wobei dann die Verdichtung in der Stufe b) um einen Volumenfaktor von wenigstens 1,5 erfolgt.

13. Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils nach
Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß eine Faserkörnung mit der in Punkt 1 angegebenen Zusammensetzung b.) oder bp) oder ein Gemisch hiervon oder eine Mischung der in Punkt 1 genannten Faserkörnung b-,) mit einer Faserkörnung b₁) oder b₂) oder einem Gemisch hiervon mit VVasser gegebenenfalls unter weiterem Zusatz von Phosphatbindemittel oder organischem Bindemittel, mit Wasser zu einer preßfähigen Masse angesetzt wird, daß diese Masse auf
wenigstens eine Seite eines Formteils aus beliebigem
feuerfestem oder feuerbeständigem Material aufgepreßt
wird und der erhaltene Grünling des Verbundbauteils getrocknet und/oder bei Temperaturen von 250 bis 600 ⁰C
getempert und/oder bei Temperaturen von 600 bis 1600 ⁰C gebrannt wird,

14« Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils nach

Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß

a) 100 Gew.-Teile keramische Fasern, 2 bis 15 Gew»-Teile Ton und/oder feinst zerteiltes A1„O„ und/oder feinst, zerteiltes SiO₂ und/oder Aluminiumhydroxide und/oder feinst zerteilte Magnesia und/oder feinst zerteiltes Titandioxid und/oder feinst zerteiltes Chromoxid,

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gegebenenfalls bis zu 10 Gew.-Teile andere Feuerfestzusätze ₃ 1 bis 8 Gew.-Teile Phosphatbindemittel, gegebenenfalls unter Zusatz von Plastifizierungsmittel ₃ mit 2 bis 25 Gew.-Teilen Wasser in einem Mischer gründlich vermischt werden, gegebenenfalls noch eine Faserkörnung der in Punkt 1 angegebenen Zusammensetzung b.) , b_o) oder D₃) oder ein Gemisch hiervon kurz eingemischt wird,

b) die in Stufe a) erhaltene Mischung zu einem dem Formteil aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Material komplementären Isolierschicht- bzw« Dehnungsausgleichsschicht-Formteil unter Verdichtung um einen Volumenfaktor von wenigstens 3 bei Verwendung der Mischung ohne Faserkörnung/en oder von wenigstens 1,5 bei Verwendung von eine Faserkörnung oder Faserkörnungen enthaltenden Mischung formgepreSt wird,

c) der in Stufe b) erhaltene Grünling des Isolierschichtbzw« Dehnungsausgleichsschicht-Formteils getrocknet und/oder bei Temperaturen von 250 bis 500 °C getempert und/oder bei Temperaturen von 600 bis 1600 C gebrannt wird, und

d) das in Stufe c) erhaltene Isolierschicht- bzw» Dehnungsausgleichsschicht-Formteil mit dem Formteil aus beliebigem feuerfestem oder feuerbeständigem Material durch Aufkleben oder Aufkitten verbunden wird,

15, Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteiles nach Punkt 11 bis 14, gekennzeichnet dadurch _t daß das als keramische Fasern bei der Herstellung der Mischung oder in der'Faserkörnung aufgeschlossene Fasern verwendet werden.

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373 79

- 38 -

16* Verfahren zur Herstellung eines Verbundbauteils nach

einem der Punkte 12, 14 oder 15, gekennzeichnet dadurch, daß auf 100 Gew.-Teile der Mischung bis zu 100 Gew,-Teile einer der Faserkörnungen b.), b_o) oder fc>₃) oder ein Gemisch hiervon zugesetzt werden«,