DE2513475B2

DE2513475B2 - Waermeisolierendes beschichtungsmaterial

Info

Publication number: DE2513475B2
Application number: DE19752513475
Authority: DE
Inventors: Keiichi Matsudo; Sasaki Toshimi Abiko; Koike (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1974-03-29
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1977-03-24
Also published as: US4037015A; DE2513475A1

Description

katfasern, pulverförmiges SiO.,, ein SiO.,-haltiges 15 diffundieren die resultierenden Oxide in das Binderhohles oder poröses hitzebestäiidiges Material und material, wodurch die Bindungsfestigkeit des Binders

; hitzebeständigi
eine wäßrige Phosphatbinderlösung enthält.

3. Wärmeisolierendes Beschichtungsmaterial nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es ein fein verteiltes Metall enthält.

4. Verwendung des wärmeisolicrenden Beschichlungsmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Beschichtung von Materialien zum Schutz vor hohen Temperaturen in reduzierender oder oxidierender Atmosphäre.

Die Erfindung bezieht sich auf ein wärmeisolieren-

verringert wird und die resultierenden Beschichtungen geringe Festigkeit aufweisen bzw. schlecht haften. Aus der DT-OS 16 46 44¹^ ist ein feuerfestes isoliermaterial bekannt, das Aluminiumsilikatfasern und pulverförmiges SiO., enthält, wobei ein hydraulisches Calciumaluminat-Bindemittel verwendet wird. Das Isoliermaterial der DT-OS 16 46 44¹) enthält ferner kein poröses oder Hohlräume aufweisendes Material.

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 hitzebesiändige Aluminiumsilikat-Fasern, kieselsäure-

des Beschichtungsmaterial zur Anwendun« beim 35 haltige poröse hitzebeständige Materialien, pulverför-Schutz von Maschinen oder Maschinenteiren vor migen SiO₂ und eine wäßrige Alkalimetallsilikatlöhohen Temperaturen in reduzierender oder oxidieren- sung enthält. Das erfindungsgemäüe wärmeisolierende der Atmosphäre, zur Innenauskleidung von Heiz- Material kann leicht auf die Oberflächen von Metallen öfen, zur Verhinderung teilweise erfolgender Erwär- wie Eisen ouer Stahl aufgebracht oder aufgeklebt mung von Materialien wie beispielsweise Stahl oder 40 werden und wird bei hohen Temperaturen in Gegenzur Verlangsamung der Abkühlrate eines Materials wart reduzierender wie auch oxidierender Atmobei Wärmebehandlung. sphärc weder denaturiert noch abgelöst. Das poröse

Wärmeisolicrende Materialien, die in reduzierender Material kann durch ein Hohlmaterial ersetzt werden, oder oxidierender Atmosphäre verwendbar sind, wur- Des weiteren ist ein Phosphatbinder anstelle des Alden bisher durch mechanisches Fixieren von Asbest- 45 kalisilikat-Binders je nach der Art der Atmosphäre fasern, Glasfasern oder Geweben daraus, durch An- verwendbar. Durch Zumischen eines fein verteilten kleben bzw. Zusammenkleben mit einem Bindemittel Metalls zu den Aggregaten kann die Wirkung der «der durch Anwenden eines Gemiscnes aus Asbest Beschichtung weiter verbessert werden,
oder leichten hitzebeständigen Partikeln mit Ton, Von den Erfindern wurden umfangreiche experi-

feuerfestem Zement oder anorganischen Bindermate- 50 mentelle Untersuchungen mit der Zielsetzung durchrialien auf Substrate aufgebracht. geführt, wie eine Sinterung bzw. Glasierung des

