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DE1571607A1 - Binde-oder Impraegnierungsmittel auf Basis von Wasserglas - Google Patents

Binde-oder Impraegnierungsmittel auf Basis von Wasserglas

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DE1571607A1
DE1571607A1 DE19661571607 DE1571607A DE1571607A1 DE 1571607 A1 DE1571607 A1 DE 1571607A1 DE 19661571607 DE19661571607 DE 19661571607 DE 1571607 A DE1571607 A DE 1571607A DE 1571607 A1 DE1571607 A1 DE 1571607A1
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DE
Germany
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water glass
sio
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water
metal
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Pending
Application number
DE19661571607
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English (en)
Inventor
Kurz Dr Fredrik Wilhelm Anton
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KURZ DR FREDRIK WILHELM ANTON
Original Assignee
KURZ DR FREDRIK WILHELM ANTON
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Publication date
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Description

Dr. Fredrik Wilhelm Anton Kurz
Nysätravägen 12, Lidingö/Schtueden
Binde - oder Imprägnierungsmittel auf Basis von Wasserglas.
Es ist bekannt, dass Wasserglas ein gutes anorganisches
Bindemittel ist, aber den Nachteil hat, nicht feuchtigkeitsbeständig zu sein. Die Bindung wird unter Einwirkung von Feuchtigkeit aufgelöst und das gebundene Material zerfällt.
Es ist auch bekannt, dass Ferrösilicium dem Wasserglas eine stärkere Bindung gibt sowie auch die'Behandlung mit Kohlendioxyd. Man erreicht dadurch eine Wasserstoffgasbildung, welche eine Dehydratisierung und gleichzeitige Konzentration des SiO?-Gehaltes bewirkt, wodurch SiO von Sol zu Gel umgewandelt wird. Diese Behandlungen werden angewandt, um selbsthärtende Giessformen oder Stampfmassen zu erzeugen, wenn z. B. 100 Gewichtsteile Sand mit 5-12 Gewichtsteilen Wasserglas und 2--6 Gewichtsteilen Ferrösilicium gemischt werden, oder wenn eine Mischung von Sand und Wasserglas mit CO? begast wird. Manier reicht damit relativt gute Druckfestigkeit, aber das Raumgewicht ist hoch und die Feuchtigkeitsresistenz .unzufriedenstellend. Die auf Grund des relativ hohen FeSi-Gehaltes intensive Wasserstoffgasentwicklung unc die dadurch unregelfnässige Aufblähung des gebundenen Sandmateriäles macht das Verfahren ausserdem beschwerlich und und unvcrlässlich.
Weiters ist es bekannt, dass gewisse Metalloxyde und Mineralpulver sich mit Wasserglas zu mehr schwerlöslichen Verbindungen in Gelform binden, welche trotz einer gewissen Feuchtigkeitsresistenz am Anfang, nicht hinreichend von dieser Eigenschaft besitzen, so dass das Gel nach Eintrocknen innerhalb weniger Stunden oder Tage im Wasser anschwillt bzw. zerfällt.
Unter anderem besteht die Erfindung darin, dass man eine viel bessere Feuchtigkeitsresistenz erreicht, wenn die Korngrösse der zugesetzten Mineralpulver sehr klein ist z. B. unter 100 U. , möglichst unter 4OU Weiters wurde gefunden, dass eine glatte, gesinterte Oberfläche der Partikel die Feuchtigkeitsresistenz erhöht. Man. kann nicht mit Sicherheit den Grund angeben, aber wahrscheinlich ergibt eine glatte Oberfläche im Gegensatz zu einer schwamm artigen eine langsamere Reaktion zwischen Wasserglas und den feingemahlenen Partikelchen und das Gel wird erst während der Erhitzung der Mischung gebildet (bzw. wann die Selbsthärtung einsetzt), nach Einfüllen in Formen oder nach Formgebung auf andere Weise, wobei die Gelbildung in Ruhe vor sich gehen kann, ohne Während der Mischung der Komponenten aufgerissen zu werden, denn es hat sich
009852/0356 BADOR1G1NAL
immer gezeigt, das's ein Gel, das sich bereits während des Zusammenrührens von Wasserglas und Mineralpulvern bildet, weder die Stärke noch die Feuchtigkeit resistenz im trockenen Zustand hat, als ein Gel, bei welchem die Reaktion erst während der Erhitzung oder späteren Selbsthärtung eintritt. (Ein Beweis dafür ist, dass Reaktionen zwischen Wasserglas und gelösten Metallsalzen, welche schwerlösliche Gele ergeben, niemals für Bauplatten angewendet werden können, da das Gel zufolge Zerreissen während der Mischung nicht zu grösseren Einheiten von anwendbarer Stärke vereinigt werden kann). Es hat sich gezeigt, dass man stärkei Körper erhält bei Reaktion zwischen Wassserglas und Mineralsalzen(Pulvern), welche schwer- oder unlöslich sind.
