LU85766A1

LU85766A1 - Verbundschichtkoerper

Info

Publication number: LU85766A1
Application number: LU85766A
Authority: LU
Inventors: Jeffery Lee Barrall; Ronald Jay Leib; Debra Lynne Morris
Original assignee: Armstrong World Ind Inc
Priority date: 1984-03-12
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1985-07-24
Also published as: FR2560820A1; ATA23585A; DE3504953A1; JPS60228142A; SE8501186D0; AT388703B; BE901902A; CH667642A5; SE8501186L; GB8506393D0; IT1183129B; FR2560820B1; GB2155402B; ES8603614A1; ES541161A0; CA1229294A; AU3775385A; AU572943B2; GB2155402A; IT8519316A0

Description

i BL-3694/vdw

Prioritätsbeanspruchung einer Patentanmeldung , eingereicht in den USA unter Nr. 588,577 am ^ ? _12.März 1984_

PATENTANMELDUNG

Armstrong World Industries Inc. *

Liberty & Charlotte Streets Lancaster, PA 17604 / USA

VERBUNDSCHICHTKÖRPER

Die Erfindung betrifft einen Verbundschichtkörper, insbesondere einen für Wände, Trennwände, dekorative Oberflächen und dergleichen verwendbaren Verbundschichtkör- _ * 5 per.

™ * i .

j „* Der Aufbau von laminierten Plattenmaterialien war bereits

Gegenstand umfangreicher Untersuchungen in der Industrie, j Insbesondere ist nach Stoffen gesucht worden, die gerin- ; ges Gewicht aufweisen, gut aussehen sowie robust, dauer- 10 haft und feuerbeständig sind. Die letzteren Eigenschaften haben besondere Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Die ; - Innenflächen von Gebäuden, Flugzeugen, Autos und der- ! 91 eichen werden häufig aus organischen Stoffen herge- ! ; ' stellt. Wenn diese Wärme oder Feuer ausgesetzt sind, i \ 15 wird toxischer Rauch frei, der in vielen Fällen zur Er stickung oder bei den diesem Rauch ausgesetzten Personen zu schweren Lungenschäden führt. Die Industrie hat daher viel Zeit und Anstrengungen für den Versuch aufgewandt, Produkte zu entwickeln, die sämtliche erwähnten Eigen-20 schäften aufweisen, jedoch bei Feuereinwirkung keinen * toxischen Rauch entwickeln.

Bekannt ist eine Anzahl von Druckschriften, die sich mit den Möglichkeiten der Herstellung von feuerbeständigen i Produkten beschäftigen. So z.B. beschreibt die US-PS

25 2 744 589 Wandplatteneinheiten, die eine isolierte Platte | enthalten, wobei der Kern doppelt isoliert ist. Als Iso- ! . liermaterialien- werden Steinwolle und Gipsplatten an-

i gegeben. In ähnlicher Weise beschreibt auch die US-PS

! ’ 3 465 222 ein Gemisch aus Stoffen, die als solche für die 30 Verwendung als Feuerhemmittel nicht geeignet sind, jedoch -2- •m - * I-, in Kombination Schichtkörper zu bilden vermögen, die feuerbeständig sind.

Die US-PS 4 375 516 beschreibt formhaltige, wasserbeständige phosphatkeramische Stoffe und Verfahren zu 5 ihrer Herstellung. Sowohl geschäumte als auch unge- schäumte Stoffe können nach den in dieser Patentschrift beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Die danach ' hergestellten Produkte sind sehr geeignet für die Ver wendung als Wandplatten, Deckenplatten und dergleichen. 10 Außerdem sind diese Produkte feuerbeständig, da sie ausschließlich oder vorwiegend als anorganische Gemische ; hergestellt werden können.

! Dennoch sind die gemäß der zitierten Patentschrift her gestellten Produkte nicht für alle Verwendungszwecke | 15 völlig zufriedenstellend, da sie ihrer Natur nach steif sind, d.h. daß die Platten unter Spannung eher dazu neigen zu brechen als sich zu verbiegen.

j \ i Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht so- j mit in der Bereitstellung von anorganischen Platten, 20 die ihrer Natur nach biegsam, jedoch auch fest und dauerhaft sind, * in der Bereitstellung von feuerbeständigen Platten, die bei Wärme- oder Feuereinwirkung quellen und nur wenig oder überhaupt keinen Rauch und keine Dämpfe erzeugen, j 25 und ! in der Bereitstellung von anorganischen Schichtkörpern, j - ' die biegsam sind, selbst wenn sie unter Verwendung von | Stoffen ausgeführt werden, die im Stand der Technik als i i zur Herstellung von steifen Produkten geeignet beschrie- ; 30 . ben werden.

! ? /OL· i * i i » ~3"

Diese Aufgabe wird durch Schichtstoffe gelöst, die unter Verwendung von verstärkenden und/oder nichtverstärken-den Stoffen in Kombination mit Schichten aus einem Gemisch aufgebaut sind, das gemäß dem Stand der Technik für 5 die Bereitstellung von wasserbeständigen phosphatkeramischen Stoffen geeignet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Produkte feuerbeständig, quellen ï bei Hitze- oder direkter Flammeneinwirkung und erzeugen ! nur wenig oder überhaupt keinen Rauch. Dennoch sind die- I 10 se Produkte zäh, dauerhaft und geeignet für die Erzie- ! lung eines dekorativen und ansprechenden Aussehens.

!; Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft einen Ver- ; bundschichtkörper, enthaltend zumindest eine Schicht zu- ! mindest eines Typs von Schichtmaterial, wobei jede ! . 15 Schicht des Schichtmaterials an die angrenzenden Schich- j ten des Schichtmaterials durch ein wasserbeständiges

Phosphatbindemittel gebunden ist, erhalten durch Umsetzung eines Gemische, das ein Metalloxid, Calciumsilicat und Phosphorsäure enthält.