Derartige Verfahren zum Aufbringen isolierender wärmeisolierenden Beschichtungsmaterials verhindert Beschichtungen nach dem Stand der Technik erfor- werden kann; von den Erfindern wurde dabei festgedern nicht nur große Erfahrung und Geschick sowie stellt, daß durch Erzeugen einer Mischung aus hitzetinen beträchtlichen Zeitaufwand beim Aufbringen 55 beständigen Aluminiumsilikat-Fasern, kieselsaureres Isoüermaterials auf Substrate wie beispielsweise haltigcn teilchenförmigen und porösen hitzebcständi-Stahl, sondern weisen ferner die Nachteile auf, daß gen Materialien oder Hohlmaterialien sowie pulverlich das Material beim Erhitzen, Abkühlen oder bei förmigcm SiO₂ und Zusetzen eines Natriumsilikattiechanischer Beanspruchung wie Stoßen von den Binders wie etwa eines Gemischs aus Natrium-Substraten aufgrund schwacher Adhäsion des Mate- 60 melasilikat (Na₂O · SiO₂) und Natriumdisilikat rials gegenüber der Metalloberfläche der Substrate (Na.,O · 2 SiO₂) ein wärmcisolicrendes Beschichablöst bzw. abblättert. tungsmaicrial "hergstellt weiden kann, das leicht auf

Als Ursache für das Ablösen des Isolationsmatc- Substrate angewandt werden kann, sich auch beim rials wird angenommen, daß die Adhäsion zwischen Erhitzen auf hohe Temperaturen in Gegenwart einer dem Wärnieisoliermaterial und Metalloberflächen 65 reduzierenden Atmosphäre nicht ablöst und auch

nicht stark ist, die Festigkeit von Wärmcisoliermaterialien aufgrund der schwachen Bindungskräfte dieser Materialien per se nicht hoch ist, sowie ferner,

nicht unter Verringerung der Isoliereigenschaften gänzlich gesintert bzw. verglast wird.

Es wurde ferner festgestellt, daß ein wärmeisolie-

³ 4

rendes Beschichtungsmaierial mit guten Isoliereigen- den, wobei das genannte Verhältnis in der angegebeschaften durch Verwendung eines Phosphatbinders nen Reihenfolge abnimmt. Der Schmelzpunkt von aus einem wasserlöslichen Salz von Verbindungen Na.,0 · SiO., beträm 1080^C. Der Schmelzpunkt des der allgemeinen Formel M₃PO₄, M₂HPO₄ oder Eutektikums (Na₁O ■ 2 SiO, ^ SiO.) beträgt 780° C. MH₂PO₄ hergestellt werden kann, das ebenfalls leicht 5 Ein Silikat mit einem geeigneten Schmelzpunkt kann auf ein Substrat aufgebracht werden kann und sich infolgedessen aus zahlreichen AlkalimetpllsHikaten auch beim Erhitzen auf hohe Temperaturen in Ge- ausgewählt werden. Da die Aggregate des wärmeisogenwart einer oxidierenden Atmosphäre nicht ablöst lierenden Beschichtungsmaterials SiO., enthalten, tre- und auch keine Volum- oder Strukturveränderung ten sie teilweise bei steigender Temperatur mit dem bzw. Denaturierung zeigt; anstelle des zuvor erwähn- xo Binder unter Bildung niedrigschmelzender Verbinten Natnumsihkat-Binders sind dabei beispielsweise triumsilikat mit einem niedrigen Na.O/SiO.-Verhält-Natriumphosphat (Na.,PO₄), Dinatriumhydrogen- düngen in Reaktion. Aus diesem Grund wird ein Naphosphat (Na₂HPO₄) oder Dikaliumhydrogenphos- nis als Binder gewählt. Der erfindungsgemäß venvenphat (K₂HPO₄) verwendbar. _dete Binder enthält im allgemeinen hauptsächlich

Die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Iso- 15 Natriummetasilikat (Na₁O · SiO₂), das, je nach der liermaterials wird im folgenden näher erläutert. verwendeten Temperatur, mit Natriumdisilikat