Beispiel eines derartigen Materiales ist der Ofenstaub von der
Ferrpsiliciumerzeugung, also der Staub von SiO-,, bzw. Si, das in der Hitze oxydiert, welches in den Schornstein aufgesogeirwird und in der Hitze eine glatte, mehr oder weniger gesinterte Oberfläche erhält. Ein ähnlicher Stoff ist Perlitestaub, welcher als Abfallsprodukt bei Expandierung von Perlite entsteht und ca 75% SiO neben Al O und mehreren anderen Metalloxyden enthält. Beide
Ct Lt 3
Pulver haben eine Korngrösse von bloss wenigen M und sehr geringes Raumgewicht von ca 0,1. Ähnliche Oberflächeneigenschaften und reaktiven Metallgehalt besitzen z. B. feinverteilten Schlacken (welche ausserdem oft auch Silicide enthalten) oder feingemahlte Partikel aus alten Ofensteinen, welche einen hohen Gehalt von Chrom und/oder Magnesit haben. Andere Beispiele sind feines Asbestpulver, Kieseiguhr, Si-Stoffe usw.
Die Erfindung besteht andererseits darin, dass der obengenannte Effekt noch weiter verbessert werden kann durch eventuell gleichzeitigen Zusatz von Siliciden in Korngrösse unter 100 JU,, möglichst unter 40 14, wobei eine Konzertration desSiO-, -Gehaltes im Wasserglas erzielt wird und Eisen/von FeSi resp. FeSi /, Kalzium /von CaSi/, Kupfer /von CuSi/ usw. in Lösung geht und eine noch stärkere Wasserglasbindung ergibt. Im Gegensatz zur Anwendung von Kieseleisen für Gussformen oder Stampfmassen braucht man eine viel geringere Menge von Siliciden, 2-10% im Verhältnis zu Wasserglas dürfte am besten sein, keineswegs aber mehr als 20%, Ein höherer Prozentsatz von Silicide ist nur notwendig , wenn man keine Gelegenheit zur Aufwärmung hat, z. B. bei Erzeugung von Stampfmassen oder Silikatzement, wo Selbsthärtung nötig ist. Die neue Methode, sowohl Silicide wie leichte, reaktive Füllmittel zuzusetzen an Stelle oder wenigstens teilweise an Stelle von schwerem, in-ertem Sand, der an der Reaktion nicht teilnimmt, gibt jedoch leichtere und bessere isolierende Stamj
Auch desoxydierende Metalllegierungen wie Ferrochrom, Kiesel mangan etc. haben eine ähnliche Wirkung wie Silicide.
Von grosser Bedeutung für einen guten Effekt is die Konzentration des SiO.,-Gehaltes bei gleichzeitiger Herabsetzung des Wassergehaltes und Neutralisierung des Alkaligehaltes. Diese zwei Wirkungen werden zum grossen Teil bereits dursh den Zusatz von reaktiven Kleinpartikelchen mit gesinterter Oberfläche und das Zusammenwirken mit Siliciden erreicht.
009852/0356 *AD
Die Konzentration des SiO--Gehaltes kann jedoch durch folgende Massnahmen weiter verbessert werden. Z. B. dass man statt Wasser ganz oder teilweise aufgeschäumtes Wasser nimmt. Weiters durch Einmischen von getrocknetem Wasserglaspulver, feingemahltem Glaspulver, Kieselgel, Aluminium-oder Magnesiumzement, durch geeignete Dispergierungs-bzw. die Viskosität herabsetzende Mittel wie Sulfonate, Ligno sulfonate, oberflächaktive Mittel, Fettalkohole usw. , aber auch Latexarten (z. B, auf Styr en-Butadienbasis), welche letztere auch eine die Elastizität verbessernde Wirkung haben. Zusatz von Alkohol oder denaturiertem Spiritus haben einen ähnlichen Effekt. Einerseits wird Alkylsilikat gebildet, z. B. Athylsilikat und Krotonaldehyd im Spiritus verbessert die Härtung. Andererseits fungiert der Alkohol auch als Netzmittel auf die Kleinpartikelchen, welche dadurch erhöhte (verbesserte) Reaktionsbereitschaft erhalten.
