NO820438L - Fremgangsmaate ved fremstilling av ildbestandige eller ildfaste masser som inneholder keramiske fibre - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte ved fremstilling

av eventuelt kornformige, ildbestandige eller ildfaste masser som inneholder keramiske fibre, og anvendelse av de ved fremgangsmåten fremstilte masser.

Varmeisolerende, keramiske fiberlegemer av ildfaste fibre, organisk eller uorganisk bindemiddel med på den ene side lav fasthet og høy sammentrykkbarhet og på den annen side forhøyede verdier for fasthet, densitet og f ormbestandig-het er kjente. Således er i vest-tysk utlegningsskrift 1274490 et forbrenningskammer for ovner beskrevet som er blitt dannet ved utformning av fibermasse hvortil bindemiddel er tilsatt og hvor bindemiddelkonsentrasjonen skal avta over veggens tverrsnitt. Som egnet bindemiddel nevnes leirer, alkalisilikater, aluminiumfosfat eller kolloidalt silicium-dioxyd i en vektandel av 5-35%, optimalt 10%. Fiberlegemet er imidlertid på grunn av dets tette, hårde veggoverflate og den ovenforliggende myke, fleksible veggoverflate ikke i tilstrekkelig grad egnet for høye belastninger.

Ved fremgangsmåten ifølge vest-tysk utlegningsskrift 2732387 skal mineralfiberplaten som på forhånd er blitt bundet med et organisk plastbindemiddel, fastnes ved impreg-nering med en vandig oppslemning av en bindeleire og derpå følgende varmebehandling. Dessuten er fibersprøytemasser kjente fra vest-tysk utlegningsskrift 2618813 som foruten en større andel av uorganiske fibre inneholder små andeler av bindemiddel hhv. andre uorganiske tilsetningsmidler og dessuten et kjemisk tilsatsbindemiddel, idet fibersprøytemassene inneholder 5-20 vekt% av en olje for å unngå støvdannelse.

Når disse fibersprøytemasser anvendes, er det uttrykkelig angitt at de uorganiske fibre, som f.eks. stenull, skal anvendes i oppløsnet tilstand.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å fremstille ildbestandige eller ildfaste masser, eventuelt i form av et fiberkornmateriale, som inneholder keramiske fibre, som kan anvendes som hovedbestanddel i fibersprøytemasser eller som tilslag ved fremstilling av ildfaste masser eller ild faste formdeler og oppviser spesielt gode egenskaper. Dersom massen foreligger i fuktig tilstand, kan den anvendes som sådan.

Denne oppgave løses ved den foreliggende fremgangsmåte som er nærmerekarakteriserti krav 1.

Fordelaktige utførelsesformer av den foreliggednde fremgangsmåte er beskrevet i kravene 2-6.

Oppfinnelsen angår dessuten anvendelse av de ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte kornformige, ildbestandige eller ildfaste materialer, spesielt i fibersprøyte-masser' eller som tilslag ved fremstilling av ildfaste masser eller ildfaste formdeler.

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

Keramiske fibre leveres i form av en løs ull som imidlertid delvis er sterkt sammenpresset. For fremstilling av massene ifølge oppfinnelsen kan disse fibre med fordel anvendes i oppsluttet tilstand, hvorved det er mulig å få

en bedre binding av fibrene ved hjelp av det anvendte bindemiddel og en utmerket fukting av overflaten med væsker i lavest mulig konsentrasjon. For oppslutning av fibrene kan blandeaggregater med hurtigroterende blandehoder, såkalte turboblandeapparater, anvendes, hvorved de større agglomerater som foreligger i de leverte fibre, blir oppsluttet uten at fibrene derved blir utillatelig sterkt knust.

Den ved den foreliggende fremgangsmåte anvendte

leire kan være en vanlig leire eller en spesiell bindeleire, f.eks. bentonitt. Denne leire blir vanligvis anvendt i en mengde av 5-20 vektdeler pr. 100 vektdeler av de keramiske fibre, fortrinnsvis 8-15 vektdeler leire.