! 20 Eine zweite Ausführungsform der Erfindung betrifft einen ! % feuerbeständigen Verbundschichtkörper, enthaltend eine .1

Vielzahl von Schichten zumindest eines Typs von Schichtmaterial und eine Vielzahl von Schichten eines wasserbe-| ständigen Phosphatbindemittels, erhalten durch Umsetzung 25 eines Gemischs, das ein Metalloxid, Calciumsilicat und Phosphorsäure aufweist, wobei jede Schicht des Schichtmaterials an die angrenzenden Schichten des Schichtmaterials durch das Bindemittel gebunden ist, und dieser Verbundschichtkörper bei Flammen- und/oder Wärmeeinwirkung 30^|zu quellen vermag.

-4- A

î h.

Eine dritte Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildung eines Verbundschichtkörpers und umfaßt die Stufen der Herstellung von zusammengesetzten Schichten aus zumindest einer Schicht eines Phosphat-5 bindemittelgemischs, das ein Metalloxid, Calciumsilicat und Phosphorsäure aufweist, wobei dieses Gemisch geeignet ist für die Erzielung eines wasserbeständigen Phosphatbindemittels, und zumindest einer Schicht zumindest eines Typs von Schichtmaterial, wobei der Verbund-10 schichtkörper so angeordnet ist, daß die angrenzenden Schichten des Schichtmaterials mit den dazwischenliegenden Schichten des Bindemittelgemischs in Kontakt stehen, und der Härtung des geschichteten Gemischs, gegebenenfalls unter Anwendung von Wärme und/oder ; 15 Druck.

[ | Die einzigartigen Eigenschaften der Produkte, die er- ; findungsgemäß hergestellt werden können, sind in erheb- | lichem Maße der Verwendung eines Phosphatbindemittel- i I gemischs zuzuschreiben, das für die Erzielung eines ; o 20 wasserbeständigen phosphatkeramischen Materials geeig- i net ist. Gemäß der gegenwärtigen Lehre des Standes der

Technik sind diese Stoffe für die Herstellung von stei-! fen geschäumten und ungeschäumten phosphatkeramischen j ; Produkten geeignet, überraschenderweise wurde jedoch 25 gefunden, daß derartige Gemische, als relativ dünne verbindende Schichten angewandt, geeignet sind für die Herstellung von hochbiegsamen Schichtkörpern. Beispiele für Gemische, die geeignet sind für die Erzielung dieses Ergebnisses, werden z.B. in der US-PS 4 375 516 be-30 schrieben. In dieser Patentschrift heißt es, daß Gemische, die Calciumsilikat, Phosphorsäure und ein Me-oL. talloxid, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alu- ij :ι »i * ti *

H

i * ij > miniumoxid, Magnesiumoxid, Calciumoxid und Zinkoxid sowie Hydrate davon, enthalten, zur Herstellung von wasserbeständigen Phosphatstoffen umgesetzt werden können. Es wurde jetzt jedoch gefunden, daß auch 5 andere Metalloxide wasserbeständige Phosphatstoffe erzielen lassen. Die Erfindung umfaßt somit sämtliche - j Gemische, die ein Metalloxid, Calciumsilikat und Phos phorsäure enthalten, mit der Maßgabe, daß diese Gemische unter Erzielung eines wasserbeständigen Stoffes 10 reagieren.

I Diese Gemische werden vorzugsweise in relativ dünnen j Schichten in einer Dicke in der Größenordnung von ca.

| 0,025 bis 0,5 mm auf die Oberfläche eines Schichtmate- I riais aufgebracht, das ein verstärkendes oder ein nicht- 15 verstärkendes Material sein kann. Die Gemische können in | ' normaler Konsistenz aufgebracht werden, können aber | auch als mechanisch geschäumte Gemische aufgebracht | werden. Sind sehr dünne Beschichtungen oder Schichtkörper I von geringem Gewicht erwünscht, so wird die zuletzt s 20 genannte Technik bevorzugt, da der Schaum in einer I Dicke von ca. 0,025 mm aufgebracht werden kann, wonach ! die Dicke auf ein geringeres Maß reduziert werden I * kann, sobald der Schaum zusammenfällt. Als weitere I Alternative kann das Bindemittelgemisch diskontinuier- I 25 lieh auf Teile des Schichtkörpers aufgebracht werden.

K Der Ausdruck "Schicht".des Bindemittels umfaßt I somit Anwendungsformen, bei denen dieses gleichmäßig | und auch ungleichmäßig aufgebracht wird.

! , Nach der Aufbringung des Bindemittelgemiscns kann dann I 30 das beschichtete Material gehärtet werden oder es w’ird !mit einer zweiten Schicht desselben oder eines anderen ! 1 j j Schichtmaterials beschichtet und danach gehärtet. Die 9 -6- j i · i Härtung kann unter Umgebungsbedingungen durchgeführt werden. Sind jedoch dichtere Produkte erwünscht, kann die Härtung auch unter Druck erfolgen. Außerdem kann zur Beschleunigung des Härtungsprozesses die Wärme 5 auch während der Härtung zugeführt werden.

