DE3046578A1 - "feuerbestaendiges material enthaltend perlite und verfahren zu dessen herstellung" - Google Patents
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Description
- Titel: Feuerbeständiges Material enthaltend Perlite
- und Verfahren zu dessen Herstellung Beschreibung Die Erfindung betrifft ein feuerbeständiges Material enthaltend Perlite, bei dem Körner aus geblähtem Perlite mit einem Bindemittel ummantelt sind.
- Ein bekanntes (DE-AS 10 95 187) feuerhemmendes Material dieser Art liegt in Form von feuerhemmenden Bauplatten aus einer Gips-Faser-Masse vor, die ungeblähtes, bei Feuereinwirkung aufblähendes Vermiculit und geblähte, bei Feuereinwirkung feuchtigkeitsabgebende Perlite enthält. Dieses feueriemmendes Material ist nur bedingt feuerbeständig, weil VermicuLite ab etwa 800°C erweicht und in ein nicht feuerfestes Material als Bindemittelmatrix eingebettet ist.
- Gips ist bei höheren Temperaturen wegen der Entwässerung bei ca. 1200C und der bei etwa 1.2000C eintretenden Zersetzung in CaO und SO3 ungeeignet. Kalk (CaO) besitzt eine sehr hohe Sintertemperatur. Auch die Liquidus-Temperaturen im System CaO-Si02 liegen auf der CaO-Seite sehr hoch. Mit Kalk als Umhüllungsmaterial müßte, um eine feste Schale um der r-l zu erhalten, das Granulat auf eine sehr hohe Sintertemperatur erhitzt werden. Hydratisierte Norm-Zemente geben beim Erhitzen, ähnlich wie Gips, gebundenes Wasser ab, was zu einer Gefügeveränderung führt.
- Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Material der eingangs genannten Art zu schaffen, das mindestens bis 1.0000C temperaturbeständig ist. Die Erfindung sieht, diese Aufgabe lösend, eirl Material vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bindemittel Monoaluminiumphosphat ist und alle Bestandteile mindestens bis 1.0000C, vorzugsweise mindestens bis 1.3000C, beständig sind.
- Durch die Erfindung wird die gute Temperaturbeständigkeit von Perlite ausgenutzt, da geblähte Perlite erst ab ca. 1.0000C erweichen. Die Perlite bilden die Grundlage des erfindungsgemaßen Materials. Auch das Monoaluminiumphosphat (Al(H2P04)3), in folgonderi MAP genannt, wird in hohem Maße temperaturbeständiges Material erhalten. Wenn das Material nur aus Perlite, MAP und aktivem Füllstoff besteht, so sind alle Bestandteile feuerbeständig im Sinne dieser Anwendung. Das erfindungsgemäße Material wird zur feuerbeständigen Isolierung verwendet. Das erfindungsgemäße Material ist weniger dicht bzw. schwer als ein solches, bei dem z.B. Kieselgur verwendet ist, da Kieselgur geringeres Hohlraumvolumen besitzt. Auch sind Perlite weit grobkörniger als Kieselgur und auch deshalb für den erfindungsgemäßen Zweck besser geeignet.
- Das erfindungsgemäße Granulat hat eine Temperaturbeständigkeit bis etwa 1.3000C. Die Art des eingesetzten aktiven bzw. iraktiven Füllstoffes ist dabei von Einfluß.
- Monoaluminiumphosphat besitzt den Vorteil, daß es in Form der Aluminiumhydrogenphosphat-Lösung für das Umhüllen in einer günstig handhabb-aren Form einzusetzen ist. Durch Kondensation oder Reaktion mit geeigneten basischen Stoffen, z.B. MgO oder Aluminiumoxydhydraten bilden sich feuerfeste Aluminiumphos--phate bzw. binäre (Alumo-) Phosphate.
