BE1020471A3 - Werkwijze om een hard schuim te vervaardigen, hard schuim, en een mengsel om een dergelijk schuim te maken. - Google Patents

Description

Werkwijze om een hard schuim te vervaardigen, hard schuim, en een mengsel om een dergelijk schuim te maken.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze om een hard schuim te vervaardigen, een hard schuim, en een mengsel van producten waaruit een dergelijk hard schuim vervaardigd kan worden.

In veel toepassingen, zoals deuren, poorten en wanden worden schuimen gebruikt die brandwerend zijn. Deze worden meestal in een holte of holtes van een dergelijk product aangebracht. Traditioneel zijn dit meestal harde polyurethaanschuimen die van een brandvertragend middel voorzien zijn, bijvoorbeid natriumsilicaat.

Deze schuimen hebben echter als nadeel dat als er een brand is, zij toxische gassen, bijvoorbeeld blauwzuurgas, kunnen afgegeven, en dat zij bij brand gemakkelijk kunnen vervormen, zodat zij geen of slechts een beperkte mechanische functie kunnen vervullen, waardoor een poort, wand, etc. minder lang stand houdt en eerder instort wanneer er brand is.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan minstens één van de voornoemdé en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een werkwijze om een hard schuim dat minimaal deels uit natriumsilicaat bestaat te vervaardigen, waarin een natriumsilicaatoplossing in water gemengd wordt met een reactief metaalpoeder om een schuimvormingsreactie te initiëren.

Op deze manier kan op gemakkelijke wijze een hard natriumsilicaatschuim verkregen worden.

Ook kan het mengsel voordat het is uitgehard, of zelfs voordat de schuimvormingsreactie gestart is, gemakkelijk in een ruimte gebracht worden om het schuim hoofdzakelijk in die ruimte te laten vormen, en daardoor die ruimte volledig te vullen.

Een dergelijk schuim is zeer lang bestand tegen zeer hoge temperaturen, zonder verlies aan mechanische sterkte, . en zonder gassen af te géven wanneer het Wordt blootgesteld aan die hoge temperaturen, zoals die bijvoorbeeld bij een; brand optreden.

Bij voorkeur bestaat het betreffende harde schuim hoofdzakelijk, dus minimaal 50 gewichtsprocent, en bij nog meer voorkeur voor minimaal 80 gewicht sprocent, uit' natriumsilicaat.

Een reactief metaalpoeder is hierbij een metaalpoeder, bijvoorbeeld aluminiumpoeder, dat op zodanige wijze kan reageren met de natriumsilicaatoplossing dat door opwarming als gevolg van de reactiewarmte stoom ontstaat, en/of dat. als reactieproduct een gas, bijvoorbeeld waterstof,, ontstaat, zodat de stoom en/of het reactieproduct als schuimvormend gas kunnen dienen.

Bij voorkeur is de natriumsilicaatoplossing een oplossing van alkalisch natriumsilicaat, omdat de reactie met het metaalpoeder dan beter verloopt.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt het metaalpoeder toegevoegd aan de natriumsilicaatoplossing in een hoeveelheid van 0,5 tot 30 gram metaalpoeder per 100 gram natriumsilicaatoplossing, en bij verdere voorkeur 1 tot 10 gram.

Door de hoeveelheid aluminiumpoeder te variëren, kunnen schuimen met verschillende eigenschappen verkregen worden, waarbij een schuim met een lage dichtheid, circa 40-50 kg/m3, verkregen wordt bij gebruik van circa 10 gr aluminiumpoeder per 100 gr natriumsilicaatoplossing, en een schuim met een hoge dichtheid, circa 700-800 kg/m3, verkregen wordt bij gebruik van circa 1 gr aluminiumpoeder per 100 gr natriumsilicaatoplossing.

Deze dichtheden, en de daaraan gerelateerde eigenschappen van het schuim kunnen ook worden gevarieerd door de natriumsilicaatoplossing met het daarin gemengde metaalpoeder voor of na aanvang van de schuimvormingsreactie in een beperkt volume te brengen, waardoor een vrije expansie van het schuim beperkt wordt.

