DE2513475A1

DE2513475A1 - Waermeisolierendes beschichtungsmaterial

Info

Publication number: DE2513475A1
Application number: DE19752513475
Authority: DE
Inventors: Keiichi Koike; Tohimi Sasaki
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-10-02
Also published as: US4037015A; DE2513475B2

Description

Wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial

Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial zur Anwendung beim Schutz von Maschinen oder Maschinenteilen vor hohen Temperaturen in reduzierender oder oxidierender Atmosphäre, zur Innenauskleidung von Heizöfen, zur Verhinderung teilweise erfolgender Erwärmung von Materialtei wie beispielsweise Stahl oder zur Verlangsamung der Abkühlrate eines Materials bei Wärmebehandlung.

Wärmeisolierende Materialien, die in reduzierender oder oxidierender Atmosphäre verwendbar sind, wurden bisher auf Substrate aufgebracht durch mechanisches Fixieren von Asbestfasern, Glasfasern oder Geweben daraus, durch Ankleben bzw. Zusammenkleben mit einem Bindemittel oder durch Anwenden eines Gemischs aus Asbest oder leichten hitzebeständigen Partikeln mit Ton, feuerfestem zement oder anorganischen Bindermaterialien auf die Substrate hergestellt.

8l-(A?54-02)-SFBk

SG984O/Q01S

Derartige Verfahren zum Aufbringen isolierender Beschichtungen nach dem Stand der Technik erfordern nicht nur große Erfahrung und Geschick sowie einen beträchtlichen Zeitaufwand beim Aufbringen des Isoliermaterials auf Substrate wie beispielsweise Stahl, sondern weisen ferner die Nachteile auf, daß sich das Material beim Erhitzen, Abkühlen oder bei mechanischer Beanspruchung wie Stößen von den Substraten aufgrund schwacher Adhäsion des Materials gegenüber der Metalloberfläche der Substrate ablöst bzw. abblättert.

Als Ursache für das Ablösen des Isolationsmaterials wird angenommen, daß die Adhäsion zwischen dem Wärmeisoliermaterial und Metalloberflächen nicht stark ist, die Festigkeit von Wärmeisoliermaterialien aufgrund der schwachen Bindungskräfte dieser Materialien per se nicht hoch ist, sowie ferner, daß Oxide auf Metalloberflächen in reduzierender Atmosphäre reduziert werden bzw., daß in oxidierender Atmosphäre Oxide auf den Metalloberflächen gebildet werden.

Es wird ferner angenommen, daß bei Verwendung eines Bindermaterials mit niedrigem Schmelzpunkt dieses gesintert wird bzw. eine Art Glasurüberzug bildet, um das Ablösen der Isolierschicht zu verhindern; das geschmolzene Bindermaterial dringt jedoch in einem solchen Fall in die Aggregate ein bzw. reagiert mit den Aggregaten, so daß das gesamte wärmeisolierende Material gesintert bzw. glasiert wird, wodurch seine Porosität herabgesetzt und der Isoliereffekt verringert wird. In oxidierender Atmosphäre diffundieren die resultierenden Oxide in das Bindermaterial, wodurch die Bindungsfestigkeit des Binders verringert wird und die resultierenden Beschichtungen geringe Festigkeit aufweisen bzw. schlecht

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haften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wärmeisolierendes Isoliermaterial anzugeben, das nicht nur leicht auf Metalloberflächen wie Eisen- oder Stahlflächen aufgebracht bzw. aufgeklebt werden kann, sondern ebenso bei hohen Temperaturen in Gegenwart einer reduzierenden oder oxidierenden Atmosphäre nicht denaturiert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial gelöst, das durch Erzeugen von Aggregaten mit kieselsäurehaltigen anorganischen hitzebeständigen Fasern, kieselsäurehaltigen porösen hitzebeständigen Materialien und kieselsäurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien und Zusetzen eines Alkalisilikat-Binders und Wasser zu den Aggregaten hergestellt wird. Das erfindungsgemäße wärmeisolierende Material kann leicht auf die Oberflächen von Metallen wie Eisen oder Stahl aufgebracht oder aufgeklebt werden und wird bei hohen Temperaturen in Gegenwart reduzierender wie auch oxidierender Atmosphäre weder denaturiert noch abgelöst. Das poröse Material kann durch ein Hohlmaterial ersetzt werden. Des weiteren ist ein Phosphatbinder anstelle des Alkalisilikat-Binders je nach der Art der Atmosphäre verwendbar. Durch Zumischen eines fein verteilten Metalls zu den Aggregaten kann die Wirkung der Beschichtung weiter verbessert werden.

