Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern zu Wärmeisolier- und/ oder Schalldämpfzwecken aus einer wässrigen Suspension oder Emulsion eines bei Zimmertemperatur im Wasser schnell kristallisierenden oder erstarrenden Materials, in Mischung mit einem Kunststoff als Verstärkungsmittel.
Schaumkörper mit niedriger Dichte aus Gips oder Beton sind bekannt. Um dem fertigen Körper Porenstruktur zu geben, wird der Ausgangsmasse in der Regel ein Treibmittel zugesetzt, oder es wird ein verhältnismässig grobkörniges Material benutzt, in welchem die einzelnen Körner durch Zusatz einer verhältnismässig geringen Menge an Bindemittel miteinander verbunden werden, so dass Hohlräume zwischen den einzelnen Körnern entstehen. Es ist ferner bekannt, Schaumkunststoffkörper mit Zusatz von Gips oder Zement herzustellen, um die Festigkeit und Feuerwiderstandsfähigkeit dieser Körper zu verbessern. Schaumkunststoffkörper dieser Art sind aber zufolge des umständlichen Herstellungsverfahrens und des hohen Kunststoffgehaltes verhältnismässig teuer.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, diesen Nachteil zu beheben und Schaumkörper unter Verwendung von Wassersuspensionen, beispielsweise aus Gips und einer geringen Menge an Kunststoff, in billiger Weise herzustellen und den Körpern leicht verschiedene Formen und Eigenschaften geben zu können.
Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Suspension oder Emulsion ein schaumbildendes Mittel zugesetzt, und dass Luft oder Gas in die fertiggemischte Masse eingeführt wird, so dass diese in einen schaumartigen Zustand mit darin befindlichen Blasen oder Zellen verwandelt wird, wonach die Schaummasse zu einem Schaumkörper geformt und durch mindestens eine im Verhältnis zur Dicke des Schaumkörpers dünne Schicht aus einem Bewehrungsmaterial bewehrt wird.
Die Menge des die Schaumbildung fördernden Materials, z. B. eines flüssigen Detergents, kann sehr gering sein und beträgt in der Praxis nur etwa 0,5 bis 1 Gewichtsprozent der Masse. Die zum Erreichen der gewünschten hohen Festigkeit der Masse während des Erstarrens erforderliche Kunststoffmenge ist ebenfalls gering und beträgt etwa 1 bis 2 Gewichtsprozent. In Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des fertigen Körpers kann aber die Kunststoffmenge innerhalb weiter Grenzen verändert werden. Als verwendbare Kunststoffarten können z. B.
Wassersuspensionen oder -emulsionen aus Polyvinylacetat, Polyvinylchlorid, Melamin, Karbamidharz, Phenolharz usw. erwähnt werden.
Für gute Schalldämpfeigenschaften ist es von Bedeutung, dass die Zellen des Schaumkörpers miteinander in offener Verbindung stehen. Das kann erreicht werden, wenn die Zellenwände beim Trocknen teilweise zerbrechen und Öffnungen mit unscharfen Kanten bilden. Dies wird dadurch herbeigeführt, dass der Anteil der Kunststoffemulsion in der Massenmischung verhältnismässig niedrig gehalten wird (etwa 8 Gewichtsprozent). Wird dagegen der grösste Wert auf eine gute Wärmeisolierung des Körpers gelegt, so muss der Anteil an Kunststoff wesentlich erhöht werden, damit die Zellen geschlossen bleiben, was eine Vorbedingung für eine gute Wärmeisolierung ist.
Eine erhebliche Verbesserung der Festigkeit des Schaumkörpers wird erzielt, wenn er mittels einer oder mehrerer im Verhältnis zur Stärke des Schaumkörpers dünnen Schichten von im voraus angefeuchtetem oder nassem Papier, anderem Fasermaterial, Textilmaterial oder sonstigen durch die Anfeuchtung quellendem Materials bewehrt wird, das in nassem Zustand auf und/oder in die noch nicht erstarrte Masse angebracht wird. Das angefeuchtete Papier oder dergleichen schrumpft beim Trocknen und wird gespannt und haftet am Schaumkörper, wodurch eine Vorspannung in ihm entsteht, so dass der Bewehrungseffekt in gleicher Weise wie in vorgespanntem Beton erhöht wird.
Das Befeuchten des Papiers oder dergleichen kann mit Wasser erfolgen; eine besonders gute Wirkung erzielt man jedoch, wenn das Papier oder dergleichen in einer Kunststofflösung oder Kunststoffemulsion, die beispielsweise von der gleichen Art ist wie die im Schaumkörper selbst angewandte, aufgeweicht und gegebenenfalls imprägniert wird.
Diese Kunststoffbehandlung macht das Papier stärker und bewirkt, dass es besser an der Schaummasse haftet.