Dit kan een volume zijn waarin het schuim uiteindelijk bedoeld is gebruikt te worden, dus bijvoorbeeld een holle ruimte in een artikel dat brandwerend gemaakt dient te worden, of een volume dat slechts bedoeld is om het schuim in te maken, waarna het ergens anders zijn uiteindelijke toepassing vindt.

De uitvinding betreft tevens een combinatie van een waterige natriumsilicaatoplossing en een reactief metaalpoeder.

Tevens betreft de uitvinding een hard schuim dat hoofdzakelijk uit natriumsilicaat bestaat, verkrijgbaar door het toepassen van de bovengenoemde werkwijze.

Hierin zijn vanzelfsprekend metaalverbindingen, zoals oxides, hydroxides of silicaten van het betreffende metaal aanwezig.

De uitvinding betreft tevens een inrichting om een combinatie volgens de uitvinding die gemengd is te vervaardigen, die een houder omvat waarin zich een ongemengde combinatie volgens de uitvinding bevindt waarbij de natriumsilicaatoplossing zich in een eerste compartiment bevindt, en het reactieve metaalpoeder zich in een tweede component bevindt, en die middelen omvat om natriumsilicaatoplossing en reactief metaalpoeder bij elkaar te brengen.

Dit kan bijvoorbeeld een spuitbus zijn met twee compartimenten, waarbij oftewel een doorbreekbare wand tussen beide compartimenten is aangebracht, en een middel om die wand te doorbreken aanwezig is in de Spuitbus, bijvoorbeeld stalen kogels, oftewel waarbij het materiaal in de compartimenten gedurende het uitdrijven uit de spuitbus in een gecombineerde meng/spuitkop wordt samengebracht.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, de werkwijze volgens de uitvinding volgens enkele varianten beschreven.

Voorbeeld 1:

Een hoeveelheid van 1,0 kg natriumsilicaatoplossing in water, met een natriumsilicaatgehalte van 45,5% en een SiC>2/Na20 verhouding van 2,0 werd op een temperatuur van 25°C gebracht. Hierin werd 100 gr van een fijn aluminium poeder gemengd.

Na 1 tot 2 minuten begon het mengsel te schuimen en heet te worden, totdat na circa 5 minuten een maximum schuimvolume van vloeibaar schuim bereikt werd.

Deze schuinunassa hardde binnen enkele minuten uit tot een hard schuim, met een dichtheid na verder drogen van 40-50 kg/m3.

Dit hard schuim werd aan een glasvlam blootgesteld, waarbij geen gasontwikkeling en geen schade aan het schuim werd vastgesteld.

Vanwege het gebruikte aluminiumpoeder bevat het schuim aluminium en/of aluminiumverbindingen.

Voorbeelden 2 en 3:

Het experiment van voorbeeld 1 werd herhaald, maar ditmaal door de oplossing van natriumsilicaat op 15°C, respectievelijk 35°C te brengen.

De hoeveelheid schuim die gevormd werd, was vergelijkbaar met voorbeeld 1, evenals de eigenschappen van het schuim.

Het duurde 18 minuten, respectievelijk 1 minuut, tot de schuimvormingsreactie voltooid was.

Voorbeeld 4 :

Het experiment van voorbeeld 1 werd herhaald, maar ditmaal met 10 gram aluminiumpoeder.

De schuimvorming duurde enkele uren, en er werd een hard schuim gevormd met een dichtheid van 700-800 kg/m3.

Ook dit harde schuim werd aan een glasvlam blootgesteld, waarbij opnieuw geen gasontwikkeling en geen schade aan het schuim werd vastgesteld.