Von den Erfindern wurden umfangreiche experimentelle Untersuchungen mit der Zielsetzung durchgeführt, wie eine Sinterung bzw. Glasierung des wärmeisolierenden Beschichtungsmaterials verhindert werden kann; von den Erfindern wurde dabei festgestellt, daß durch Erzeugen

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von Aggregaten mit kieselsäurehaltigen (SiCU-haltigen) anorganischen hitzebeständigen Fasern, kieselsäurehaltigen teilchenförmigen und porösen hitzebeständigen Materialien oder Hohlmaterialien sowie kieselsäurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien und Zusetzen eines Natriumsilikat-Binders wie etwa eines Gemischs aus Natriummetasilikat (Na₂O-SiO₂) und Natriumdisilikat (Na₃O.2SiO₂) zu den Aggregaten ein wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial hergestellt werden kann, das leicht auf Substrate angewandt werden kann, sich auch beim Erhitzen auf hohe Temperaturen in Gegenwart einer reduzierenden Atmosphäre nicht ablöst und auch nicht unter Verringerung der Isoliereigenschaften gänzlich gesintert bzw. vitrifiziert wird.

Es wurde ferner festgestellt, daß ein wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial mit guten Isoliereigenschaften durch Verwendung eines Phosphatbinders aus einem wasserlöslichen Salz von verbindungen der allgemeinen Formel Μ,ΡΟ^, M₂HPO₂^ oder MH₂PO₂^ hergestellt werden kann, das ebenfalls leicht auf ein Substrat aufgebracht werden kann und sich auch beim Erhitzen auf hohe Temperaturen in Gegenwart einer oxidierenden Atmosphäre nicht ablöst und auch keine Volum- oder Strukturveränderung bzw. Denaturierung zeigt; anstelle des zuvor erwähnten Natriumsilikat-Binders sind dabei beispielsweise Natriumphosphat (Na^PO₂,), Dinatriumhydrogenphosphat (Na₂HPO₂,) oder Dikaliumhydrogenphosphat (KpHPO^) verwendbar.

Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials wird im folgenden näher erläutert.

Zunächst wird ein wärmeisolierendes Beschichtungs-

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-D-

material erläutert, das in einer reduzierenden Atmosphäre verwendbar ist.

Im allgemeinen bringen anorganische hitzebeständige Fasern nicht nur eine Erhöhung der physikalischen Festigkeit eines wärmeisolierenden Beschichtungsmaterials mit sich, sondern bilden auch Poren bzw. leere Stellen im Material zur Verbesserung der Isolation. Die erfindungsgemäß verwendeten kieselsäurehaltigen (SiO_?-haltigen) anorganischen hitzebeständigen Fasern, beispielsweise SiOp-Aluminiumoxid-Fasern, bilden entsprechend eine feste Beschichtung, da ein Teil des SiO_n in den Fasern an einen Binder aus Natriumsilikat gebunden ist. Mit steigendem Al_?0 ⁷SiO -Verhältnis in den hitzebeständigen Fasern steigt die Hitzebeständigkeit an, die Bindung mit dem Binder wird jedoch schwächer. Aus diesem Grund ist je nach der verwendeten Temperatur ein geeignetes Al₀O ⁷SiO₂-Verhältnis auszuwählen. Hitzebeständige Fasern mit einem AIpCu ⁷SiO₂-Verhältnis von 1 halten die hohe Temperatur von 1200 ° C aus.