Für die erfindungsgemäßen Schichtkörper kann eine Vielzahl von Stoffen verwendet werden. So z.B. können Packpapier, Handtuchpapier, Mull, gewebte und nicht gewebte Glasmatten, gewebte und nichtgewebte synthetische I 10 Stoffe wie Polyester, Nylon u.a., gehackte Fasern aus j verschiedenen Stoffen, Mineralwolle, Drahtnetzgewebe ! und andere allgemein bekannte Stoffe, allein oder in Kom- ! bination als Schichtstoffe verwendet werden. Außerdem I ’ können auch nichtverstärkende Stoffe, wie verkittende | 15 Stoffe und dergleichen verwendet werden, obwohl diese j ? in den meisten Fällen zu steifen Produkten fuhren.

i j j Besonders wirksame verstärkende Stoffe zur Verwendung j im Gemisch mit Phosphatbindemitteln sind erfindungsge- | maß solche, wie sie in der US-PS 4 239 519 beschrieben ί 20 werden. Die zitierte Patentschrift beschreibt eine

Klasse von Stoffen, die hier als "synthetische Glimmer- I » — | Stoffe” bezeichnet werden. Im wesentlichen handelt es ί „ sich um Nicht-Asbestpapiere oder -bahnen, die aus Sili catgelen durch Kationenaustauschreaktionen erhalten 25 werden. Stoffe dieses Typs sind für ihre relative Un-! beeinflußbarkeit durch hohe Temperaturen bekannt, außer- | dem weisen sie eine hohe Biegsamkeit auf.

I - • ' Schichtkörper, die Schichten aus Phosphatbindemitteln t und synthetischen Gl immerbahnen umfassen, haben bemer- !..

; 30 ikenswerte Eigenschaften gezeigt. Werden z.B. derartige -7- * -

F

Verbundstoffe der direkten Flammeneinwirkung ausgesetzt, dann erweisen sich diese nicht nur als feuerbeständig und relativ rauchfrei, sondern zeigen auch Quellungseigenschaften. Die direkte Flammeneinwirkung auf eine 5 Fläche des Schichtkörpers verursacht nämlich eine offensichtliche Schichtentrennung innerhalb des Körpers, was zur Bildung von lufterfüllten Räumen führt. Diese haben isolierenden Charakter, was starke Temperaturunterschiede zwischen den beiden Seiten eines auf diese Wei-10 se getesteten Körpers bewirkt. Obwohl z.B. eine Seite eines relativ dünnen Körpers mit einer Dicke in der Größenordnung von 1,5 mm der direkten Flammeneinwirkung bei einer Temperatur von ca. 1120°C während 1 Minute ausgesetzt wurde, kam es zu einer inneren Quellung, 15 wobei die Temperatur auf der entgegengesetzten Seite des Körpers unter 316°C lag.

Dieses Phänomen beschränkt sich nicht nur auf unter Verwendung von synthetischen Glimmerstoffen aufgebauten Schichtkörpern. So z.B. zeigen auch Packpapier enthal-20 tende Schichtkörper Quellungseigenschaften. Auch diese Schichtkörper zeigen beim Test, wie oben beschrieben, starke Temperaturunterschiede. Der Grund für die Schichtentrennung ist noch nicht bis ins letzte geklärt, obwohl angenommen wird, daß dies mit dem im Körper enthaltenen 25 Wasser zusammenhängt.

Neben den quellungsfähigen Schichtkörpern können auch durch Aufnahme eines Drahtsiebes als einer der Schichten wärmeleitende Schichtkörper hergestellt werden. Schichtkörper dieses Typs haben sich als durchaus wirksam bei 30 der Wärmeableitung von der Einsatzstelle erwiesen. Auf , diese Weise sind diese Stoffe geeignet für wärmeleitende ^ Dichtungen und dergleichen.

4 ψ -8-

Die Dicke der erfindungsgemäß hergestellten Schichtkörper kann stark variieren. Je nach Wunsch kann der Körper zwischen sehr dünn (z.B. 0,76mm) und sehr dick (z.B. 12,7 mm oder darüber) variieren. Es sind Schicht-5 körper hergestellt worden, die lediglich aus einer einzigen Schicht eines verstärkenden Stoffes und einer ; Schicht Phosphatbindemittel bestehen oder aus 37

Verstärkungsschichten und 36 Schichten Phosphatbindemittel. Diese Illustration bedeutet jedoch 10 keine Einschränkung der Zahl der Schichten, aus denen ein Schichtkörper aufgebaut werden kann. Außerdem ist keine Notwendigkeit gegeben, die verstärkenden Stoffe, wie sie zur Herstellung des Schichtkörpers verwendet werden auf einen einzigen Typ zu beschränken. Es können 15 auch Gemische bzw. Kombinationen von verstärkenden Stoffen vorteilhaft sein.

Weitere Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Beispielen deutlich, die lediglich illustrierenden und nicht einschränkenden Charakter haben.

20

BEISPIELE

’ Beispiel 1

Ein Phosphatbindemittel wurde aus folgenden Komponenten hergestellt:

Komponenten Gewicht 25 _______ A1203.3H20 15,0

MgO 8,0

Talk 16,0 75 % H3P04 30 J (53,0 % P2°5) 105,0

L

-9- » * H3B03 4,0

CaSi03 100,0 H20 18,0 • Ein Phosphatbindemittel wurde hergestellt durch Be-5 reitung einer Reaktionslösung, die Phosphorsäure, * ; Aluminiumoxid und Wasser enthielt. Nach Erhalt einer klaren Lösung, und während diese noch warm war, wurde Borsäure zugesetzt, wonach das Gemisch gerührt wurde, bis es wieder klar war. Die Reaktionslösung wurde auf 10 4°C abgekühlt,iwonach ein Gemisch der trockenen Kompo nenten zugesetzt wurde.