Schuimen zoals in de voorbeelden kunnen nog aangepast worden wat betreft hun eigenschappen, zowel wat betreft brandwerendheid, als wat betreft sterkte, als wat betreft thermische en geluidsisolatie, door diverse toevoegmiddelen, zoals cement, kalk, grafiet, polystyreendeeltjes in de natriumsilicaatoplossing te mengen voor, of tegelijkertijd met het aluminiumpoeder.

Hoewel de in de voorbeelden genoemde schuimen uitgehard waren na de werkwijze in de voorbeelden, kan het in sommige gevallen wenselijk zijn om het aldus gevormde schuim verder te drogen om overtollig water te verwijderen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de in dé voorbeelden beschreven varianten van de werkwijze en het gevormde schuim, doch een werkwijze en schuim volgens de üitvinding kunnen in allerlei varianten uitgevoerd en verwezenlijkt worden, zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (17)

1. Werkwijze om een hard schuim dat minimaal deels uit natriumsilicaat bestaat te vervaardigen, waarin een natriumsilicaatoplossing in water gemengd wordt met een reactief metaalpoeder om een schuimvormingsreactie te initiëren.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat natriumsilicaatoplossing een oplossing van alkalisch natriumsilicaat is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat natriumsilicaatoplossing een oplossing is van natriumsilicaat met een molratio Si02/Na20 kleiner dan 2,1 en een concentratie Na2Si03 van 44 tot 46%.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het metaalpoeder aluminiumpoeder is.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat het metaalpoeder wordt toegevöegd aan de natriumsilicaatoplossing in een hoeveelheid van 0,5 tot 30 gram metaalpoeder per 100 gr natriumsilicaatoplossing.

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies daardoor gekenmerkt dat de snelheid van schuimvorming wordt geregeld door de temperatuur van de natriumsilicaatoplossing te regelen alvorens het metaalpoeder er in te mengen.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de eigenschappen van het harde schuim worden geregeld door de natriumsilicaatoplossing met het daarin gemengde metaalpoeder voor of na aanvang van de . schuimvormingsreactie in een beperkt volume te brengen.

8. Combinatie van een waterige natriumsilicaatoplossing en een reactief metaalpoeder.

9. Combinatie volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat natriumsilicaatoplossing een oplossing van alkalisch natriumsilicaat is.

10. Combinatie volgens conclusie 9, daardoor gekenmerkt dat natriumsilicaatoplossing een oplossing is van natriumsilicaat met een molratio SiC>2/Na20 kleiner dan 2,1 en een concentratie Na2SiC>3 van 44-46%.

11. Combinatie volgens één van de conclusies 8 tot 10, daardoor gekenmerkt dat het metaalpoeder aluminiumpoeder is.

12. Combinatie volgens één van de conclusies 8 tot 11, daardoor gekenmerkt dat de massaverhouding metaalpoeder/natriumsilicaatoplossing tussen 0,005 en 0,3 ligt.

13. Combinatie volgens één van de conclusies 8 tot 12, daardoor gekenmerkt dat deze combinatie een mengsel is.

14. Hard schuim dat minimaal deels uit natriumsilicaat bestaat, verkrijgbaar door het toepassen van de werkwijze volgens één van de conclusies 1 tot 7.

15. Hard schuim volgens conclusie 12, verkrijgbaar door aanvullend voldoende tijd te geven aan de natriumsilicaatoplossing met het daarin gemengde metaalpoeder om als gevolg van de schuimvormingsreactie.een vloeibaar schuim te vormen en voldoende tijd te geven voor . het uitharden van het vloeibare schuim.

16. Hard schuim volgens conclusie 13 of 14 waarin aluminiumverbindingen aanwezig zijn.

17. Inrichting om een combinatie volgens conclusie 13 te vervaardigen, die een houder omvat waarin zich een combinatie volgens een van de conclusies 8 tot 12 bevindt, waarbij de natriumsilicaatoplossing zich in een eerste compartiment bevindt, en het reactieve metaalpoeder zich in een tweede component bevindt, en die middelen omvat om natriumsilicaatoplossing en reactief metaalpoeder bij elk te brengen.