Man kann sich mit einem derartigen feuchten Papier oder dergleichen auf der einen Seite der zu bildenden Schaumplatte begnügen, in der Regel ist es jedoch am besten, dass sich zumindest ein Papier auf jeder Seite der Platte befindet, wodurch diese Platte die gleiche Stärke in beiden Richtungen erhält. Die Papierschicht kann auch in die Schaummasse selbst eingelegt werden. Um eine bessere Bindung zu erhalten und das Eindringen des Schalls in das Innere der Platte zu verstärken, kann zumindest das auf der einen Seite (auf der dem Schall zugewandten Seite) angebrachte Papier perforiert sein, und es kann gegebenenfalls in die Platte eingelegt sein, um nicht von aussen sichtbar zu sein.
Der gemäss der Erfindung hergestellte Schaumkörper kann in einer äusseren Kassette oder einer Hülle, die den Schaumkörper umschliesst, angebracht, oder mit ihr kombiniert werden. Die Kassette kann beispielsweise aus perforiertem oder nicht perforiertem Metall, Fasermaterial oder gewöhnlichem Hartgips bestehen. Eine vorteilhafte Ausführung besteht jedoch darin, dass der Schaumkörper aus zumindest zwei miteinander verbundenen Schaummaterialschichten mit unterschiedlicher Härte hergestellt wird, von denen die eine, härtere als verstärkende Aussenschicht für die andere, weichere Schaummaterialschicht dient, wobei ein dünnes Papier oder anderes Bewehrungsmaterial, beispielsweise der oben angegebenen Art, vorzugsweise zwischen der härteren und der weicheren Schaummaterialschicht angebracht wird.
Beide Schaummaterialschichten können gegebenenfalls etwa das gleiche spezifische Gewicht besitzen, wobei jedoch das härtere Schaummaterial einen höheren Kunststoffgehalt (z. B. etwa 19 Gewichtsprozent) hat als das weichere (z. B. etwa 8 Gewichtsprozent). In diesem Fall ist keine besondere umschliessende Kassette oder Hülle notwendig, und die Platte besteht vollständig aus schalldämpfendem bzw. wärmeisolierendem Material.
Aus Feuersicherheitsgründen kann es manchmal vorteilhaft sein, der Massenmischung ein weiteres geeignetes Füllmaterial, wie Asbestfasern, Glas- oder Mineralwolle oder dergleichen, zuzusetzen.
Im folgenden ist ein Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben:
Das Schaummaterial wurde aus 2 kg Gips (trokken), 24 g Melurit (einem Melaminkunststoff in Pulverform), 2,15 dl 50iger Polyvinylacetatemulsion (in Wasser), 60 g Teepol (einem flüssigen Sulphonat, das als die Oberflächenspannung herabsetzendes Mittel zur Erzielung einer stärkeren Schäumung dient) und 4 1 Wasser zusammengesetzt. Die Pulvermaterialien und die Flüssigkeiten wurden je für sich gemischt, worauf die Pulvermischung der Flüssigkeitsmischung in einem Gefäss zugesetzt und das Ganze kräftig etwa 1-2 Minuten mit einem Schläger zum Einpeitschen von Luft in die Mischung umgerührt wurde. Die Mischung, die stark mit Luft beladen war, wurde in eine Form mit einem in dem Boden eingelegten Papier gegossen. Die Form kann z.
B etwa wie im britischen Patent Nr. 799 072 dargestellt ausgestaltet sein. Das Papier war im voraus in einer 5-10% igen Emulsion der einem Gel von Polyvinylacetat in Wasser angefeuchtet und imprägniert worden.
Durch diese Kunststoffemulsion wird das Papier stärker (um als Bewehrung für die Schaummasse zu dienen), teils durch die ausgefällte Kunststoffschicht und teils durch eine innere Leimung des Papiers zufolge der Imprägnierung. Durch das Anfeuchten schwillt auch das Papier und wird bei der darauffolgenden Trocknung der Platte gespannt, wodurch sich eine vorgespannte Schicht bildet, die den Verstärkungseffekt erheblich erhöht. Die auf diese Weise hergestellte Schaumgipsplatte war innen mit Zellen in der oben angegebenen Weise durchsetzt.
Nach dem Giessen des Schaummateriales auf das Bodenpapier wurde die Oberfläche geglättet und ein weiteres, in gleicher Weise wie das Bodenpapier angefeuchtetes Papier, auf die Oberfläche angebracht.