- Das erfindungsgemäße Material besitzt außer der Unbrennbarkeit noch weitere günstige für die thermische Isolierung wichtige Eigenschaften. Das Perlitekorn ist bereits in einem hohen Maß stabil und es wird relativ wenig Hüllmaterial benötigt, um ein Granulat mit noch gesteigerter Festigkeit zu erreichen. Die Perlitekörner besitzen eine annähernd kugelige, gleichmäßige Form, so daß ein gleichmäßiger Uberzug leicht zu erreichen ist. Perlitekörner besitzen eine für die thermische Isolierung geeignete Körnung.
- Der erfindungsgemäß vorgeschene Überzug bindet rasch nach seiner Herstellung ab. Die Abbindereaktionen werden durch Erwärmen des erfindungsgemäßen Materials auf beispielsweise 2000C beschleunigt, so daß nach einer derartigen Wärmebehandlung das Material auch frei von innerer Feuchte ist, was für die Anwendung bei der Wärmeisolierung wichtig ist.
- Perlite sind vulkanische Gläser mit vielen kleinen Wassereinschlüssen. Dieses wasserhaltige Rohperlite wird auf 1.000 -1.2000 erhitzt und expandiert zu geblähtem Perlite mit zehnbis zwanzigfachem Volumen. Dieser Gesteinsachaum ist für zahlreiche Verwendungszwecke wegen seiner Leichtigkeit unbrauchbar und wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene Ummantelung schwergemacht, so daß ein ausreichend schweres Granulat vorliegt.
- Bei dem Granulat weist vorzugsweise jede Granalie einen Perlitekern auf, (iC!' vom Mantel umgeben ist, oder es sind sehr fein-I(irnigo geblähte Perlite mit dem Ummantelungsmaterial zu gröberen Granulaten aufgearbeitet. Außerdem besitzt das Granulat durch die Wahl des höher temperaturbeständigen Mantelmaterials eine verbesserte Feuerbeständigkeit.
- Für die Erfindung sind die Eigenschaften des Perlitekornes wichtig. Die geblähte Perlite besitzt eine Hohlatruktur und bildet ein ausreichend grobes Korn, d.h. sie ist nicht durchweg pulverig. Das Mantelmaterial haftet am Perlitekorn sehr gut. Die Ummantelung <er Körner läßt sich dadurch erleichtert ausführen.
- Es liegen zureist kugelige Teilchen mit erhöhter Stabilität vol. Die hohlräume der Körner aus geblähtem Perlite sind von dem Mantelmaterial nicht ausgefüllt, sondern überdeckt.
- besonders zw(ckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn dem Monoaluminiumphosphat der Ummantelung als feuerbeständiger aktiver Füllstoff Magnesium- oder Aluminiumoxidhydrat zugemischt ist.
- Diese Füllstoffe reagieren zusammen mit dem MAP zu Magnesium- Aluminiumphosphat bzw. zu Aluminiumphosphat. Der Zusatz von Magnesiumoxid oder Aluminiumoxidhydrat zu MA@ erfolgt zur Neutralisation des eingesetzten saurch Aluminlumphesphates, was zur Erzielung stabiler, insbesondere tempera turbeständiger Verbindungen zweckmäßig ist.
- Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es weiterhin, wenn dem Monoaluminiumphosphat der Ummantelung feuerfeste inaktive Füllstoffe wie Ton, gemahlene Schamotte oder Korund zugemischt sind. Diese Füllstoffe erhöhen die Stabilität @ der Ummantelung des erfindungsgemäßen Feuerfestmaterials und verbessern dessen Eigenschaften bezüglich Feuerbeständigkeit. Diese Füllstoffe können auch dann eingesetzt werden, wenn das erfindungsgemäße Material zu Platten oder anderen Körpern geformt wird.
- Die Erfindung sieht vor, daß das Feuerfestmaterial in Form von Granulat vorliegt und als Schüttmaterial verwendet wird.
- Dieses Schüttmaterial wird z.B. als thermisch isolierende Abdeckung von Metallschmelzen im Gießereibetrieb verwendet.