Auf jede von 5 Doppel schichten aus Maschengewebe vom Typ Reichhold Modiglass 2,5X-SM mit einer Abmessung von 7,6 cm x 30,5 cm wurden rasch 0,075 mm dicke Schichten 15 der angeführten Rezeptur aufgezogen. Die fünf Schichten wurden dann unverzüglich übereinander geschichtet und während 25 Sekunden unter einem Druck von 3,9 MPa in einer auf 121°C erwärmten Presse miteinander verpreßt. Die erhaltene Bahn war fest und wasserbeständig, außer-20 dem auch noch biegsam.

Der Bruchmodul des Schichtkörpers, im wesentlichen gemessen nach ASTM D-1037 betrug 14,8 MPa. Der Elastizitätsmodul wurde mit 9,6 MPa errechnet. Die Feuerbewertungsskala umfaßte die Werte· 0 für Schwelen und 2 für 25 Entflammen, im wesentlichen gemessen nach ASTM E-662-7S.

Beispiel 2 j - Das im Beispiel 1 beschriebene Verfahren wurde wieder holt, nur daß die Presse auf einer Fläche mit einer λ / -10- 4 - »

Prägeplatte ausgestattet war. Die erhaltene Probe gab die sehr feinen Details der Prägeplatte wieder.

Beispiel 3

Auf jede von 10 getrennten Packpapierbahnen mit den Ab-5 messungen 30,5 cm x 30,5 cm x 0,03 mm wurde eine 0,025 mm dicke Schicht Phosphatbindemittel der in Beispiel 1 angeführten Rezeptur aufgezogen. Unmittelbar danach wurden die 10 Bahnen aufeinandergeschichtet und 1 Minute lang unter einem Druck von 3,9 MPa in einer auf 93°C 10 erwärmten Presse miteinander verpreßt. Die erhaltene Probe war fest und biegsam, wenn auch nicht so biegsam wie der glasverstärkte Körper in Beispiel 1. Der Bruchmodul, gemessen wie in Beispiel 1, betrug 31,6 MPa.

! ’ | Der Verbundkörper wurde in Stücke mit den Abmessungen S ' 15 10,2 ση x 10,2 cm geschnitten, wonach zwei Stücke will kürlich für Testzwecke ausgewählt wurden. Jedes Stück ; wurde waagerecht auf einem Ringständer angeordnet, wo nach an der Stelle der Unterseite, an der die Spitze der I blauen Propanflamme vorgesehen war, ein erstes Thermoele- 20 ment angebracht wurde. Ein zweites Thermoelement wurde auf der Oberseite des Schichtkörpers unmittelbar über | ’ dem ersten Thermoelement angeordnet. Bei der Einwirkung der Flamme wurden dann an beiden Thermoelementen die | Temperaturen in Abhängigkeit von der Zeit gemessen. Die [ 25 Dicke von Probe 3A stieg bei Erwärmung während 7 Minu- | ten von 2,2 mm auf 5,1 mm. Nach diesem Zeitraum maß das [ Thermoelement auf der Flammenseite eine Temperatur von | 1034°C, während die Temperatur auf der Oberseite 328°C betrug. Die Probe 3B wurde 6 Minuten lang er-! 30 wärmt und zeigte einen Anstieg der Dicke von 2,2 mm I . auf 4,2 mm. Auf der Flammenseite wurde eine Temperatur o ! von 1066 C gemessen und auf der Oberseite eine Tempera- -11- »

k A

tur von 378°C.

Beispiel 4

Wie in Beispiel 1 angegeben, wurde ein Phosphatbindemittel hergestellt, nur daß es 50 Gew.-% gefärbtes Kie-5 selerdegranulat Nr. 17 der Firma Ottawa Silica Company enthielt. Die Bereitung des Phosphatbindemittels erfolgte durch Mischen des Granulats mit den Trockenkomponenten. Das gefüllte Bindemittel wurde dann in einer | 0,075 mm dicken Schicht auf eine Bahn von Glaspa- 10 pier der Firma Johns-Manville aufgezogen. Gleichzeitig wurden auch 0,08 mm dicke Schichten auf drei getrennte Dreifachbahnen von Modiglass-Maschengewebe, wie ! im Beispiel 1 beschrieben, aufgezogen. Die drei Modi- glass-Schichten wurden aufeinandergeschichtet, wonach 15 über dieses Paket noch die Außenschicht aus granulatgefülltem Bindemittel geschichtet wurde. Das so gebildete j Paket wurde dann unter einem Druck von 3,9 MPa bei einer I Temperatur von 104°C während 2 Minuten verpreßt, wodurch man eine biegsame Bahn mit guter Kratzfestigkeit erhielt.

20 Beispiel 5

Das Verfahren nach Beispiel 4 wurde wiederholt, nur daß die Presse auf einer Seite mit einer Prägeplatte ausgestattet war. Das erhaltene Produkt zeigte die feinen i Details der Prägeplatte.

25 Beispiel 6

Ein Phosphatbindemittel wurde aus den folgenden Komponenten bereitet: i Komponenten Gewicht (g) ! Al„0,.3HL0 18,0 i 2 3 2 ; 30 i MgO · 8,0 vL,Talk 16,0 w -12- 75 % Η-,ΡΟ .

3 4 (53,0 % P205) 108,0 Η3Β03 4,0

CaSi03 100,0 5 H20 18,0 _ . Die Reaktionslösung wurde durch Mischen von Phosphorsäu re, Wasser und Aluminiumoxidtrihydrat und Rühren bis zur Erzielung einer klaren Lösung bereitet. Danach wurde der erhaltenen warmen Lösung Borsäure zugesetzt und gerührt.