Nachdem das obere Papier aufgelegt war, wurde der Deckel der Form herabgeklappt und mit schwachem Druck gegen das obere Papier gepresst. Das Ganze liess man ca. 10-11 Minuten stehen, worauf die immer noch feuchte Platte gehandhabt werden konnte. Die Platte wurde umgewendet, so dass die glatte Papierfläche nach unten kam und wurde in dieser Lage auf der Innenseite eines herabklappbaren Deckels einer anderen Form befestigt, in die die für die Hülle oder Kassette bestimmte Gipsmasse bereits eingegossen war (die ebenfalls Kunststoff enthalten kann, um auf der Aussenfläche härter zu werden). Vorher war die Form mit Olein geschmiert worden, damit sich der Gips besser lösen kann.
Diese zweite Form bestand ausser aus dem herabklappbaren Deckel und einem ebenfalls herabklappbaren Seitenrahmen, aus einem Unterteil mit einem unbeweglichen Träger mit einer grossen Anzahl Kernstifte für die Perforierung der Kassette und mit einem in senkrechter Richtung beweglichen, entsprechend der Zahl und Lage der Stifte perforierten Boden, durch den die Stifte je nach der gewünschten Dicke etwas herausragten. Nach dem Eingiessen des Kassettengipses wurde der Deckel auf diesen herab geklappt. Der Deckel trug wie erwähnt die noch nicht getrocknete Schaumplatte mit ihrer noch nicht getrockneten Papierschicht. Die mit dem nicht perforierten Papier versehene Fläche der Schaumplatte wurde in die Kassettengipsmasse und auf die Kernstifte gedrückt, die durch den Kassettengips und dieses Papier sowie ein Stück in die Schaummasse hineindrangen.
Dadurch, dass die Stifte selbst das Papier perforieren, werden in diesem um jedes Loch aufwärts gebogene Kanten gebildet, wodurch das Haften des Papiers in der Schaummasse weiterhin verbessert wird. Dadurch, dass das Papier immer noch feucht oder nass war und einen äusseren Belag aus geklebter Kunststoffemulsion besass, haftete es am Kassettengips auch beim Erhärten desselben. Beim Herabdrücken des Deckels (und beim Heraufdrücken des Formbodens) wurde der Kassettengips um die Schaumplatte gedrückt und bildete darum eine Kassette. Das ganze liess man ca. 6 Minuten kristallisieren und es bildete sich dann eine Einheit, die bei etwa 50-60 C während 8 Stunden in einer Trockenanlage getrocknet wurde.
Process for the production of foam bodies
The invention relates to a process for the production of foam bodies for heat insulation and / or soundproofing purposes from an aqueous suspension or emulsion of a material which crystallizes or solidifies rapidly in water at room temperature, mixed with a plastic as a reinforcing agent.
Low density foam bodies made of plaster of paris or concrete are known. In order to give the finished body a pore structure, a blowing agent is usually added to the starting material, or a relatively coarse-grained material is used in which the individual grains are connected to one another by adding a relatively small amount of binding agent, so that cavities between the individual Grains arise. It is also known to produce foam plastic body with the addition of plaster of paris or cement in order to improve the strength and fire resistance of these bodies. Foam plastic bodies of this type are relatively expensive due to the laborious manufacturing process and the high plastic content.
It is an object of the present invention to remedy this disadvantage and to be able to produce foam bodies in an inexpensive manner using water suspensions, for example from plaster of paris and a small amount of plastic, and to be able to easily give the bodies various shapes and properties.
The present invention is characterized in that a foam-forming agent is added to the suspension or emulsion, and that air or gas is introduced into the ready-mixed mass, so that it is transformed into a foam-like state with bubbles or cells therein, after which the foam mass becomes a Foam body is shaped and reinforced by at least one layer of reinforcement material that is thin in relation to the thickness of the foam body.
The amount of foam promoting material, e.g. B. a liquid detergent, can be very small and in practice is only about 0.5 to 1 percent by weight of the mass. The amount of plastic required to achieve the desired high strength of the mass during solidification is also small and is about 1 to 2 percent by weight. Depending on the desired properties of the finished body, however, the amount of plastic can be changed within wide limits. As usable types of plastic z. B.
Water suspensions or emulsions made of polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, melamine, carbamide resin, phenolic resin, etc. can be mentioned.
For good sound absorption properties it is important that the cells of the foam body are in open connection with one another. This can be achieved if the cell walls partially break during drying and form openings with blurred edges. This is achieved by keeping the proportion of the plastic emulsion in the mass mixture relatively low (about 8 percent by weight). If, on the other hand, the greatest value is placed on good thermal insulation of the body, the proportion of plastic must be significantly increased so that the cells remain closed, which is a prerequisite for good thermal insulation.
A considerable improvement in the strength of the foam body is achieved if it is reinforced by means of one or more layers of previously moistened or wet paper, other fiber material, textile material or other material that swells due to the moistening, which in the wet state is thin in relation to the thickness of the foam body is attached on and / or in the not yet solidified mass. The moistened paper or the like shrinks as it dries and is stretched and adheres to the foam body, creating a prestress in it, so that the reinforcement effect is increased in the same way as in prestressed concrete.