- Hierdurch ist dem Perlite eine neue Verwendungsmöglichkeit erschlossen.
- Bei dem erfindungsgemäßen Granulat sind feirikörnige Perliteteile weitgchend gebunden. Für die vorgeschene Verwendung es eine besonders vorteilhafte und zweckmäßige Eigenschaft des erfindungsgemäßen Granulates, wenn mindestens 65 %, vorzugsweise mindestens 70 0/ der Granalien eine Körnung größer 1,25 mm besitzen.
- Die pro Gewichtseinheit Perlite vorgesehene Menge an MAP bzw.
- Ummantelungs-Material richtet sich primär danach, wie schwer das Granulat letztlich sein soll. Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn das Gewichtsverhältnis von Perlite: Ummantelung von 1:1 bis 1:5,0 und vorzugsweise ca. 1:4 für das Granulat als Schütung beträgt. Hierbei ist das Granulat ausreichend schwer und die Dicke der Ummantelung derart, daß die Wärmeisolierung durch die Granalien nicht allzu stark beeinträchtigt isl. I)ie Manteldicke beträgt bei einem in der Praxis brauchbaren (;rn-nulat von 0,2 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise ca.
- 0,8 mm.
- Zur Herstellung von erfindungsgemäßen feuerbeständigen Platten wird ein erfindungsgemäßes Granulat aus Perlitekörnern und MAP unter Druck und Temperatur ausgeformt. Solche Platten werden z.B. zum Schutz gegen Feuer als Umkleidung von Stahlstützen verwendet, die einen durch Feuer nicht zerstörbaren Schutz ergeben.
- Für die Plat@en-Herstellung wird der Anteil an MAP und aktivem Füllstoff in den Mischungen mit Perlite so gering wie möglich gehalten. Beispielsweise Verhältnis Perlite:MAP 1:0,4-1. Die benötigte MAP-Menge hängt von der Kornzusammensetzung der Perlite ab und sollte über die zur Bindung erforderliche Menge nicht hinausgehen. Als Richtwert für das Verpressen des Granulats zu Platten ist der Bereich 0,01-0,2 N/mm2 anzusehen. Für die Trocknung der Platten ist der Temperaturbereich 150-300 0C anzusetzen.
- Es ist bekannt (DE-AS 12 54 591), zwecks Herstellung eines Adsorptionsgranulates nach einen speziellem Verfahren hergestellte Silikatteilchen in eine Kalksuspensit>ri zu tauchen, u'ischließend zu brennen und ggf. zu zerkleinertl. Diese Verfahrensweise ist wegen des Brennens energieintensiv und von der Herstellweise umständlich sowie zeitaufwendig. Auch ergibt die Anwendung dieser Verfahrensweise auf die Herstellung des erfindungsgemäßen Granulates wegen der geringen Stabilität des Granulates kein befriedigendes Produkt für die hier vorgesehenen Anwendungsfäll e.
- Die Erfindung sieht daher ein Verfahren der eingangs genannten Art vor, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Perlitekörner unter Mischen mit Monoaluminiumphosphat besprüht und gieichmäßig mit dem Füllstoff bopudert werden. Dieses Verfahren ist einfach und zeitsparend durchzuführen. Dabei ist sichergestellt, daß das Perlitekorn von dem MAP vollständig ummantelt wird. Gleichzeitig oder auch anschließend werden die Füllstoffe aufgepudert.
- Unter Umständen ist es zweckmäßig und vorteilhaft, wenn nach dem Bepudern unter weiterem Mischen nochmals mit Monoaluminiumphosphat besprüht wird. Das zweite Aufsprühen bzw. Aufdüsen erfolgt in dem Maß, in dem das aufgestreute Bindemittel scllliel3-lich gebunden sein soll.