Zunächst wird ein warmeisolierendes Beschich- (Na.,O · 2 SiO.,) gemischt sein kann. Natriumsilikat tungsmaterial erläutert, das in einer reduzierenden wird" mit ansteigender Temperatur flüssig; bei AbAtmosphäre verwendbar ist. nähme der Temperatur verfestigt es sich im glasarti-Im allgemeinen bringen anorganische hitzebestän- 20 gen Zustand und haftet an der Metalloberfläche. Die dige Fasern nicht nur eine Erhöhung der physika- resultierende Beschichtung zeigt infolgedessen keine tischen Festigkeit eines wärmeisolierenden Beschich- Tendenz zur Ablösung von der Oberfläche beim Ertungsmaterials mit sich, sondern bilden auch Poren hitzen oder Abkühlen.

bzw. leere Stellen im Material zur Verbesserung der Das in den erfindungsgemäßen wärmeisolierenden

Isolation. Die erfindungsgemäß verwendeten hitzebe- 25 Beschichtungsmaterialien enthaltene Na.,O ist bis zu ständigen SiO₂-Aluminiumoxid-Fasern, bilden ent- einer Temperatur von 1050° C in reduzierender Atsprechend eine feste Beschichtung, da ein Teil des mosphare (einschließlich H., oder CO) stabil. Auf der SiOo in den Fasern an einen Binder aus Natriumsili- anderen Seite ist SiO., befeiner Temperatur bis zu kat gebunden ist. Mit steigendem Al,O.,/SiO₂-Ver- Γ260 C in reduzierender Atmosphäre stabil. Des hältnis in den hitzebeständigen Fasern steigt die 30 weiteren können dem wärmeisolierenden Beschich-Hitzebesiändigkeit an, die Bindung mit dem Binder tungsmaterial zur Steigerung des Beschichtungseffekts wird jedoch schwächer. Aus diesem Grund ist je nach oder zur vollständigen Abschirmung der Metalloberder verwendeten Temperatur ein geeignetes Al₂O.,, fläche von der Atmosphäre Substanzen in kleinen SiO₂-Verhältnis auszuwählen. Hitzebeständige Fasern Mengen zugesetzt werden, die mit einer reduzierenmit einem Al.,O₃/SiO₂-Verhältnis von 1 halten die 35 den Atmosphäre nicht reagieren, beispielsweise Oxide hohe Temperatur von 1200 C aus. _wie ZrO.,, MgO oder Al₂O₃ oder fein verteilte Metalle

Poröse hitzebeständige Malsrialien oder Hohlma- wie Cr, Ti, Zr, Cu, Ag oder Au.

tcrialien mit darin enthaltenen sphärischen Hohlräu- im folgenden wird ein wärmeisolierendes Beschich-

men erzeugen leere Stellen im wärmeisolierenden Be- tungsmaterial erläutert, das in einer oxidierenden Atschichtungsmaterial, so daß dieses leicht wird und 40 mosphare verwendbar ist.

zugleich bemerkenswert verbesserte Isolationseigen- Hiizebeständige Aluminiumsilikat-Fasern und

schäften aufweist. Das Mischen von wärmebeständi- SiO.,-haltige poröse oder hohle hitzebeständige Mategen Materialien mit relativ kleiner Partikelgröße rialien verhalten sich in einer oxidierenden Atmo-(0.2 bis 1,0 mm) mit den Aluminiumsilikat-Fasern sphäre in gleicher Weise wie oben erwähnt, verhindert ferner, daß die Fasern aneinandergebun- 45 Zusätzlich können Titanoxid (TiO₂) oder Zinkoxid den werden und verbessert die Flüssigkeit des Be- (ZnO) zu einer noch zuverlässigeren Verhinderung schichtungsmaterials. der Oxidation der Metalloberfläche, des Substrats verWenn hohle, Si()₂-haltige hitzebeständige Mate- wendet werden.

rialien wie aufgeblähte Silikat-, Aluminiumoxid- oder Durch den Phosphatbinder werden die Aggregate