Poröse hitzebeständige Materialien oder Hohlmaterialien mit darin enthaltenen sphärischen Hohlräumen erzeugen leere Stellen im wärraeisolierenden Beschichtungsmaterial, so daß dieses leicht wird und zugleich bemerkenswert verbesserte Isolationseigenschaften aufweist. Das Mischen von wärmebeständigen Materialien mit relativ kleiner Partikelgroße (0,2 - 1*0 mm) mit anorganischen hitzebeständigen Fasern verhindert ferner, daß die Fasern aneinandergebunden werden und verbessert- <üe Flüssigkeit des BesehichtttngsEtaterials.

Wenn hohle, SlO^-nalt-ige hitzebe_stä^n<:iiS^e Materialien wie aufgeblähte Silikat-, Aluminiumoxid- oder Silikat-

Aluminiumoxid-Kugeln oder Aschsandkugeln (valeanic ash sand balloons) verwendet werden, wird ein Teil des SiO_p in diesen Materialien an den Binder unter Bildung einer brauchbaren Beschichtung gebunden, und die hohlen hitzebeständigen Materialien können in Abhängigkeit von der verwendeten Temperatur in der gleichen Weise wie bei Verwendung hitzebeständiger Fasern verschiedene AIpO^ ⁷SiOp-Verhältnisse aufweisen.

Pulverförmige hitzebeständige Materialien bedecken die Metalloberfläche eines Substrats und füllen die Zwischenräume zwischen den hitzebeständigen Fasern und den porösen hitzebeständigen Materialien aus und vergrößern so die Festigkeit der Adhäsion zwischen der resultierenden Beschichtung und dem Substrat sowie die Festigkeit der Beschichtung selbst. Als SiOp-haltiges pulverförmiges hitzebeständiges Material können so etwa SiO₂-PuIver, geschmolzenes bzw. gesintertes SiOp-Pulver, Zirkonpulver oder -Alp Ow-Ton verwendet werden, wobei ein Teil des

im pulverförmiger hitzebeständigen Material unter Bildung einer festen Beschichtung an den Binder gebunden ist.

Der Alkalisilikat-Binder kann aus Natriumsilikaten mit verschiedenen Ma_?O⁷SiOp-Verhältnissen bestehen. Es können so beispielsweise 2 Na₂O-SiO₂, Na₂O-SiO und Map®-2 SiOp herangezogen werden, wobei das genannte verhältnis in der angegebenen Reihenfolge abnimmt. Der Schmelzpunkt von Ka₂O-SiO₂ beträgt ΙΟδΟ °G. Der Schmelzpunkt dies Eutektikums (Ka₂O* 2SiOp + SiO ) beträgt 78Ο ⁰C. Ein. Silikat mit einem geeigneten Schmelzpunkt kann infolgedessen aus zahlreichen Alkalimetallsilikaten ausgewüMt werden. Da die Aggregate des wärmeisolierenden BescMchtungsrrraterläls SiOp enthalten, treten sie teil-

weise bei steigender Temperatur mit dem Binder unter Bildung niedrigschmelzender Verbindungen in Reaktion. Aus diesem Grund wird ein Natriumsilikat mit einem niedrigen Na₂0/Si0₂-verhältnis als Binder gewählt. Der erfindungsgemäß verwendete Binder enthält im allgemeinen hauptsächlich Natriummetasilikat (Na₂O-SiO₂), das, je nach der verwendeten Temperatur, mit Natriumdisilikat (Na₂O-2SiO₂) gemischt sein kann. Natriumsilikat wird mit ansteigender Temperatur flüssig; bei Abnahme der Temperatur verfestigt es sich im glasartigen Zustand und haftet an der Metalloberfläche. Die resultierende Beschichtung zeigt infolgedessen keine Tendenz zur Ablösung von der Oberfläche beim Erhitzen oder Abkühlen.