10 Nachdem die Reaktionslösung wieder klar geworden war, wurde sie auf ca. 2 bis 4°C abgekühlt.

148 g der kalten Flüssigkeit wurden dann unter starkem Rühren mit 124 g der Trockenkomponenten versetzt, die vorgängig zur Erzielung eines gleichförmigen Materials ge-15 mischt worden waren. Das erhaltene Gemisch wurde dann bis zur Homogenität gerührt und dann zur Aufrechterhaltung der flüssigen Konsistenz, d.h. zur Verzögerung der Wechselwirkung zwischen den Komponenten in ein Eisbad gegeben. Die Topfzeit für dieses Material konnte je nach 20 dem Vermögen der Kontrolle der exothermen Reaktionstemperatur im Eisbad zwischen ca. 30 Sekunden und ca. 7 Minuten schwanken.

Aus den nachfolgend genannten Komponenten wurde eine synthetische Glimmerplatte hergestellt: 25 Komponenten Gewicht (g)

Magnesiumfluorhectorit 100,0 gebleichte Rotholzzellulose 10,0

Glasfasern 1/8" DE 5,0

Flockungsmittel Polymin P 0,075 30 |Flockungsmittel Hydraid 777 0,037 ψ -13- « i Wasser ---

Die gebleichte Rotholzzellulose wurde mit Hilfe eines Holländers (Hydropulper) in Wasser dispergiert und in einer Stoffmühle vom Typ Jordan Refiner bis zu einem 5 Mahlgrad von 500 (Canadian Freeness) raffiniert. Die * · raffinierte Pulpe wurde dann in einen großen, oben offe nen Tank transferiert und mit den Glasfasern aufgeschlämmt. Nach Beschickung des Tanks mit der erforderlichen Wassermenge zur Erzielung einer Konsistenz von 10 1,3 % Feststoffgehalt wurde der ausgeflockte Nieder schlag von Magnesiumfluorhectorit zugesetzt und das Gemisch bis zur Homogenität gerührt. Danach wurden Polymin P und Hydraid 777 zugesetzt. Unmittelbar danach ließ man das Gemisch auf das Formungssieb einer Four-15 drinier-Maschine fließen. Nach Entfernung des Hauptanteils des Wassers wurde die Matte in einer Reihe von Vakuumpressen der Vakuumbehandlung unterzogen. Durch den Transport der synthetischen Glimmermatte über eine erwärmte Trommel wurde der Restwassergehalt entfernt.

20 Eine dünne Schicht des erwähnten Phosphatbindemittels (I) wurde in einer annähernden Dicke von 0,25 mm auf * die Oberfläche einer synthetischen Glimmerplatte (S) aufgebracht. Unmittelbar danach wurde ein Stück Micro-lith-Glasplatte (G) vom Typ SH20/1 der Firma Glaswerk 25 Schüller GmbH auf das Bindemittel gelegt und damit durchtränkt, wonach auf die Glasschicht eine zweite Bahn aus synthetischem Glimmer gelegt wurde. Das gesamte Paket wurde dann in eine Presse zwischen Glasoberflächen gelegt und unter einem Druck von 1,8 MPa 5 Minuten lang 30 bei 77°C verpreßt. Nach dem Pressen wurde der verpreßte r Verbundkörper bei 77°C einige Minuten lang zur Entfernung | des Wassers konditioniert, wodurch man ein festes und 7~p biegsames Produkt erhielt.

w ; * -14- *

Es ist festzustellen, daß aufgrund der Porosität der I Glasplatte das Bindemittel nicht auf beiden Seiten auf- 1 gebracht werden mußte. Das Bindemittel war in der Lage, I unter Druck durch die Glasschicht hindurchzutreten, 5 d.h. sie zu durchtränken, so daß die beiden angrenzenden Schichten des synthetischen Glimmers mit dem Glas „ · über eine einzige Bindemittelschicht verbunden werden ! konnten. In diesem Beispiel und in den folgenden Bei- ! ' spielen ist die Durchtränkung mit (Gl) oder (IG) ange- : 10 geben. Bei diesem Beispiel handelte es sich somit um j die Schichtstruktur S(IG)S.

i ! | Beispiel 7 | Das Verfahren nach Beispiel 6 wurde wiederholt, nur [ bildeten die Glasplatten die Außenschichten, und der j 15 Verbundkörper hatte die Struktur (GI)S(IG). Die Glas platten wurden über das Phosphatbindemittel mit der einzigen Innenschicht aus der synthetischen Glimmerbahn verbunden, indem man den Verbundkörper in eine Presse legte, die mit muldenförmig gemusterten Präge-20 platten ausgestattet war. Diese verliehen der Oberfläche des Schichtkörpers eine feine Textur in einer gewünschten Zeichnung.

Beispiel 8

Das Verfahren nach Beispiel 7 wurde wiederholt, nur daß ! 25 man den Schichtkörper zwischen ein geschäumtes Silikon- ' kautschukpolster und eine eine Zeichnung aufweisende I Metall patrize oder -matrize legte. Dies ergab Form- : Produkte mit tief eingeprägten Bildern.

Beispiel 9 30 Eine Serie von Formkörpern wurde im wesentlichen wie in f Ê j | Beispiel 6 beschrieben hergestellt, wobei jede Probe ; JT5' synthetischen Glimmer, Phosphatbindemittel und gegebe- -15- « s, ^ nenfalls eine Glasplatte enthielt. Wie in Beispiel 6 angegeben, durchtränkte das Phosphatbindemittel die Glasplatte derart, daß dieses, wenn es im Inneren eines Schichtkörpers enthalten war, zur Verbindung der . 5 angrenzenden Schichten aus synthetischem Glimmer diente, selbst wenn es nur auf eine Oberfläche der Glasplatte ^ ; oder nur auf eine einzige Oberfläche der angrenzenden

Bahnen aus synthetischem Glimmer aufgebracht worden war.