Silikat-Aluminiumoxid-Kugeln oder Aschsandkugeln 50 fest an die Oberfläche eines Metalls wie Eisen odei verwendet werden, wird ein Teil des SiO₂ in diesen Stahl gebunden; der Binder reagiert ferner mit dei Materialien an den Binder unter Bildung einer brauch- Oberfläche unter Bildung einer Phosphatverbindunj baren Beschichtung gebunden, und die hohlen hitze- wie Eisenphosphat, so daß die Oberfläche vor Oxi beständigen Materialien können in Abhängigkeit von dation geschützt ist und zugleich eine feste Verbin der verwendeten Temperatur in der gleichen Weise 55 dung zwischen Oberfläche und Beschichtung erziel wie bei Verwendung hitzebeständiger Fasern vcr- wird.

schiedene Al₂O₃/SiO₂-Verhältnisse aufweisen. Als Phosphatbinder wird erfindungsgemäß ein Al

Pulverförmiges SiO₂ bedecken die Metalloberfläche kalimetallphosphat verwendet, das eine Viskositä eines Substrats und füllen die Zwischenräume zwi- besitz, wenn es im Wasser gelöst ist. Trinatriumphos sehen den hitzebeständigen Fasern und den porösen H₀ phat ist besonders geeignet, da es bei erhöhten Tem hitzebeständigen Materialien aus und vergrößern so peraturcn (Schmelzpunkt 1340⁰C) stabil und be die Festigkeit der Adhäsion zwischen der resultie- Normaltemperatiir weniger hygroskopisch ist. renden Beschichtung und dem Substrat sowie die Wie bereits erwähnt, sind ALO.,, SiO., sowie Na₂C

Festigkeit der Beschichtung selbst, und P₁O, (vom Phosphat) unter oxidierender Atme

Der Alkalisilikat-Binder kann aus Natriumsilikaten 65 sphäre"stabil, wodurch das erfindungsgema.3e wärme mit verschiedenen Na.,O/SiO.,-Verhältnissen be- isolierende Beschichtungsmaterial bei Temperature stehen. Es können so beispielsweise 2Na₂O SiO₂, über lüOO¹ C (kurzzeitig 120O⁰C) stabil ist. Na₂O · SiO₂ und Na₂O · 2 SiO₂ herangezogen wer- Wenn in dem wärmeisolierenden Beschichtungs

material kleine Mengen fein verteilter Metalle wie AI, Cu, Ag, Au oder Cr eingebracht sind, kann dadurch der BeschichtungsefTekt gesteigert und die Metalloberfläche zugleich vollständig von einer oxidierenden Atmosphäre getrennt werden. 5

Das erfindungsgemäße wärmeisolierende Beschichiungsmaterial wird entsprechend durch Mischen von Aluminiumsilikat-Fasern, kieselsäurehal'igen porösen hiizebeständigen Materialien und pulverförmigem SiO₂ mit wäßriger Alkalisilikatlösung erzeugt. io Die wäßrige Alkalisilikatlösung 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 Bei- 15 spielen näher erläutert.

Beispiel I

20

Es wurden wärmeisolierende Beschicluungsmaterialien 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 bis 5 mm 25 auf Teststücke (aus Stahl) von 60 mm Außcndurchmesser und 10 mm Dicke aufgebracht und bei 200 C h getrocknet. Die beschichteten Teststücke wurden anschließend 48 h in einen Ofen mit reduziere.ider Atmosphäre (H, oder CO) gebracht. Die Teststücke wurden bei 870 C in Ül abgeschreckt. Die Bindungsfestigkeit, mechanische Festigkeit sowie Veränderungen in der Beschaffenheit, den Eigenschaften und der Wärmeleitfähigkeit der Reschichtungsmateriulien wurden bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.