- beispiele: a) Herstellung eines erfindungsgemäßen feuerbeständigen Granulates unter Verwendung von MAP: 40 1 (3,5 kg) geblähte Perlite der Körnung 0-6 mm und dem Schüttgewicht ca. 90 g/l werden in einer rotierenden Granuliertronmel mit 0,6 kg ca. 50prozentiger MAP-Lösung in teller Verteilung besprüh-t. Danach werden auf die vorbefeuchtote, rotiereude Perlitemasse 15 kg eines Gemenges aus 2 Gew.-Tl. Aluminiumoxidhydrat und 1 Gew.-Tl. Schamottemehl aufgepudert unter gleichzeitigem Aufdüsen von 10 kg ca.
- 50prozentiger MAP-Lösung. Ggf. wird nach der Zugabe des Feststoffs nochmals 0,5 kg MAP-Lösung aufgedüst. Zur Beschleunigung der Abbindereaktion und Trocknung wird das Granulat auf 2000C erwärmt.
- b) Herstellung eines erfindungsgemäßen feuerbeständigen Formteils aus Granulat unter Verwendung von MAP: 40 1 (3,5g) geblähte Perlite der Körnung O - 6 mm und dem Schüttgewicht ca. 90 g/l werden mit 0,2 kg ca. 50prozentiger MAP-Lösung in feiner Verteilung in einer rotierenden Granuliertrommel besprüht. Auf diese vorbefeuchtete Perlite werden 0,2 kg Magnesiumoxid unter gleichzeitigem Aufdüsen von 1,0 kg ca. 50prozentiger MAP-Lösung aufgepudert. Nach Zugabe des Feststoffs werden nochmals 0,2 kg MAP-Lösung, ggf. verdünnt mit Wasser aufgesprüht. Das Granulat wird in eine auf ca. 1500C beheizbare Preßform überführt, gleichmäßig verteilt und mit einem Druck von 5 kp/cm2 verdichtet. Die Erwärmung der Preßform führt zu einer teilweisen Verfestigung des Bindemittels, die nach dem Ausstoßen aus der Form durch einstündiges Erwärmen auf ca. 250 0C auf die Endverfestigung gebracht wird.
Claims (9)
- Patentansprüche 1. Feuerbeständiges Material enthaltend Perlite, bei dem Körne aus geblähtem Perlite mit einer bindemittelhaltigen Schicht ummantelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel Monoaluminiumphosphat ist und alle Bestandteile mindestens bis 900°C, vorzugsweise mindestens bis 1.000°C temperaturbeständig sind.
- 2. Feuerbeständiges Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ummantelung als aktiver, feuerbeständiger Füllstoff Magnesiumoxid oder Aluminiumoxidhydrat enthalten ist.
- 3. Feuerbeständiges Material nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ummantelung feuerfeste inaktive Füllstoffe wie Ton, gemahlene Schamotte oder Korund durch Monoaluminiumphosphat gebunden sind.
- 4. Feuerbeständiges Material nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in Form von Granulat vorliegt und als Schüttmaterial verwendet wird.
- 5. Feuerbeständiges Material in Granulatform nach einem der vorhergehcrltlen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 6S , vorzugsweise mindestens 70 % der Granalien eine Körnung größer als 1,25 mm haben.
- 6. Feuerbeständiges Material in Granulatform nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Perlite: Ummantelung von 1:1 bis 1:6 und vorzugsweise ca. 1:4 beträgt.
- 7. Verfahren zur Herstellung des feuerbeständigen Materials in Granulatform nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Perlite-Körner unter Mischen mit Monoaluminiumphosphat besprüht werden und gleichmäßig mit dem Füllstoff bepudert werden.
- 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Bepudert unter weiterem Mischen nochmals mit Monoaluminiumphosphat besprüht wird.
- 9. Verfahren zur Herstellung von feuerbeständigen Formteilen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Granulat nach Anspruch 1, 2 7, 7 und 8 mit einem Verhältnis von Perlite : Ummantelung von 1:0, 1-1,5 vorzugsweise 1:0, 2-1 direkt nach der Herstellung in Formen gepreßt wird.
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