Die Bruchmodulwerte wurden nach ASTM D-1037 ermittelt, 10 wohingegen der Elastizitätsmodul mit den üblichen mathematischen Mitteln aus dem Bruchmodul errechnet wurde Der Aufbau jedes Schichtkörpers ist von der Oberseite zur Unterseite hin angegeben. Wenn nicht anders ange-» geben, wurde das Bindemittel in 0,20 mm dicken Schich- 15 ten aufgezogen, und es wurde die Glasplatte SH 20/1 verwendet.

Probe Struktur Bruch- Elastizi- modul tätsmodul _(MPa) (MPa) 20 9A SISISIS 10,2 2,5 ! 9B S(IG)S(IG)S(IG)S 11/0 2,7 I 9C* S(IG)S(IG)S(IG)S 11,8 3,3 ‘ 9D (Gl)S(IG)S(IG)S(IG)S(IG) 24,2 8,9 ; * = I wurde in einer 0,3 mm dicken Schicht aufgezogen.

\ i 25 Die Ergebnisse für diese Proben zeigen einen erhebli chen Anstieg der Festigkeit, wenn der Schichtkörper mit . w ^^^der Glasplatte abgedeckt wird.

y i.

-16- • *

Probe Struktur Bruch- Elastizi- modul tätsmodul _(MPa )_(MPa)_ 9E (GI)SISISIS(IG) 22,6 9,1 5 9F** (GI)SISISIS(IG) 27,4 8,8 9G (GI)SISIS(IG) 22,8 9,5 9H (GI)SIS(IG) 24,6 9,0 **= anstelle der Glasplatte SH 20/1 wurde die Glasplatte SH 50/1 verwendet.

10 Bei Vergleich mit den für Probe 9D erhaltenen Werten zeigen diese Ergebnisse, daß die Abdeckung mit den Maschengewebebahnen erheblich mehr zur Festigkeit des Schichtkörpers beiträgt als die inneren Glasplatten.

» 91 SISIS 12,0 5,0 I 15 9J S(IG)S(IG)S 16,3 6,0 | 9K IS(IG)S(IG)SI 16,5 7,3 | Diese Daten dienen zu Vergleichszwecken.

i Beispiel 10 | Dieses Beispiel illustriert die Ergebnisse, die erzielt | 20 werden, wenn verschiedene Proben mit einem Propanbrenner, ; . wie in Beispiel 3 beschrieben erwärmt werden. Die dabei j erzielten Ergebnisse sind nachfolgend für Schichtkörper ! mit verschiedenen Komponenten und verschiedener Gefüge- | anordnung angegeben.

| 25 Die Erwärmung bewirkte merkliche Veränderungen in den

Schichtkörpern, und diese Veränderungen waren umso stärker, je größer die Zahl der Schichten war. Wurde z.B. eine ! einzige Bahn aus synthetischem Glimmer erwärmt, so kam ji I es nur zu einer geringen Ausdehnung dieser Bahn. Wurden p -17- t « a <· j jedoch zwei oder mehr Bahnen aus synthetischem Glimmer und Phosphatbindemittelschichten verwendet (mit oder ohne Glasverstärkung), war die Blasenbildung stärker ausgeprägt. Die Wirkung dickerer Proben lag, wie unten . 5 zu ersehen ist, in den guten isolierenden Eigenschaf ten. Die Tabelle zeigt die Zunahme der Dicke, die bei * [ jeder Probe durch die Erwärmung verursacht wurde.

Die Proben waren aus Schichten aus der Glasplatte SH 20/1 und/oder synthetischem Glimmer verbunden, die miteinan-10 der durch Phosphatbindemittel, im wesentlichen wie im j Beispiel 9 beschrieben, verbunden waren. Die erhaltenen ! Schichtkörper waren nicht geprägt. Sie wurden als Proben ί 10A bis 10H bezeichnet. In der Spalte "Struktur" ist die Schichtenfolge von oben nach unten angegeben.

j i i 15 Änderung der Dicke (mm) | Probe Struktur Anfangs- Enddicke Zunahme I dicke j. --------- I 10A S 0,7 0,9 0,2 ! 10B ISI 0,9 3,2 2,3 r j 20 10C (GI)S(IG) 0,9 3,3 2,4 i 10D ISISI 1,4 3,8 2,4 ! . 10E (GI)S(GI)S(IG) 1,6 4,4 2,8 - 10F ISISISI 1,8 4,9 3,1 10G (Gl)S(Gl)SIS(IG) 2,1 5,3 3,2 t ‘ 25 10H (GDS(GI)S(GDS 2,1 6,3 4,2 t [ Die Temperaturunterschiede wurden, wie folgt, bei den angegebenen Temperaturinterval1 en gemessen. Die Messun gen erfolgten durch Subtraktion der Temperatur am Thermoelement der Oberseite (Ts) von der des Thermoelements 30 der Flammenseite (Fs), was den Temperaturunterschied (D) fergibt.

I> L· t » . · I - -18- ! ^

Temperatur (in °C) wie angegeben

Temperatur Zeitintervall (s)

Probe meßsteile 15 30 60 120 180 10A Fs 1184 1193 1202 5 Ts 547 588 597 D 611 588 588 . ' 10B Fs 1201 1217 1227

Ts 457 555 551 D 727 643 657 10 IOC Fs 1246 1277 1268 1254 1262

Ts 234 573 573 579 576 D 993 679 677 658 669 ! 10D Fs 1016 1091 1102 1115 1126

Ts 83 174 423 463 465 j 15 D 916 900 661 633 643 ! 10E Fs 1036 1117 1117 1133 1137

Ts 71 118 289 390 402 D 948 985 810 725 718 I 10F Fs 1127 1152 1183 1200 1190 i 20 Ts 82 93 185 379 385 I D 1027 1042 981 803 787 10G Fs 1194 1216 1213 1234 1239

Ts 77 83 138 348 364 ] D 1100 1114 1057 868 857 j - 25 10H Fs 1121 1108 1134 1176 1185 I Ts 70 80 104 306 328 | D ' 1033 1011 1011 851 818

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Erwärmung die Quellung ! ’ der Schichtkörper verursacht.