Die Teststücke bestanden aus S2OC- und SNC22-Stahl folgender Zusammensetzung:

SNC22(Gew.-"„): 0.12—0.18 C 0.15—0,35 Si 0.35—0,65 Mn < 0,030 P 5CO.030 S

<3,00 Ni 0.70—1.0 Cr Res'. Fe

(Japanese Industrial Standard 64 102)

S 20 C
0,18 -0.23 C 0.15—0.35 Si 0,30—0,60 Mn < 0,030 P
<O.O35 S
Rest Fe

(Japanese Industrial .Standard 64 051)

Tabelle 1

Nr. Zusammensetzung (".«)
Fasern

Poröse oder hohle Materialien Pulvc; iiirniigcs hilzc-

bcständiccs Material

Pulver- Binder form ices Metall

Wasser in g K)Dg der Zusammcnset7iinc

1	SiO₂-Al₂O
2	dcsgl.
3	desgl.
4	desgl.
5	desgl.
6	desgl.
7	dcsgl.
8	desgl.
9	desgl.
10	desgl.
11	desgl.
12	dcsgl.
13	desgl.
14	dcsgl.
15	Asbest
16	Asbest
17	Asbest
18	Asbest
19	Asbest
20	C lasfasern
21	Asbest
22

5 SiO,-Al,O,-Kugeln 5 SiO.

7,5 desgl. 7.5 SiO₁,

10 desgl. 10 SiO,

15 desgl. 15 SiO,

10	desgl
10	dcspl
10	dcsgl
10	dcsgl
10	desgl
10	desgl
10	dcsgl
10	dcsgl
15	desgl
10	desgl
50	—
50

66.7 --■

66.7

60
40

10 10 10 10 10 10 K)

10 10 15 80 75 70 60

Diatomecnerde Diatomeenerdc

10

25 SiO₂
Tio",
SiO,"
TiO",
SiO,"

SiO, SiO, Sio" 60 60 60 60 65 69

ZrSiO, 35

ZrO",

SiO,"

MgO 35

SiO, 35

35 35 35

35 25 25 35 18 33,3

33.3

30

25 50

Cr

Ti

10 10

Zr Cu Ag Au

Na₂SiO.,

Na₀SiO,

NaX)-2 SiO.

Nn₂SiO.,

Na. SiO,

Na₁SiO,

Na₂SiO,

Na₂SiO.,

NrUSiO.,

10 10 10

, 10 10 10 10 10 10 10

— Na₂SiO,

Na,SiO„

25

Na₂SiO.,

Na₂SiO, Na₁SiO, Na", PO., kolloidales \1,O, kolloidales SiO,

N;i,SiO., Na₂SiO, Na.'siO..

150 150 200 200

200 200 200 200 200 200 200

10

— Na₂SiO, 10

10

100 100 100

100 100 HK)

In den Tabellen 1 und 2 sind die Teststücke Nr. 1 bis 14 mit den erfindungsgemäßcn wärmeisolierendcn Beschichtungsmalcrialien beschichtet; die Teststücke Nr. 15 bfs 22 sind dagegen mit wärmeisolierenden Bcschichtungsmatcrialicn nach dem Stand der Technik beschichtet.

Tabelle 2	Uin-	I-esligkeit	Veränderung	Wärme
Nr.	dungs-	des wiirme-	der	leit
	fcsti;'-	isol'C-	l-'ieenschaften	fähigkeit
	kcil	renden	beim
		Materials	I.uiiizcn
	(kg cm'-')	(kg.em^:)		(Kcal mh"Ci
	23.5	35	unverändert	0.172
1	20	30	desgl.	0,145
T	14,5	22	desgl.	0,105
3	11,6	18	desgl.	0,097
4	15,0	23	desgl.	0,121
5	16,5	24	desgl.	0.115
6	12,0	19	desgl.	0,111
7	13,0	20	desgl.	0.125
8	18,0	25	desgl.	0,118
9	16,5	24,5	desgl.	0,107
10	15,5	23,5	desgl.	0,100
11	16,0	24,0	desgl.	0,102
12	11,0	17,5	desgl.	0,115
13	13,0	20,5	desgl.	0,110
14	1,0	3,0	abgelöst	0,139
15			(brüchig)
	1.0	2,0	desgl.	0,130
16	1.0	2.5	desgl.	0,132
17	1,0	3.0	desgl.	0,130
18	1,0	4,2	desgl.	0,129
19	20	32	geschmolzen	0,5
20	1.0	20	desgl.	0,32
21	1.0	15	desd.	0,25
22