The paper or the like can be moistened with water; However, a particularly good effect is achieved if the paper or the like is softened and optionally impregnated in a plastic solution or plastic emulsion, which is for example of the same type as that used in the foam body itself.
This plastic treatment makes the paper stronger and causes it to adhere better to the foam mass.
One can be content with such damp paper or the like on one side of the foam sheet to be formed, but it is usually best that there is at least one paper on each side of the sheet, whereby this sheet has the same thickness in both directions receives. The paper layer can also be inserted into the foam mass itself. In order to obtain a better binding and to increase the penetration of the sound into the interior of the plate, at least the paper attached to one side (on the side facing the sound) can be perforated, and it can optionally be inserted into the plate to not to be visible from the outside.
The foam body produced according to the invention can be attached to an outer cassette or a cover that encloses the foam body, or combined with it. The cassette can for example consist of perforated or non-perforated metal, fiber material or ordinary hard plaster of paris. An advantageous embodiment, however, is that the foam body is made of at least two interconnected foam material layers of different hardness, of which one, harder, serves as a reinforcing outer layer for the other, softer foam material layer, with a thin paper or other reinforcement material, for example the one above specified type, is preferably attached between the harder and the softer foam material layer.
Both foam material layers can optionally have about the same specific weight, but the harder foam material has a higher plastic content (e.g. about 19 percent by weight) than the softer (e.g. about 8 percent by weight). In this case, no special enclosing cassette or shell is necessary, and the plate consists entirely of sound-absorbing or heat-insulating material.
For fire safety reasons it can sometimes be advantageous to add another suitable filler material, such as asbestos fibers, glass or mineral wool or the like, to the bulk mixture.
An example for carrying out the method according to the invention is described below:
The foam material was made from 2 kg of gypsum (dry), 24 g of Melurit (a melamine plastic in powder form), 2.15 dl of 50% polyvinyl acetate emulsion (in water), 60 g of Teepol (a liquid sulphonate that is used as a surface tension-reducing agent to achieve a stronger Foaming is used) and 4 1 water. The powder materials and the liquids were each mixed separately, after which the powder mixture was added to the liquid mixture in a vessel and the whole thing was stirred vigorously for about 1-2 minutes with a beater to whip air into the mixture. The mixture, which was heavily loaded with air, was poured into a mold with a paper laid in the bottom. The shape can e.g.
B may be configured as shown in British Patent No. 799 072. The paper had previously been moistened and impregnated in a 5-10% strength emulsion or a gel of polyvinyl acetate in water.
This plastic emulsion makes the paper stronger (in order to serve as reinforcement for the foam mass), partly due to the precipitated plastic layer and partly due to the internal glueing of the paper as a result of the impregnation. As a result of the moistening, the paper also swells and is stretched during the subsequent drying of the board, creating a pre-stressed layer that significantly increases the reinforcement effect. The foam plasterboard produced in this way was interspersed with cells in the manner indicated above.
After the foam material had been poured onto the floor paper, the surface was smoothed and another paper, moistened in the same way as the floor paper, was applied to the surface.
After the top paper had been placed on the mold, the lid of the form was folded down and pressed against the top paper with light pressure. The whole thing was left to stand for about 10-11 minutes, after which the still damp plate could be handled. The plate was turned over so that the smooth paper surface came down and was attached in this position to the inside of a fold-down lid of a different shape into which the plaster of paris for the case or cassette had already been poured (which may also contain plastic in order to to become harder on the outside). The mold had previously been lubricated with olein so that the plaster of paris could loosen better.
This second form consisted of the fold-down cover and a fold-down side frame, a lower part with an immovable support with a large number of core pins for perforating the cassette and with a bottom that could be moved vertically according to the number and position of the pins, through which the pins protruded somewhat depending on the desired thickness. After the plaster of paris was poured in, the lid was folded down onto it. As mentioned, the lid carried the not yet dried foam sheet with its not yet dried paper layer. The area of the foam sheet provided with the non-perforated paper was pressed into the plaster of paris mass and onto the core pins, which penetrated through the plaster of paris and this paper and a piece of the foam mass.
Because the pins themselves perforate the paper, upwardly curved edges are formed in it around each hole, whereby the adhesion of the paper in the foam mass is further improved. Because the paper was still damp or wet and had an outer coating of glued plastic emulsion, it adhered to the plaster of paris even when it hardened. When the lid was pushed down (and the bottom of the mold was pushed up), the plaster of paris was pressed around the foam sheet, forming a cassette around it. The whole thing was left to crystallize for about 6 minutes and a unit was then formed, which was dried in a drying unit at about 50-60 ° C. for 8 hours.