Die Neutralisierung der Alkalinität kann durch an und für sich
bekannte Massnahmen gefördert werden, jedoch wird in Kombination mit den zu patentierenden Zusätzen von gesinterten Kleinpartikeln und Siliciden ein viel besserer Effekt erreicht. Zusatz von Fluoriden zu Wasserglas hat eine neutralisierende Wirkung, macht aber das Produkt oft weich. Dieser Nachteil wird durch die neue Methode vermieden. Eine andere bekannte Methode die kombiniert werden kann ist der Zusatz von sauermachenden Salzen, Estern, Aluminiumsulfat (Alaun), Ammoniumchlorid, Jonen-Austauschern usw.
Auch der Zusatz von Salzen oder Oxyden, welche z, B. Al, Mg,
Pb, Ti, Cr1FcZn1Ba4Ca, usw. enthalten, bewirken Ausfällung von unlöslichen Verbindungen in der Wasserglasmischung.
In der Regel werden bloss anorganische Zusätze mit Rücksicht
auf Feuerfestigkeit bzw. Flammbeständigkeit vorgezogen. Manchmal kann es aber vorteilhaft sein, auch organische Zusätze zu kombinieren, um eine spezielle Härtung oder Bindung zu erhalten. Es können z. B. in Frage kommen: Furanharze, gewisse Phenole, Novolacke» Karbamide, Stärke, Polyvinylpropionat, Melamin, Cyanamide, Phosphate, Latex usw.
Die Konzentration von SiO' wird zum Teil durch die selbst-härtende Wirkung der Silicide erzielt, kann aber durch Zusatz von gewissen Polymerisaten erhöht werden. Wenn die exotherme Reaktion der Silicide nicht ausreichen sollte, kann die Verminderung des Wassergehaltes durch Wärmezufuhr etweder durch Trocknen in Öfen, infrarote oder Flammenbestrahlung usw. gefördert werden.
Die Feuchtigkeitsresistenz kann weiter durch Zusatz von Bitumen, z.B. Fli3ii kote, Wachs-Emulsionen, Silikonen, Stearaten usw. , welche etweder eingemischt oder auf das fertige Produkt gespührt werden.
Um Schrumpfung des fertigen Produktes zu verhindern, ist es
vorteilhaft ^IffiföXlÄ^iKiÄitÄXJCiSiXXS^HKaf^Füllinittel varierender Korngrösse zu nehmen.
009852/0356 BAD original
Die mechanische Festigkeit kann durch Zusatz von Glas-?
Mineral-oder Asbestfasern, Drahteinlagen und dergleichen in an und für sich bekannter Weise verbessert werden, eventuell auch durch Autoklavieren.
Manchmal kann es vorteilhaft sein zur Erzielung grösserer Druckfestigkeit das gemischte Material in einer Warmpresse zu trocknen,
Man kann das Produkt auch porös machen durch Zusatz von
Schäumungsmitteln oder Gelperlen, deren Wassergehalt während des Trocknens verdampft, so dass sich geschlossene Zellen bilden. Einen ähnlichen Effekt bewirkt auch der Zusatz von extraleichten Stoffen wie z. B. expandiertem Perlite, Vermikulit, Blähton usw.
Von Fall zu Fall wird bestimmt, ob hochkiesel-oder hochalkalische Wasserglassorten bzw. Natron-oder Kaliwasserglas oder eine Mischung derselben genommen werden soll. Oft kann auch Natrium-bzw. Kaliumhydroxyd anstatt Wasserglas genommen werden. Auch Mischungen von gewöhnlichem (flüssigem) Wasserglas und Wasserglas in Pulverform mit verschiedener Ratio SiO?: Na_O sind manchmal vorteilhaft, da dadurch die Auflösungs--und Anwendungszeit verlängert wird und oft eine stärkere Bindung erreicht wird.