35

40

45

Wie in Tabelle 2 angegeben, wurde festgestellt, daß der größte Teil der Beschichtungsmaterialien nach dem "Stand der Technik eine sehr niedrige Bindungsfesiigkeit von 1,0 kg/cm² besaß und sich bei der Exposition in einer reduzierenden Atmosphäre bei 950^: C von den Teststücken ablöste bzw. zu einem gesinterten Zustand geschmolzen wurde.

Im Gegensatz dazu wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien sämtlich eine sehr hohe Bindungsfestig- keit von 11 kg/cm² oder darüber besaßen und auch bei der Exposition in einer reduzierenden Atmosphäre bei 950" C weder Ablösung noch Schmelzen oder Brüchigkeit zeigten. Die Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterialien ändert sich darüber hinaus mit dem Mengenverhältnis von Fasern und zugesetzten porösen bzw. hohlen Materialien. Die Abkühlgeschwindigkeit von Teststücken, die mit einem Beschichtungsmaterial mit 7,5 ^u/o Fasern und 7,5 °/o porösen Materialien beschichtet wor- den waren, betrug beim Abschrecken im Vergleich zu Teststücken ohne darauf aufgebrachtes Beschichtungsmaterial V< oder weniger. Der Wärmeisolations- effekt des erfindungsgemäßen Beschichtungsmaterials ist entsprechend ausgezeichnet.

Beispiel II

150 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen eines Gcmischs aus 7,5 Teilen SiOyPuIver, 7,5 Teilen SiO.,-ALO.j-Fasem, 7,5 Teilen SiO.,-Al.,O._t-Kugeln (poröses Material) und 10 Teilen Natriummetasilikai zugegeben. Das entstehende Gemisch wurde auf die Innenflächen eines Ofens mit reduzierender 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 oder desgleichen an der Stahlwand des Ofens fixiert werden. Die Beschichtung löste 'ich auch bei wiederholtem Erhitzen auf 1000 C nicht von der Wandung ab und besaß zufriedenstellende Wärmeisolationswirkung.

Beispiel III

Es wurden wärmeisolierende 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 bis 5 mm auf Teststücke (aus S..OC) von 60 mm Außcndurchmcsscr und

10 rnm Dicke aufgebracht und 1 h bei 200' C getrocknet. Die beschichteten Teststücke wurden anschließend 5 h bei lOOO^C in einen Ofen mit oxidierender Atmosphäre eingebracht und darauf auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Teststücke wurden bei 870 C 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 Testslücke Nr. 1 bis 14 mit den erfindungsgemäßcn wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien beschichtet; die Teststücke Nr. 15 bis 22 sind mit wärmeisolierenden Beschichtungsmaterialien nach dem Stand der Technik beschichtet.

Wie aus der Tabelle 4 hervorgeht, besitzt der größte Teil der Beschichtungsmaterialien nach dem Stand der Technik eine sehr niedrige Bindungsfestigkeit von 1,0 kg/cm² und löst sich bei der Exposition in einer oxidierenden Atmosphäre bei 1000°C 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/cm² aufweisen und bei der Exposition in einer oxidierenden Atmosphäre bei 1000⁰C 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 % Fasern und 7,5 °/o poröser Materialien beim Abschrecken beträgt im Vergleich zu der Abkühlgeschwindigkeit von Teststücken ohne darauf aufgebrachtes Beschichtungsmaterial V-i odei weniger. Das erfindungsgemäße Beschichtungsmaterial weist infolgedessen eine ausgezeichnete Wärmeisolierwirkung auf.