Das in den erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien enthaltene Na₂O ist bis zu einer Temperatur von 1050 ⁰C in reduzierender Atmosphäre , (einschließlich H₃ oder CO) stabil. Auf der anderen Seite ist SiO₂ bei einer Temperatur bis zu I26O ⁰C in reduzierender Atmosphäre stabil. Des weiteren können den Aggregaten des wärmeisolierenden BeSchichtungsmaterials zur Steigerung des Beschichtungseffekts oder zur vollständigen Abschirmung der Metalloberfläche von der Atmosphäre Substanzen in kleinen Mengen zugesetzt werden, die mit einer reduzierenden Atmosphäre nicht reagieren, beispielsweise Oxide wie ZrO₂, MgO oder Al₂O, oder fein verteilte Metalle wie Cr, Ti, Zr, Cu, Ag oder Au.

Im folgenden wird ein wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial erläutert, das in einer oxidierenden Atmosphäre verwendbar ist.

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Anorganische hitzebeständige Fasern und poröse oder hohle hitzebeständige Materialien verhalten sich in einer oxidierenden Atmosphäre in gleicher Weise wie oben erwähnt.

Als verwendbare pulverformige hitzebeständige Materialien kommen die bereits oben erwähnten Materialien in Frage. Zusätzlich können Titanoxid (TiO₂) oder Zinkoxid (ZnO) zu einer noäi2uverlfes^en Verhinderung der Oxidation der Metalloberfläche des Substrats verwendet werden.

Durch den Phosphatbinder werden die Aggregate fest an die Oberfläche eines Metalls wie Eisen oder Stahl gebunden; der Binder reagiert ferner mit der Oberfläche unter Bildung einer Phosphatverbindung wie Eisenphosphat, so daß die Oberfläche vor Oxidation geschützt ist und zugleich eine feste Verbindung zwischen Oberfläche und Beschichtung erzielt wird.

Als Phosphatbinder wird erfindungsgemäß ein Alkalimetallphosphat verwendet, das eine Viskosität besitzt, wenn es im Wasser gelöst ist. Trinatriumphosphat ist besonders geeignet, da es bei erhöhten Temperaturen (Schmelzpunkt 1340 ⁰C) stabil und bei Normaltemperatür weniger hygroskopisch ist.

Wie bereits erwähnt, sind Al₃O₅,, SiO₂ sowie Na₃O und PpOp. (vom Phosphat) unter oxidierender Atmosphäre stabil^ wodurch das erfindungsgemäße wärmeisolierende BeSchichtungsmaterial bei Temperaturen über 1000 ⁰C
(kurzzeitig 1200 ⁰C) stabil ist.

Wenn in die Aggregate im wärmeisolierenden Beschichtungsmaterial kleine Mengen fein verteilter Metalle wie

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Al, Cu, Ag, Au oder Cr eingebracht sind, kann dadurch der Beschichtungseffekt gesteigert und die Metalloberfläche zugleich vollständig von einer oxidierenden Atmosphäre getrennt werden.

Das erfindungsgemäße wärmeisolierende Beschichtungsmaterial wird entsprechend durch Mischen von Aggregaten mit kieselsäurehaltigen anorganischen hitzebeständigen Fasern, kieselsäurehaltigen porösen hitzebeständigen Materialien und kieselsäurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien mit einem Alkalisilikat-Binder und Wasser erzeugt. Der Alkalisilikat-Binder kann dabei, je nach der Natur der verwendeten Atmosphäre, durch einen Phosphatbinder ersetzt sein; in die Aggregate können ferner fein verteilte Metalle eingebracht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel I

Es wurden wärmeisolierende Beschichtungsmaterialien hergestellt, die in reduzierender Atmosphäre verwendet wurden; die Zusammensetzungen sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Die Materialien wurden jeweils in einer Dicke von 2 - 5 mm auf Teststücke (aus S20C und SNC22) von 60 mm AuSendurchmesser und 10 mm Dicke aufgebracht und bei 200 ⁰C 1 h getrocknet. Die beschichteten Teststücke wurden anschließend 48 h in einen Ofen mit reduzierender Atmosphäre (BU oder CO) gebracht. Die Teststücke wurden bei 870 ⁰C in öl abgeschreckt. Die Bindungs-

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festigkeit, mechanische Festigkeit sowie Veränderungen in der Beschaffenheit, den Eigenschaften und der Wärmeleitfähigkeit der Beschichtungsmaterialxen wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

In den Tabellen 1 und 2 sind die Teststücke Nr. 1 mit den erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien beschichtetj die Teststücke Nr. 15 - 22 sind dagegen mjt wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien nach dem Stand der Technik beschichtet.