De bestanddeler som eventuelt foreligger i de ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte masser og som ut-gjøres av meget findelt Al2°3og/eller meget findelt SiO,, og/eller aluminiumhydroxyder og/eller meget findelt magnesiumoxyd og/eller meget findelt titandioxyd og/eller meget findelt kromoxyd, er kjente anvendte bestanddeler innen området ildfaste produkter. Med det her anvendte ut-trykk "meget findelt" i forbindelse med de ovennevnte bestanddeler skal det forstås at disse bestanddeler foreligger i meget finmalt eller også i kolloidal tilstand. Spesielt når slike materialer som foreligger i kolloidal tilstand som kolloidalt SiC>2hhv. kolloidalt aluminiumoxyd anvendes, er det mulig å anvende bare små mengder av bindemiddel, nemlig nær den nedre grenseverdi av 1,5 vektdeler av et organisk bindemiddel og 1 vektdel av et fosfatbindemiddel. Anvendelsen av tilnærmet like antall vektdeler fosfatbindemiddel og methylcellulose som organisk bindemiddel er spesielt foretrukken. Det er. også spesielt fordelaktig å anvende en blanding av leire 'og én eller flere av de ovennevnte andre meget findelte ildfaste bestanddeler, idet mengden av disse andre meget findelte ildfaste bestanddeler vanligvis utgjør 1-3 vektdeler og resten består' av leire, slik at en mengde av 5-20 vektdeler av de ildfaste bestanddeler samlet blir tilsatt.

Ved den foreliggende fremgangsmåte anvendes et organisk bindemiddel. For dette formål kan alle organiske bindemidler anvendes som er vanlig anvendt innen dette område, f.eks. methylcellulose, sulfittavlut eller melasse. Disse organiske bindemidler tilsettes vanligvis i form av en oppløsning i vann eller også delvis i fast form, og dette gjelder spesielt når methylcellulose anvendes. Da 0,5-14 vektdeler av det organiske bindemiddel anvendes pr. 100 vektdeler av keramiske fibre og da methylcellulose vanligvis anvendes i form av en 5%-ig oppløsning fordi høyere prosentige opp-løsninger får en for høy viskositet, sil ellers den vann-mengde som innføres ved tilsetningen av oppløsningen av det organiske bindemiddel bli for stor, slik at spesielt når methylcellulose anvendes, vil inntil 50 vekt% av dette

• organiske bindemiddel bli tilsatt i fast form.

Ved den foreliggende fremgangsmåte blir dessuten

1-8 vektdeler, fortrinnsvis 2-6 vektdeler, av et fosfatbindemiddel, idet de angitte mengder er basert på vektdeler

^ 2°s i ^et angjeldende bindemiddel, anvendt. Eksempler på slike fosfatbindemidler er natriumpolyfosfat med en poly-merisasjonsgrad av n—4, fortrinnsvis med en polymerisasjons-grad av 6-10. Dette natriumpolyfosfat blir vanligvis anvendt i oppløst tilstand. Et ytterligere fosfatbindemiddel er monoaluminiumfosfat som er et vanlig handelsprodukt både i fast, malt tilstand eller som vandig oppløsning, spesielt som en oppløsning 'med 50 vekt%. Fosfatbindemidlet kan tilsettes samlet i form av en oppløsning eller det kan tilsettes delvis i oppløst og delvis i fast form.

Ved fremstillingen blir de keramiske fibre blandet

i et blandeapparat, vanligvis i et trommelblandeapparat eller i et plogskjærblandeapparat, med 10-40 vektdeler vann pr. 100 vektdeler av de tilsatte keramiske fibre, idet vannet med fordel blir påsprøytet.

Ved den foreliggende fremgangsmåte blir samlet inntil ca. 100' vektdeler vann tilsatt, delvis i trinn a) og delvis i trinn c), ved tilsetningen av det organiske bindemiddel i oppløst tilstand og av fosfatbindemidlet dersom dette tilsettes i oppløst tilstand.

Efter blanding inntil homogen tilstand er blitt nådd, blir leiren og/éIler de andre ovennevnte meget findelte ildfaste bestanddeler som foreligger i tørr, findelt til- ' stand, tilsatt til denne blanding i blandeapparatet og likeledes homogent innblandet. Derved vil leiren og/eller de andre ovennevnte findelte ildfaste bestanddeler hefte til de fuktede fibres overflate. I dette trinn blir likeledes eventuelt anvendt fast organisk bindemiddel tilsatt. Derefter blir oppløsningen av det organiske bindemiddel på-ført på den på forhånd dannede blanding, likeledes oppløs-ningen av fosfatbindemidlet, idet de eventuelt tilsatte andeler av fast,, uorganisk bindemiddel her innføres i blandeapparatet samtidig med oppløsningen av bindemidlet eller efter tilsetningen av dette bindemiddel.

Derpå blir fortsatt en homogen blanding foretatt, idet denne blandeprosess kan kreve inntil 30 minutter.

Den derved erholdte masse kan anvendes som sådan, ) f.eks. at den kan leveres til brukeren i form av stampe-

masse fylt i fat.

Alternativt kan denne fuktige masse imidlertid også omvandles til et fiberkornmateriale, som nærmere beskrevet nedenfor. Efter den homogene blanding blir deri ferdige blanding tørket, vanligvis ved temperaturer over 100 oC, f.eks. ved 110-180°C. Tørketiden er fortrinnsvis 2-24 timer.