709 512/28

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	Zusammensetzung ι"	9	5	25	13	475	örmiges	il	HO	I	10	IO	Wasser i
	Fasern		7,5					75			K)	g HIOg
		«>	K)				bestiiniliges	70			lü	der Zu
			15				Maleri;	60		Hinder	K)	sammen
Tabelle 3			K)	Poröses oder hohles		Pulverf	SiO.,	60	Pulver		K)	setzung
Nr.	SiO₂-ALO₃-Fascrn		K)	Material		hitze-	5 SiO₁"	60	förmiger		IO	150
	desgl.		K)				SiO.,	60	Metall		K)	150
	desgl.	10				SiO₂	60		Na., PO,	K)	200
	desgl.	10	SiCX-ALO₃-KUgCl	η 5		SiO₂	60		Na₁PO₄	IO	200
	desgl.	lü	desgl.	7.		SiO.^	60	—	Na₃PO₄	IO	200
1	desgl.		desgl.	K)	SiO₂		—	Na₃PO₄		200
2	desgl.	15	desgl.	15	SiO₂	30	—	Na₁PC)₄	IO	200
3	desgl.		desgl.	K)	S\O~,	30	Al 10	Na₃PO₄		200
A	desgl.	10	desgl.	K)	SiO₂	30	Cr K)	Na₁PO₄	IO	200
5	desgl.		des_c',l.	10		30	Ti IO	Na₁PO₄		200
6		TO	desgl.	10	SiO,	30	Zr IO	Na₁PO₄	10
7	desgl.		de sgl.	10	ZnO,	30	Cu K)	Na₃PO₄		200
8		15	desgl.	10	SiO.,"	30	Ag 5		10
9	desgl.				Tio;	30	Au 1	Na₁PO₄		200
10		35	desgl.	10	SiO.,"	35	—		10
	desgl.				ZrO",	18		Na₃PO₄		250
11		50	desgl.	10	SiO.,"	25	—		10
	desgl.	50			Al₂O₃	25		Na₃PO₄	10	250
12		66,7	desgl.	15	SiO.,	33,3
	Asbest				TiO":,			Na₃PO₄	250	100
13		66,7	desgl.	10	SiO₂"	33,3	—
	desgl.				TiO",			Na.,SiO..	250	100
14	desgl.	60	—		SiO₂	30			10	100
	desgl.	40				25		Na₂SiO₃	25
15			—		SiO₂	50	—	Na₂SiO₃	TC
	desgl.	—			—	kolloidales
16		—		SiO₂	—	Al₂O₃
17	Glasfasern			SiO₂		kolloidales		100
18	Asbest	—		Sio",	—	SiO,	100
					Na₀SiO₁	mn
19		—		—	Na₃PO₄
	Diatomeenerde	10	—	Na ΡΠ
20	Diatomeenerde	25
21
22

Tabelle 4	Bin-	Festigkeit	Veränderung	Wärme	Tabelle 4 (Fortsetzung)	Bin-	Festigkeit	Veränderung	Wärme
Nr.	dungs-	des wärme	der	leit	Nr.	dungs-	des wärme	der	leit
	festig-	isolie	Eigenschaften	fähigkeit		feaig-	isolie	Eigenschaften	fähigkeit
	keit	renden	beim			keit	renden	beim
		Materials	Erhitzen				Materials	Erhitzen
	(kg/cm=)	(kg/cm^ä)		(Kcal/mh°C)		(kg/cm=)	(kg/cm²)		(Kcal/mh°c;
	24,0	40	unverändert	0,173		12,0	17,5	desgl.	0,116
1	21	33	desgl.	0,146	13	12,5	20,5	desgl.	0,125
2	15,0	24	desgl.	0,107	14	1,0	5,0	abgelöst	0,137
3	12,0	20	desgl.	0,097	15			(brüchig)
4	14,5	25	desgl.	0,120		1,0	2,8	desgl.	0,131
5	16,0	23	desgl.	0,123	16	1,0	3,7	desgl.	0,130
6	11,0	17	desgl.	0,119	17	1,0	3,2	desgl.	0,135
7	12,8	21	desgl.	0,120	18	1,0	4,7	desgl.	0,137
8	18,5	24	desgl.	0,130	19	20	30	geschmolzen	0,46
9	17,3	26,5	desgl.	0,132	20	1,0	22,5	desgl.	0,30
10	15,0	24,5	desgl.	0,100	21	1,0	17	desgL	0,26
11	14,0	25,0	desgl.	0,107	22
12