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TABELIE

Nr.	SiO^ Fasi	Fasern	Zusammensetzung {%)	1.5	Pulverförmi ges hitzebe ständiges Material	Pulver fb'r- miges- Me tall .	Binder	10	Wasser
1	11	-Al₂O- rn ^	Poröse oder hohle Mate rialien	10	SiO₂ 80	-	Na₂SiO	10	in g/100, g der Zusammen setzung
2	U	1.5 .	SiO₂-Al₂ Kugeln	15	75	-	11	10	150
3	ti	10	M	10	" 70	-	Na₂SiO₃	5	150
k	Il	15 ■	11	10	¹¹ 60	-	!Al₁O₂	10	200
5	Il	10	M	10	" 60	Cr 10	Na₂SiO,	10	200
6	Ii	10	It		" 60	Ti 10	Il	10	1!
. 7		ίο ■ ■	Il	" 60	Zr 10	ti		Il
			:^; « , .				π

- Forts.-

	O	J^	J^	O	O	O	O	Un	VD VO	I
O				H	UN	rH	O	CV
O					OJ		rH		ro	ω
OJ									o J-	-P
									•H O	O
		O	O					j;	CO P-,	fa
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I fc					j;		M
OJ(U
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•Η Cd	O	H
co fa	H	rH	oo	UN
OO			iH	rH

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18	Asbest 66.	7 .	-	SiO₂	33-3	-	kolloidales Al_?0^	250	I	-
19	" 66.	7	-	I!	33-3	-	kolloidales SiO₂	250		-
20	Glasfasern 60		-	II	30	-	Na₂SiO₃	10		100
21	Asbest ItO		Diatomeenerae 10	Il	25	-	II	25		11
22	-		it 25	ti	50	-	Il	25	Il

-H-TABELUE 2

Nr.	Bindungs- festigkelt (kg/cm²)	Festigkeit des wärmeiso- lierenden Ma terials^^	Veränderung der Eigen schaften' ,beim Erhitzen	Wärmeleit fähigkeit (Kcal/rnh°C)
1	23.5	35	unverändert.	0.172
2	20	30	Il	0.11+5
3	ι·+. 5	22	ti	0.105
If	11.6	18	Il	0.097
VJl	15.0	23	tt	0.121
6	16.5	2k	Il	0.115
7	12.0	19	...	0.111
.8	13.0	20	tt	0.125
9	18.0	25	ti	0.118
10	16.5	*2k. 5-*	ti	. 0.107
11	15.5	23.5	Il	0.100
12	16.0	2k. 0	Il	0.102
13	11.0	17.5	Il	0.115
lh	13.0	20.5	Il	0.110
15	1.0	3.0	abgelöst (brüchig	0.139
16	1.0	2.0	Il	0.130
17	1.0	2.5	Il	0.132
18	1.0	3.0	It	0.130
19	1.-0	if.2	It	0.129
20	- 20	32	geschmolzen	0.5
21	1.0	20	Il	0.32
22	1.0	15	ir	•0.25

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Wie in Tabelle 2 angegeben, wurde festgestellt, daß der größte Teil der Besehichtungsmaterialien nach dem Stand der Technik eine sehr niedrige Bindungs-

festigkeit von 1,0 kg kg/cm besaß und sich bei der Exposition in einer reduzierenden Atmosphäre bei 950 ⁰C von den Teststücken ablöste bzw. zu einem gesinterten Zustand geschmolzen wurde.

Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Besehichtungsmaterialien sämtlich eine sehr hohe Bindungsfestigkeit von 11 kg/cm oder darüber besaßen und auch bei der Exposition in einer reduzierenden Atmosphäre bei 950 ⁰C weder Ablösung noch Schmelzen oder Brüchigkeit zeigten. Die Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Besehichtungsmaterialien ändert sich darüber hinaus mit dem Mengenverhältnis von Pasern und zugesetzten porösen bzw. hohlen Materialien. Die Abkühlgeschwindigkeit von Teststücken, die mit einem Beschichtungsmaterial mit 7,5 % Fasern und 7,5 % porösen Materialien beschichtet worden waren, betrug beim Abschrecken im Vergleich zu Teststücken ohne darauf aufgebrachtes Beschichtungsmaterial 1/4 oder weniger. Der Wärmeisolationseffekt des erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterials ist entsprechend ausgezeichnet.

Beispiel II

150 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen eines Gemischs aus 7,5 Teilen SiO₂-PuIver, 7,5 Teilen Si0₂-Alp0---Fasern, 7,5 Teilen SiOg-AlgO^-Kugeln (poröses Material) und 10 Tellen Natriummetasilikat zugegeben. Das entstehende Gemisch wurde auf die Innenflächen eines Ofens mit reduzierender

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Atmosphäre gesprüht. Die erhaltene Auskleidung war leicht und besaß ein gutes Adhäsionsvermögen. Sie wies eine hohe Bindungsfestigkeit nach dem Trocknen auf und konnte entsprechend ohne weitere mechanische Maßnahmen wie Aufrauhung der Oberfläche o.dgl. an der Stahlwandung des Ofens fixiert werden. Die Beschichtung löste sich auch bei wiederholtem Erhitzen auf 1000 ⁰C nicht von der Wandung ab und besaß zufriedenstellende Wärmeisolationswirkung.

Beispiel III:

Es wurden wärmeisoilerende Beschichtungsmaterialien mit verschiedenen Zusammensetzungen hergestellt, die in einer oxidierenden Atmosphäre verwendet wurden; die Zusammensetzungen sind in der nachstehenden Tabelle 3 angegeben. Die Materialien wurden in einer Dicke von 2 - 5 mm auf Teststücke (aus S20C) von 60 mm Außendurchmesser und 10 mm Dicke aufgebracht und 1 h bei 200 ⁰C getrocknet. Die beschichteten Teststücke wurden anschließend 5 h bei 1000 ⁰C in einen Ofen mit oxidierender Atmosphäre eingebracht und darauf auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Teststücke wurden bei 87O ⁰C in Öl abgeschreckt. Die Bindungsfestigkeit, mechanische Festigkeit, Veränderungen der Eigenschaften sowie die Wärmeleitfähigkeit der Beschichtungsmaterialien wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 4 aufgeführt.

In den Tabellen 3 und 4 sind die Teststücke Nr. 1 mit den erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien beschichtet; die Teststücke Nr.I5 - 22 sind mit wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien nach dem Stand der Technik beschichtet.

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TABELI£

cn ο co co

I	Nr.	Fasern	1.5	Poröses hohles terial	oder Ma-	Zu s amme ns e t zung	(*)	Binder	10	Wasser in
1	SiO₀-A Fasern	10	SiO₂-Al₂ Kugeln	%		Pulver förmiges Metall	Na₃PO₁₊	10	g/100 g der Zusammensetzung
2	It	15	ti	7.5		-	11	10	150
3	«	10	It	10		-	ti	10	150
	It	10	ti	15		-	It	10	200
5	It	10	Il	10		-	Il	10	200
6	11		11	10		Al 10	Il	10	II
7	11		It	10		Cr 10	Il		II
					Ti 10		Il