: l· ! / -19- *

Beispiel 11

Das Verfahren gemäß Beispiel 6 wurde unter Verwendung von synthetischem Glimmer, Glasmaschengewebe Schüller 20/1, Glasmaschengewebe Burlington Nr. 1653 Lenoweave 5 (16x8) (abgekürzt "B") und/oder eines Windschutzschei benrasters aus galvanisiertem Eisendraht (W) mit 2,2 " . 2 - bzw. 2,6 Litzen pro cm wiederholt. Es wurden folgende

Proben hergestelltî

Probe_ Struktur_

10 11A SIS

11B ISI

11C S(IG)S

HD (GI)S(IG)

HE S ( IB)S

15 11F S(IW)S

Die Produkte wurden auf Zugfestigkeit und auf Biegsamkeit geprüft. Die Zugfestigkeit wurde im wesentlichen nach ASTM F-152 unter Verwendung von Probengrößen Typ 1 mit Hilfe eines Zugfestigkeitsprüfgeräts vom Typ Instron 20 bei einer Kreuzkopfgeschwindigkeit von 2,54 cm/min und einer Geschwindigkeit des Registrierstreifens von 2,54 cm/min ermittelt,* die Proben waren jedoch nicht vorkonditioniert. Die Proben wurden in 1,25 cm lange hantelförmige Stücke geschnitten mit Ausnahme von Probe 25 11F, die zu einem 2,54 cm langen hantelförmigen Stück zugeschnitten wurde. Es wurden die nachfolgenden Ergebnisse erzielt: , Probe__Ergebnisse_ _Last ( in N) Bruch_Druck ( in MPa ) 30 11A 112 ( 6,8) 7,2 (0,75) j HB 53 (10,9 ) 5,5 (1,98) ψ HC 136 (16,8 ) 9,0 (1,69)

K

» -20- » 11D 111 (8,2) 8,5 (1,26) 11E 205 (9,1) 13,2 (1,26) 11F 663 (49,9) 41,0 (1,20) . Die ermittelten Werte stellen einen Durchschnitt aus 5 drei Messungen dar, wobei die in Klammern angegebenen * Werte die Differenz zwischen den bei jedem Versuch festgestellten höchsten und niedrigsten Werten dar-' stellt.

Die Biegsamkeit wurde im wesentlichen nach dem üblicher-10 weise als "Dornbiegeversuch" bezeichneten Versuch nach ASTM F-147 ermittelt. Die Proben 11A bis 11D versagten beim Versuch unter Verwendung eines 2,54 cm-Dorns, die Probe 11F bestand den Versuch bei Verwendung eines 2,54 cm-Dorns, und die Probe HE bestand den Versuch bei Ver-15 Wendung eines 2,22 cm-Dorns. Keine der Proben war vorkonditioniert.

Beispiel 12

Dieses Beispiel illustriert die Ergebnisse bezüglich des Wärmeableitungsvermögens bei Aufnahme eines Metallgit-20 ters in einen Schichtkörper. Der Schichtkörpber C mit der Struktur (GI)S(WI)S wurde auf übliche Weise herge-stellt, nur daß in diesen Thermoelemente eingebaut wurden, wobei diese auf die obere Fläche der oberen Bahn aus synthetischem Glimmer gelegt wurden. Die Thermoele-25 mente wurden dann durch Aufbringen der oberen Schicht (Gl) eingehärtet. Die Thermoelemente wurden in genau definierten Abständen vom Punkt der Flammeneinwirkung entweder in Richtung des Drahtnetzes (WD) oder diagonal dazu 1 angeordnet: ι- Α" -21- 4 ί ! ' *ι

Thermoelement_Anbringung_Abstand (cm) TC 1 Flammeneinwirkungspunkt TC 2 diagonal 5,08 TC 3 diagonal 10,16 5 TC.4 diagonal 12,70 TC 5 diagonal 15,24 j ^ : TC 6 WD 10,16 t ! ί * i \ ! Der Schichtkörper C wurde unter Verwendung eines Draht- I netzes aus galvanisiertem Eisendraht, wie in Beispiel 11

• 10 beschrieben, hergestellt, während der Schichtkörper B

i ; ein vergleichbares Kupferdrahtnetz enthielt. Der Schicht- : körper A, der kein Drahtnetz enthielt, wurde für Kon- j * trollzwecke hergestellt. Es wurden die nachfolgend ange- i S führten Temperaturen gemessen.

i ! ; 15 Temperaturen Î Zeit TC 1 TC 2 ' (min) A_B_C_A_B_C_ ; 0 26,7 26,7 25,6 27,2 26,7 25,6 3 1088 1033 1043 74 88 99 | 20 10 1049 1018 1049 71 104 124 15 1016 1025 1021 93 114 127 ! TC 3 TC 4 ! _A_B C _A B_C_ ' 0 27,2 26,7 26,1 27,2 27,2 26,1 25 3 37,2 38 35,6 34,4 35,0 31,7 10 37,8 42 42 35,0 37,2 35,6 15 39,0 43 43 35,6 37,8 36,7 TC 5 TC 6 ._ABC_ABC_ 30 / 0 27,2 27,2 26, 1 27,2 26,7 25,6 7k » ft ; t i -22- * w Λ 3 32,2 33,3 30,0 46 69 62 10 32,8 34,4 32,8 46 72 76 15 33,3 35 33,9 49 78 77

Diese Ergebnisse zeigen, daß ein in den Schichtkörper 5 eingebautes Netz die Wärme vom Einwirkungsort aus zerstreut und daß ein Kupferdrahtnetz die Wärme wirksamer zerstreut als ein Drahtnetz aus galvanisiertem Eisendraht. Außerdem ist bei Vergleich der Ergebnisse von TC 5 und TC 6 festzustellen, daß die Wärme in Draht-10 netzrichtung wirksamer abgeleitet wird als diagonal dazu.