Die erhaltenen Produkte können.für verschiedene Zwecke angewendet werden, für welche Wasserglas als Bindungs--oder Imprägnierungsmittel verwendet oder vorgeschlagen wird. Als Beispiele können genannt werden:
a) als wasser- und/oder säurefestes Bindemittel für leichte Isolierungsplatten zusammen mit verschiedenen Füllmitteln wie expandiertem Perlite, Vermilsnlit, Blähton usw. , aber auch mit verschiedenen schwereren Stoffen wie Sand, Quarzmehl oder Kombinationen von diesen,
b) Dach-und Fussbodenisolierung,
c) flammsichere Zwischenwände für Fabriken, Schiffe usw. ,
d) Brandschutzplatten, wobei das Wasserglas bei hoher Wärme von ca 800-900 C aufschwellt und die Isolierung sich noch mehr verbessert. Zum Unterschied gegenüber ähnlichem bekanntem !Material sind diese Platten feuchtigkeitsbeständig und brauchen keinen Schutz durch Kunststoff, Folien oder dergleichen,
e) Auftragung von feuerfesten oder isolierenden Schichten,
f) Imprägnierungsmittel durch Einmischen oder Aufsprühen auf Schaumkunststoff, der dadurch hart und flammsicher wird,
g) Imprägnierungsmittel, um dadurch Holz, Holzfaserplatten, Papiermassen usw. flammsicher zumachen,
h) feuerfeste bzw. flammsichere bzw. säurefeste Mörtel für verschiedene Öfen sowohl für Innenverkleidung wie Ausbesserungen, z. B. auch für die Zelluloseindustrie usw. ,
i) Stampfmassen,
j) Silikatcement,
νΛ Giessereiformen.
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Die folgenden Beispiele sollen einige Ausführungsformen
angeben, doch sind natürlich weitere Variationen im Rahmen der obengenannten Beschreibung möglich:
Beis-^-piel 1) : Um leichte Isolierungsplatten auf Basis von expandiertem Perlite zu machen, werden zuerst die pulverförmigen Bestandsteile gemischt. Also z. B. 6 Liter exp. Perlite mit 120 gr feingemahlenem Ferrosülidum (75 oder 90%), 100 g Perlitpulver, 50 g ZnO auf 1 kg Wasserglas (z. B.Ratio SiO,:Na-,O=2, 9) und etwas Wasser. Die Masse wird unter leichtem Druck entweder in Presse oder durch Walzung zu Platten geformt und auf etwa 200 C unter ungefähr einer Stunde erhitzt. Die fertigen Platten haben eine Dichte von o, 2-o,35 je nach Zusammensetzung und Druck und verlieren ihre mechanische Stärke auch nicht nach mehrmonatlicher Lagerung in Wasser.
Beispiel 2) : Statt Wasserglas mit Ratio 2, 9 werden 3 Viertel der Wasserglasmenge mit Ratio 3,3 (38-40 Be) und l/4 in Form von Disilikatpulver(Ratio 2,04) genommen. Zur Neutralisierung wird z. B. 10g Aluminiumsulfat eingemischt.
Beispiel 3) : Beschichtung von Holzfaserplatten. Es wird eine Mischung gemacht aus 1000g Wasserglas 38/40° Be* , 80 g Ferrosilicium, 80 g Perlitepulver, 20 g Asbestpulver, 80 g Melaminharze 4 g Ammoniumchlorid und 170 g Wasser. Diese Flüssigkeit wird auf die Holzfaserplatten, vorzugsweise während deren Erzeugung , um die vorhandene Wärme zum Trocknen auszunützen, durch Aufwalzen, Besprühen, Vakuumeinsaugung oder ähnliche Massnahmen aufgetragen. Eine Schicht von ca^- rom ist hinreichend, um die Platten flammsicher und feuchtigkeitsbeständig zu machen.