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Beispiel IV

250 Teile Wasser wurden zu 100 Teilen eines Gemischs aus 65 Teilen SiO.,-Puher, 10 Teilen SiO.,-ALO_:1-Fasem. 10 Teilen SiÖ.,-AI.,O.,-Kugeln (poröses Material), 5 Teilen Titanoxid und 10 Teilen Natriumtriphosphat zugegeben. Das entstehende Gemisch wurde auf die Innenllächen eines Ofens mit oxidierender Atmosphäre gesprüht. Die so erhaltene Auskleidung war leicht und besaß gutes Adhäsionsvermögen. Sie zeigte nach dem Trocknen eine hohe Bindungsfestigkeit und konnte entsprechend ohne irgendwelche weiteren mechanischen Maßnahmen auf der Stahlwandung des Ofens fixiert werden. Sie wurde ferner auch beim wiederholten Erhitzen auf 1000 C nicht abgelöst und besaß zufriedenstellende Wärmeisolationswirkung.

Wie bereits erwähnt, kann das erfindungsgemäße wärmeisolierendc Bcschichtungsmaterial leicht auf Metalloberflächen aufgebracht werden, weist nach kurzem Trocknen hohe Festigkeit und hohe Wärmeisolation auf und ist bei Temperaturen bis zu 1000⁰C (kurzzeitig sogar 1200⁰C) 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 wärmeisolierendc Beschichtungsmaterial ferner eine hohe thermische und mechanische Festigkeit aufweist, ist die Lebensdauer des Materials entsprechend höher.

ίο Da das erfindungsgemäße wärmeisolierende Beschichtungsmaterial ferner leicht ist und ein hohes Adhäsionsvermögen aufweist, kann es außerordentlich vielseitig eingesetzt werden. Das erfindungsgemäßc Material ist ferner im Gegensatz 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 derartige öfen

zo bedeutend verringert wird und zugleich Trage- bzw. Halteeinrichtungen für die Auskleidung in wesentlich geringerem Ausmaße vorgesehen werden müssen oder gänzlich entfallen können.

P-

Claims

26 13 475 Patentansprüche:

1. Wärmeisolierendes Beschichtungsmaierial auf der Basis von Aluminiumsiükatfa'.ern, pulverformigem SiO., und anorganischem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß es Aluminiumsilikatfasern, pulverförmiges SiO₁,, ein SiO₂-haltiges hohles oder poröses hitzebcstär.diges Material und eine wäßrige Alkalimetallsilikatlösung enthält.

2. Wärmeisolierendes Beschichuingsrnatcrial auf der Basis von Aluminiumsilikatfasern, pulverförmigem SiO₂ und anorganischem Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß es Aluminiumsili-

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 Glasuriiberzug bildet, um das Ablösen der Isolierschicht zu verhindern; das geschmolzene Bindematerial dringt jedoch in einem solchen Fall in die Aggregate ein bzw. reagiert mit den Aggregaten, so daß das gesamte wärmeisolierende Material gesintert bzw. glasitrt wird, wodurch seine Porosität herabgesetzt und der Isolierefiekt verringert wird. In oxidierender Atmosphäre