Derefter blir den på denne måte erholdte faste kake oppdelt i en vanlig oppdelingsanordning, f.eks. i en hammer-mølle eller en valseknuser, til den ønskede Icornstørrelse. Oppdelingen utføres vanligvis inntil en kornstø£relse av maksimalt 8 mm, fortrinnsvis 6 mm, men det er likeledes mulig å innstille på en maksimal kornstørrelse av 2 eller 3 mm alt efter det ønskede anvendelsesformål for det fremstilte materiale. Det er alt efter anvendelsesformålet også mulig å sikte ut ønskede kornstørrelsesfraksjoner fra det ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte materiale.

Det ved den foreliggende fremgangsmåte erholdte kornformige materiale har en densitet av 0,12-0,50 og oppviser en samlet porøsitet av 95-80%.

På grunn av den høye andel av organisk bindemiddel i det kornformige materiale oppnås det at det kornformige materiale får en lavere densitet, dvs. at virkningen av densitetsøkningen som skyldes tilsetningen av leire og/eller de andre meget findelte ildfaste bestanddeler, enten blir opphevet eller vidtgående kompensert. Ved anvendelse av det ved den foreliggende fremgangsmåte erholdte, kornformige materiale,

dvs. straks dette er blitt oppvarmet til høyere temperaturer, som f .eks. over 500°C, brenner det i dette inneholdte organiske bindemiddel fullstendig eller delvis opp alt efter den opp-nådde temperatur, slik at et ennu mer porøst produkt fås som oppviser spesielt gode varmeisolasjonsegenskaper.

Det er en ytterligere fordel ved det ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte kornformige materiale at ' efter at det organiske bindemiddel er blitt fullstendig eller delvis utbrent, bevares de elastiske egenskaper til de keramiske fibre i de enkelte korn, slik at et materiale for hvilket det ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte Tcornformige materiale anvendes som tilslag, får del vis elastiske egenskaper da enke<l>tkornene som sådanne holder seg elastiske. Dette oppnås ved at ved den foreliggende fremgangsmåte blir først leiren og/eller de andre meget findelte ildfaste bestanddeler påført på de fuktede fibre og at først derefter blir fosfatbindemidlet tilsatt, slik at fosfatbindemidlet vidtgående blir tilbake på overflaten av de små fiberdeler som er tilnærmet omhyllet med leire, hvorved en kjerne som inneholder intet eller bare en liten mengde av fosfatbindemiddel blir tilbake i kornets indre, slik at fibrene som sådanne holder seg elastiske.

Det ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte kornformige materiale kan, som beskrevet ovenfor, spesielt fordelaktig anvendes i fibersprøytemasser. For dette formål blir materialet tilført i tørr tilstand til et sprøytemunn-stykke på hvis hode det blir blandet med vann og eventuelt ytterligere bindemiddel eller tilsetningsmidler, eller en. oppslemning av det -kornformige materiale med vann og eventuelt ytterligere tilsetningsmidler blir fremstilt og sprøytet. Slike vanlige ytterligere tilsetningsmidler kan f.eks. være hydraulisk bindende bindemidler, som Portland-sement eller aluminiumoxydsement eller også andre tilsetningsmidler. Dessuten kan også keramiske fibre og vann sprøytes sammen med et slikt kornformig materiale fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte.

Når det kornformige materiale fremstilt ved den foreliggende fremgangsmåte anvendes i fibersprøytemasser, fås den fordel at disse fibersprøytemasser trenger mindre vann enn vanlige fibersprøytemasser når de påsprøytes, idet vann-besparelsen kan utgjøre inntil 50%.

Den ved den foreliggende fremgangsmåte fremstilte fuktige masse kan med spesiell fordel anvendes som elastisk eller eftergivende fyllmasse for utvidbare fuger. En slik anvendelse er spesielt fordelaktig mellom stener i en roterovn da denne masse delvis beholder sine elastiske egenskaper ved anvendelsestemperaturene. Det er en ytterligere fordel at de keramiske fibre i motsetning til asbestfibre som ofte anvendes i slike fugematerialer, ikke er sunnhetsskadelige. Ved denne anvendelse blir massen fortrinnsvis pakket med den ønskede tykkelse, f.eks. en tykkelse av 2-8 mm, mellom plastfolier og kan legges inn som plastisk skikt sammen med de omhyllende folier som mellomlegg, dvs. fyllmasse for utvidbare fuger, ved muring av en ovn. Det kan da dreie seg f.eks. om en endeløs rull av det plastiske masseskikt som er pakket inn mellom plastfolier, men det kan også dreie seg om på forhånd tilberedte og dimensjons-messig fastlagte enkeltpakninger av den plastiske masse i skiktform som er pakket mellom plastfoliene eller eventuelt også er innsveiset i disse. De ønskede lengder kan av-skjæres fra rullen.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet ved hjelp av de nedenstående eksempler.