Beispiel 4) : Bei Herstellung von Silikatzement ist Wärmezufuhr zum Trocknen meistens nicht möglich, kann aber z.B. durch Flammenbesprühung etc. geordnet werden. Sonst ist es zweckmässig, Mittel zuzusetzen, welchedie Härtung beschleunigen, z. B. gelöschter Kalk oder/und Kieselgel aber zusammen mit langsam wirkenden Zusätzen (mit gesinterter Oberfläche), um gute mechanische Festigkeit zu erhalten. Ein geeigneter Satz ist z. B. :6 Gewichtsteile Sand (teilweise ev. feingemahlen) auf 1 Gewichtsteil Wasserglas (z. B. 38-40 Be). Dazu in Prozenten auf das Wasserglasgewicht: 10% Ferrosilicium, 5% Chrommägnesitpulver (aus Schlacken), γ % gelöschter Kalk und 10% Kieselgel, sowie 3% ZnO und etwas Wasser,
BAD ORIGINAL 009852/035 6

Claims (14)

ü.ci ;;;xempiar JD.it' r- -ι "sMiidCit '.veiJpn Patent an Sprüche
1. Feuchtigkeits-und/oder säurebeständiges sowie flammsicheres Binde—Oder Imprägnierungsmittel auf Basis von Wasserglas, dadurch gekennzeichnet dass es 1-35%, auf Wasserglas berechnet, von mindestens einer Metallverbindung enthält, welche ein Ausfällen von SiO9 und Bildung von Kieselgel bewirkt, bei Korngrösse unter 100>Atund vorzugsweise mit glatter, gesinterter Oberfläche.
2. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass die Metallverbindung aus einem Metallsilicid besteht.
3. Mittel nach Patentanspruch !,dadurch gekennzeichnet dass die Metallverbindung aus einem Salz oder Oxyd aus Al, Mg, Pb, Ti1J-Fe, Zn, Ba oder Ca besteht.
4. Mittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass es eine Kombination aus Metallsilicid und Metall-oder Kieseloxyd darstellt.
5. Verfahren zur Herstellung von Binde- und Imprägnierungsmitteln nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet dass zu Wasserglas l--25%, gerechnet auf das Gewicht von Wasserglas, von einem oder mehreren Metallverbindungen, welche SiO ? ausfällen und die Bindung von Kieselgel bewirken, in Form von Pulvern mit Korngrösse unter 10OyCt, vorzugsweise mit glatter, gesinterter Oberfläche zugesetzt werden.
6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet dass die Konzentration des SiO-, -Gehaltes gefördert wird durch Einmischen von hochkieselhaltigen Stoffen z. B. in Form von Kieselgel, Wasserglaspulver, feingemahlenem Glaspulver usw.
7. Verfahren nach Patentanspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet dass die Konzentration des SiO?-Gelhaltes gefördert wird durch Verminderung der zur Mischung erforderlichen Wassermenge dadurch dass das Wasser ganz oder teilweise in Form von Schaum zugeführt wird bzw. durch Zusatz von geeignet;-" Dispergierungs-oder die Viskosität herabsetzenden Mitteln bzw. durch Bev-t - v. mit Alkohol.
8. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5--7,dadurch gek* .u/iri^'u-.r! dass die Alkalinität neutralisiert wird, z. B. durch Zusatz von Fluoriden, is.üu r machen usw.
BAD ORtGiNAL 009852/035 6
9. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5-8,dadurch gekennzeichnet dass die unlöslichen Bestandteile erhöht werden durch Ausfällen von unlöslichen Silikatsalzen nach Zusatz von geeigneten Metallsalzen oder Oxyden, welche z.B. Al, Mg, Pb, Ti, Cr, Fe, Zn, Ba1Ca. usw. enthalten.
10. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5-9> dadurch gekennzeichnet dass die Trocknung des fertigen Produktes entweder durch Erhitzen oder durch Selbshärtung durch Silicide, KaMendioxyd oder geeignete Polymerisate erfolgt.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5--9 , dadurch gekennzeichnet dass die Wasserbeständigkeit noch weiter verbessert wird durch an und für sich bekannte Zusätze wie Bitumen, Silikone,, Stearate, Wachs emulsionen usw. .
12. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5-9 , dadurch gekennzeichnet dass die mechanische Stärke des Endproduktes weiter verbessert wird durch Drahteinlagen, Faserzusätze usw.
13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 5-9, dadurch gekennzeichnet dass die Bindekraft durch organische Zusätze wie Furanharze, Karbamide , Pheno Melamin, Stärke, Latex usw. verstärkt wird.
14. Produkte, welche gemäss dem Verfahren nach irgend einem der Patentansprüche 5-13 erzeugt werden.
Patentanwalt Ur. Andrejeu/ski
BAO ORIGINAL 009852/0356
DE19661571607 1965-05-11 1966-05-10 Binde-oder Impraegnierungsmittel auf Basis von Wasserglas Pending DE1571607A1 (de)

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