: " Beispiel 13

Dieses Beispiel illustriert die Herstellung einer Probe, I die nicht unter Wärme- und Druckeinwirkung gehärtet wor- ! 15 den war. Eine 0,15 mm dicke Schicht des im Beispiel 12 | beschriebenen Bindemittelgemisches (ca. 125 g) wurde auf ein Stück 2,5X-SM-Modiglass-Maschengewebe mit den Abmessungen 30,48 x 30,48 cm aufgebracht, wonach ein zweites Stück Maschengewebe auf die Beschichtung gelegt wurde. Der j 20 so erhaltene Schichtkörper wurde kurz verpreßt, um das

Bindemittelgemisch in die entsprechenden Gewebeschich-“ ten zu drücken, wonach der Schichtkörper unter Umgebungsbedingungen gehärtet wurde. Die Härtung wurde innerhalb von ca. 5 Minuten durchgeführt.

j 25 Beispiel 14

Dieses Beispiel illustriert die Beschichtung einer Ma~ = schengewebeschicht mit einer geschäumten Bindemittel mischung. Das Bindemittelgemisch wurde hergestellt,wie | in Beispiel 1 beschrieben, und während ca. 25 Sekunden 30 gemischt. Der Mischung (268 g) wurden 10,1 g (3,8 %) j— / Tensid Millifoam der Firma Onyx Chemical Co. zugesetzt.

! )v n / y -23-

Der Schaum wurde durch mechanisches Mischen mit Hilfe eines Luftrührwerks während 40 Sekunden hergestellt.

Dann wurde auf beide Flächen eines Stückes 7,5X-SM-Modi-glass-Maschengewebe mit den Abmessungen 30,48 x 30,48 cm 5 eine 0,075 mm dicke Schicht (ca. 82 g) aufgebracht. Das beschichtete Maschengewebe wurde 25 Sekunden lang bei 82°C zur Erzielung einer gehärteten Bahn verpreßt.

A

! * ·.

Claims

1. Verbundschichtkörper, insbesondere feuerbeständiger ' Verbundschichtkörper, gekennzeichnet durch zumindest eine Schicht zumindest eines Typs von Schichtmaterial, wobei zumindest eine Seite der Schicht ; 5 des Schichtkörpers mit einem wasserbeständigen Phosphat bindemittel versehen ist, das auf an sich bekannte Weise durch Umsetzung eines Gemischs erhalten wird, enthaltend ; ein Metalloxid, Calciumsilicat und Phosphorsäure, als ): gehärtete Deckschichten oder zur Bindung weiterer Schich- 1. ten von Schichtmaterial.

2. Verbundschichtkörper nach Anspruch 1, dadurch g e - i kennzeichnet, daß das Metalloxid ausgewählt ist aus der Gruppe., bestehend aus Aluminiumoxid, Magne-ij siurooxid, Calciumoxid und Zinkoxid sowie Hydraten davon. Ψ A é * I - -25-

3. Verbundschichtkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittelgemisch Aluminiumoxidtrihydrat enthält.

„ 4. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis - 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Bin- * demittelgemisch eine im wesentlichen gleichförmige Schicht ist.

5. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Bindemittelgemisch eine im wesentlichen diskontinuierliche | Schicht ist.

6. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß er ein synthetisches Glimmerschichtmaterial enthält. ) t

7. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis ί 6, dadurch gekennzeichnet , daß er ein I gewebtes, nichtgewebtes oder ein geschnittenes synthe- i tisches Glasschichtmaterial enthält. j f 1

8. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß er ein i gewebtes, nichtgewebtes oder ein geschnittenes synthe- tisches Schichtmaterial enthält. ί E È

9. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis j, 8, dadurch gekennzeichnet , daß er ein Packpapierschichtmaterial enthält. i

10. Verbundschichtkörper nach einem der Ansprüche 1 bis Ι 9, dadurch gekennzeichnet , daß er ein J t * -26- Drahtnetzschichtmaterial enthält.

11. Verfahren zur Herstellung eines Verbundschichtkörpers nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß auf wenigstens eine Seite wenigstens einer Schicht wenigstens einer Art von 5 Schichtmaterial eine Schicht aus einem Phosphatbindemit- * ‘ telgemisch, enthaltend ein Metalloxid, Calciumsilicat und Phosphorsäure aufgebracht wird, wobei dieses Gemisch geeignet ist, ein wasserbeständiges Phosphatbindejnittel-material als Deckschicht oder zum Binden weiterer Schich-10 ten von Schichtmaterial zu bilden, und der Schichtkörper, gegebenenfalls unter Anwendung von Wärme und/oder Druck | gehärtet wird, i _

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch g e k e η n - j zeichnet, daß das Bindemittelgemisch in einer Dicke von ca. 0,025 bis ca. 0,5 mm aufgebracht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittelgemisch als mechanisch geschäumter Schaum aufgebracht wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da- durch gekennzeichnet , daß das Binde- s -* >j mittelgemisch als im wesentlichen kontinuierliche | Schicht aufgebracht wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, da- 1 durch gekennzeichnet, daß das Bindemit- j telgemisch als im wesentlichen diskontinuierliche Schicht : aufgebracht wird.