I eksemplene ble keramiske fibre A og B anvendt som hadde følgende kjemiske sammensetning:

Eksempler 1- 3

De følgende satser ble anvendt, idet tallene angir vektdeler:

Først ble de keramiske fibre tilført til et blandeapparat av typen Eirich, hvorefter de angitte vannmengder ble påsprøytet og blanding ble foretatt i 10 minutter. Derefter ble bentonitten, Al^O^ hhv. TiC>2 og den faste methylcellulose hhv. den faste sulfittavlut påført på denne blanding og innblandet i løpet av ytterligere 8 minutter. Derefter ble de angitte oppløsninger av sulfittavlut hhv. methylcellulose hvortil de findelte, faste fosfatbindemidler var blitt tilsatt, påsprøytet i blandeapparatet, og blanding ble foretatt i ytterligere 10 minutter.

Den erholdte, sprøe blanding ble fjernet fra blandeapparatet.

Den sprøe blanding ifølge eksemplene 1 og 2 ble tørket i 6 timer ved 120°C. og derefter knust til en maksimal korn-størrelse av 4 mm i en valseknuser. Det sprøe produkt ifølge eksempel 3 ble anvendt som plastisk masse, og for det formål ble det strøket ut til et plastisk 5 mm tykt skikt som ble pakket inn i plastfolier. Et slikt plastisk skikt som er innpakket i plastfolier, kan med godt resultat anvendes som fyllmateriale for utvidbare fuger mellom brente stener i roterovner ved oppbygningen av slike roterovner.

De fastslåtte egenskaper for produktene var som følger:

Eksempler 4- 6

Arbeidsmetoden ifølge eksemplene 1-3 ble gjentatt, men med den forskjell at oppsluttede, keramiske fibre B ble anvendt. Fibrene ble oppsluttet i et turboblandeapparat av typen Drais, og for dette formål ble fibrene behandlet i 5 minutter i dette hurtigblandeapparat som var utstyrt med knivhoder. De oppsluttede fibre B ble derefter overført til et blandeapparat av typen Eirich i hvilket de ytterligere bestanddeler ble tilsatt i overensstemmelse med de satser som er angitt:i eksemplene 1-3.

Fra produktene ifølge eksemplene 4 og 5 ble likeledes et fiberkornmateriale fremstilt, og produktet ifølge eksempel

.6 ble anvendt som stampemasse.

Egenskapene som ble fastslått for produktene, var som følger:

Claims (9)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av ildbestandige eller ildfaste masser som inneholder keramiske fibre, leire bg bindemiddel, karakterisert ved at a) 100 vektdeler keramiske fibre blandes med 10-40 vektdeler vann i et blandeapparat, b) 5-20 vektdeler leire og/eller meget findelt A12 0^ og/eller meget findelt SiC^ og/eller aluminiumhydroxyder og/eller meget findelt magnesiumoxyd og/eller meget findelt titandioxyd og/eller meget findelt kromoxyd og dessuten 0-10 vektdeler av et fast, organisk bindemiddel tilsettes til den i trinn a) erholdte blanding og innblandes i denne, c) 0,5-4 vektdeler av et organisk bindemiddel, beregnet som fast materiale, i oppløst tilstand og dessuten 1-8 vektdeler av et fosfatbindemiddel, beregnet som P2 ^5' klir påført på den i trinn b) erholdte blanding og blandet inn i denne, og d) den i trinn c) erholdte blanding blir eventuelt tørket og overført til korn.

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

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at oppslåtte fibre anvendes som keramiske fibre.

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

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at sulfittavlut eller melasse anvendes som organisk bindemiddel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at monoaluminiumfosfat eller natriumpolyfosfat i oppløst og/eller fast tilstand anvendes som fosfatbindemiddel.

7. Anvendelse av den ved fremgangsmåten ifølge krav 1-6 fremstilte kornformige, ildbestandige eller ildfaste masse som inneholder keramiske fibre, i fibersprøytemasser.

8. Anvendelse av den ifølge krav 1-6 fremstilte kornformige, ildbestandige eller ildfaste masse som inneholder keramiske fibre, som tilslag for ildbestandige eller ildfaste byggedeler som under bruk er utsatt for spenning.

9. Anvendelse av den ifølge krav 1-6 fremstilte fuktige masse som inneholder keramiske fibre, som fyllmateriale for utvidbare fuger, eventuelt i form av et plastisk skikt som er pakket inn i plastfolier.