	Pulverför miges hitze beständiges Material
SiO₂ 80
15
" 70
" 60
" 60
" 60
" 60

- Forts- -

crt

G> GO

G>

OO

cn

8	SiO₂-Al₂( Fasern	10	Kugeln	10	Il	60	Zr	10	-	Na₃PO₁₊	10	200
9	η	10	Ii	10	11	60	Cu	10	-	It	10	11
10	Il	10	Il	10	S1O2 ZnO₂	60	Ag Au	5 1	-	Il	10	11
11	Il	15	11	10	SiO₂ TiO₂	30 30		-	Il	10	11
12	11	10	It	10	SiO₂ ZrO₂	30 30		-	-	10	It
13	■ Il	10	Il	15	SiO₂ Al₂O₃	30 30		-	11	10	250
1»	ti	15	Il	10	SiO₂ TiO₂	3D 30		-	It	10	II
15	Asbest	35			SiO₂	35 18			Na₂SiO₃ ·	10	100
16	II	50	-	S	TiO₂	25		Il	10	11
17	Ii	50	-			25		11	10	Il

CD I

_ Forts. -

ro cn

co

cn

cn ο co co

ο ca

cn

18	Asbest 66.7	...	-	SiO₂	33-	3	-	kolloidales Al₂O 250	10	-
19	¹¹ 66.7	-	ti	33.	3	-	kolloidales-,. SiO₂ 250	25	-
20	Glasfasern 60	Diatomeenerde 10	It	30			Na₂SiO	25	100
21	Asbest 1+0 .	Il 25	ti	25		-	Na₃PO^	tt
22	-	ti	50		-	It	It

vO ι

cn co

-J cn

TABELLE 4

Nr.	Bindungs- festigkelt (kg/cm2)	Festigkeit des wärmeisolie renden MaiÄdals (kg/cm2)	Veränderung der Eigen schaften beim Erhitzen	Wärmeleit fähigkeit (Kca.l/mh°C)
1	2^.0	ho	unverändert	0.173
2	21	33	Il	0. 1^6
3	15.0	2h	M	0.107
if	12.0	20	Il	0.097
5	Ik. 5	25	M	0.120
6	16.0	23	Il	0.123
7	11.0	17	Il	0.119
8	12.8	21	Il	0.120 .
9	18.5	2^₊	Il	0.130
10	17.3	26.5	Il	O.I32 ·
11	15.0	2*+. 5	It	0.100
12	11+. 0	25.0	Il	O.IO7
13	12.0	17.5	Il	O.II6
11+	12.5	20.5	It	0.125
15	1.0	5.0	abgelöst (.brtlofcto .	0.137
16	1.0	2.8	Il	O.I3I
17	1.0	3.7	Il	O.I3O
18	1.0	3.2	Il	■ 0.135
19	1.0	*h.7*	Il	0.137
20	• 20	30	geschmolzen	0Λ6
•21	1.0	22.5	Il	O.3O
22	1.0	17	Il	. 0.26

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V/ie aus der Tabelle 4 hervorgeht, besitzt der größte Teil der Beschichtungsmaterialien nach dem Stand der Technik eine sehr niedrige Bindungsfestigkeit von 1,0 kg/cm und löst sich bei der Exposition in einer oxidierenden Atmosphäre bei lOOO ⁰C von den Teststücken ab bzw. schmilzt zu einem glasartigen bzw. gesinterten Zustand.

Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Materialien sämtlich eine sehr hohe Bindungsfestigkeit von 11 kg ⁷Cm aufweisen und bei der Exposition in einer oxidierenden Atmosphäre bei 1000 °C weder Ablösung noch Schmelzen oder Sprödigkeit zeigen. Die Wärmeleitfähigkeit des Beschichtungsmaterials hängt darüber hinaus von den Mengenverhältnissen von zugesetzten Fasern und porösen bzw. hohlen Materialien ab. Die Abkühlgeschwindigkeit eines BeSchichtungsmaterials mit 7,5 % Pasern und 7,5 % porösen Materialien beim Abschrecken beträgt im Vergleich zu der Abkühlgeschwindigkeit von Teststücken ohne darauf aufgebrachtes Beschiehtungsmaterial lA oder weniger. Das erfindungsgemäße Beschichtung smaterial weist infolgedessen eine ausgezeichnete wärmeisolier wirkung auf.

Beispiel IV

250 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen eines Gemischs aus 65 Teilen SiOp-Pulver, 10 Teilen Si0_o-Alp0^-Fasern, 10 Teilen SiO -AlgO -Kugeln (poröses Material), 5 Teilen Titanoxid und 10 Teilen Natriumtriphosphat zugegeben. Das entstehende Gemisch wurde auf die Innenflächen eines Ofens mit oxidierender Atmosphäre gesprüht. Die so erhaltene Auskleidung war leicht und besaß gutes Adhäsionsvermögen. Sie zeigte nach dem Trocknen eine hohe Bindungs-

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festigkeit und konnte entsprechend ohne irgendwelche weiteren mechanischen Maßnahmen auf der Stahlwandung des Ofens fixiert werden. Sie wurde ferner auch beim wiederholten Erhitzen auf 1000 ⁰C nicht abgelöst und besaß zufriedenstellende Wärmeisolationswirkung.

Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße wärmeisolierende BeSchichtungsmaterial leicht auf Metalloberflächen aufgebracht werden, weist nach kurzem Trocknen hohe Festigkeit und hohe wärmeisolation auf und ist bei Temperaturen bis zu 1000 ⁰C (kurzzeitig sogar 1200 °C) in oxidierender Atmosphäre beständig. Hinzu kommt, daß das erfindungsgemäße wärmeisolierende BeSchichtungsmaterial leichter als die bisherigen, dem Stand der Technik entsprechenden Wärmeisolationsmaterialien aufgebracht werden kann. Die Anwendungszeit kann entsprechend verkürzt werden. Da das erfindungsgemäße wärmeisolierende Beschichtungsmaterial ferner eine hohe thermische und mechanische Festigkeit aufweist, ist die Lebensdauer des Materials entsprechend höher.

Da das erfindungsgemäße wärmeisol-ierende Beschichtungsmaterial ferner leicht ist und ein hohes Adhäsionsvermögen aufweist, kann es außerordentlich vielseitig eingesetzt werden. Das erfindungsgemäße Material ist ferner im Gegegensatz zu Isoliermaterialien nach dem Stand der Technik in oxidierender Atmosphäre beständig. Die verwendung des erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Beschichtungsmaterials als Ofenauskleidungsmaterial bringt ferner die Vorteile mit sich, daß das Gewicht derartiger öfen bedeutend verringert wird und zugleich Trage- bzw. Halteeinrichtungen für die Auskleidung in wesentlich geringerem Ausmaße vorgesehen werden müssen oder gänzlich entfallen können.

S09840/081S

Claims

Patentansprüche

(l.^; Wurmeisolierendes Beschiehtungsmaterial, gekennzeichnet durch Aggregate mit kieselsäurehaltigen anorganischen hitzebeständigen Fasern, kieselsäurehaltigen porösen hitzebeständigen Materialien und kieselsäurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien, ein als Binder zugesetztes Alkalimetallsilikat und zugesetztes Wasser.
2. Wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial, gekennzeichnet durch Aggregate mit kieselsäurehaltigen anorganischen hitzebeständigen Pasern, kieselsäurehaltigen hohlen hitzebeständigen Materialien und kiese!säurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien, ein als Binder zugesetztes Alkalimetallsilikat und zugesetztes Wasser.
3. Wärmeisolierendes Beschiehtungsmaterial, gekennzeichnet durch Aggregate mit kieselsäurehaltigen anorganischen hitzebeständigen Fasen* kieselsäurehaltigen porösen hitzebeständigen Materialien und kieselsäurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien, einen zugesetzten Phosphatbinder und zugesetztes Wasser.
4. Wärmeisolierendes Beschiehtungsmaterial, gekennzeichnet durch Aggregate mit kieselsäurehaltigen anorganischen hitzebeständigen Pasern, kieselsäurehaltigen hohlen hitzebeständigen Materialien und kieselsäurehaltigen pulverförmigen hitzebeständigen Materialien, einen zugesetzten Phosphatbinder und zugesetztes Wasser.

509840/0815
5. Wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch geRennzeichnet, daß ein fein verteiltes Metall in die Aggregate eingebracht ist.

509340/0815