CH502964A - Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats sowie Silikatschaumgranulat und Verwendung desselben - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats sowie Silikatschaumgranulat und Verwendung desselben

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CH502964A CH1081767A CH1081767A CH502964A CH 502964 A CH502964 A CH 502964A CH 1081767 A CH1081767 A CH 1081767A CH 1081767 A CH1081767 A CH 1081767A CH 502964 A CH502964 A CH 502964A
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Description


  
 



  Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats sowie Silikatschaumgranulat und Verwendung desselben
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes in Form von   Silikatschaumgranuiat.   



   Es ist bekannt, gemahlene Eruptivgesteine wie Lava, Bimserden oder auch diesbezügliche Tone besonderer Zusammensetzung zu mahlen bzw. zu mischen zu granulieren und dann in einem Drehofen zu einem Blähbzw. einem Schaumsilikatkörper zu blähen. Es ist auch besonders bekannt künstliche Silikatmehle, wie Glaspulver mit einem Binder wie Wasserglas und einem organischen Stoff, z. B. Glyzerin, zu vermengen, zu granulieren und zu einem Leichtbaustoff aufzublähen.



  Der Blähton (Leca) ist als Isolierleichtzuschlagsstoff bekannt und hat grosse Verbreitung für die Herstellung von Leichtbeton gefunden. Es ist insbesondere bei dem letztgenannten Blähtonherstellungsverfahren nicht möglich, feinporige Isolierkörper mit geschlossenen Zellen und einem Schüttgewicht unter 200 kg/m3 bei einer Korngrösse von 1-15 mm herzustellen.



   Anderseits steht bei den sogenannten Glasschaumgranulatherstellungsverfahren   (Balolit    und Schaumkies) nicht genügend billiger Rohstoff   (Abfallglas)    zur Ver   fügung.   



   Ausserdem haben Glasschaumgranulate einen relativ tiefen Erweichungspunkt, was für manche Isolierungen noch dazu   einen    Nachteil bedeutet.



   Desweitern ist das Glasschaumgranulat   alkalihaitig    was bei der Verarbeitung zusammen mit Zement unerwünscht ist. Daher ist das Bedürfnis nach einem billigen Leichtzuschlagsstoff, welcher den Anforderungen voll zu genügen vermag, sehr gross.



   Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung der Aufgabe dar und betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes in Form von   Silikatschaumgranu-    lat durch Erhitzung eines, zwischen 800 und 11000 C verglasenden Silikatgemenges, dass sich dadurch auszeichnet, dass als Ausgangsmaterial feinkörniges Eruptivsilikat verwendet,   angemörtelt    und granuliert, dann mit   C-haltigem    Material gepudert und durch Erhitzen auf die Verglasungstemperatur zu einem Schaumgranulat mit Zellstruktur aufgeschäumt wird,   das    nach Abkühlung seine Schaumstruktur mit über 1000 vorwiegend geschlossenen Zellen pro cm im wesentlichen beibehält.



   Das vorliegende Verfahren und die hernach   hSerge-    stellten Produkte beruhen aus der empirisch gefundenen und durch umfangreiche Versuchsreihen erhärteten Erkenntnis, dass als Ausgangsmaterial natürliche Silikate mit mindest teilweise   kolioidal    vorliegender OH-haltige Eruptivsilikat,   zersetzten    Vulkanaschen und Tuffen mit hohem Quellvermögen geeignet sein können.



   Wird beispielsweise ein solches Ausgangsmaterial nach bekannter Methode granuliert, gegebenenfalls mit Kohlenstaub bepudert, vorsichtig, d. h. bei mässiger Temperatur   (100-4000    C) und schonender Bewegung getrocknet und rasch auf   800-11000 C    je nach seiner Verglasungstemperatur erhitzt, dann resultiert ein geblähets Material mit gewünschter Feinporigkeit und niederem Raumgewicht. Durch mehr oder weniger rascher Trocknungstemperatur bzw. Dauer der Trocknungszeit hat man es in der Hand, ein hochgeblähtes leichtes oder ein weniger geblähtes schweres Schaumsilikat herzustellen. Auch kann ein bereits gesintertes oder vorgeblähtes   Material    wieder fein gemahlen und neuerdings gegebenenfalls unter Zugabe geringer Mengen des hoch aktiven OH-haltigen Silikates, wie z. B.

  Bentonits oder ähnlichen Lehmen, neuerdings zum Blähen gebracht werden. Ja in manchen Fällen,   insbesondere    bei Tonen herrührend aus   Eruptivgesteinszerfall,    gelingt es auch ohne die erwähnten Zusätze bei rascher Erhitzung in reduzierender Atmosphäre oder in Gegenwart von Kohlenstoff, Isolierkörper mit Feinstruktur zu blähen.



   Ein derartig feinporiger Silikatschaumkörper, insbesondere in Granulatform von   annähernd    ovaler bis kugelform findet ausser der erwähnten Anwendung im Leichtbeton gerade wegen seines niederen Schüttgewichtes, hohem Erweichungspunkt allein oder zusammen mit Asbestfasern und gegebenenfalls geblähten Tonen neuer  dings Anwendung in der Kesselisolation, ferner als Armierungszuschlagstoff den organischen Kunstharzschäumen aus z. B. Polyurethan und Polystyrol. Gerade bei den   Kunstharzschaumarmierungsmftteln,    welche den Zweck haben, die Druckfestigkeit und Feuerbeständigkeit wesentlich zu erhöhen, ist es wichtig, dass der entsprechende Zuschlagsstoff (Silikatschaumgranulat) feinporig ist mit dünnwandigen Schaumlamellen, wodurch das Zertrennen des armierten   Kunstharzschaumes    we sentlich erleichtert wird.

  Auch ist es in diesem Falle wegen der Wärmeisolierfähigkeit wichtig, dass das spezifische Gewicht und damit deren Wärmeleitfähigkeit möglichst niedrig liegt, ansonst würde die äusserst gute Wärmeisolierfähigkeit des Kunstsharzschaumes zu arg verschlechtert.



   Da das Verfahren keine weiteren Bläh- und Flussmittel benötigt und ausserdem grubenfeuchtes Material ohne vorherige Trocknung bzw. Nachmahlung verarbeitet werden kann, ist es viel einfacher und wirtschaftlicher als bisher bekannte Verfahren.



   Der Blähvorgang des Schaumsilikates wird so aufgefasst, dass bei rascher Erhitzung,   besonders    bei kohlebepuderten Körpern, oder in reduzierender Ofenatmosphäre sehr schnell an der Oberfläche des Granulats eine Verfrittung und Verschmelzung stattfindet. Das heisst es entsteht eine zähe gasundurchlässige Haut. Bei steigender Erhitzung des Innern des Schaumkörpers, können die nun freiwerdenden, kleinmolekularen OHhaltigen Gruppen durch die gasundurchlässige Haut nicht oder nur teilweise entweichen, so dass im Innern des Körpers ein Überdruck entsteht, welcher die Blähung ähnlich wie bei einem Brot bewirkt. Wenn nun das Korn des Ausgangsmaterials zu grob ist bzw. keine, oder ungenügende Mengen feinkolloidaler Partikel vorliegen und es zu keiner Hautbildung bzw. Verklebung kommt, findet keine Blähung statt, obwohl die Masse als solche voll verfrittet bzw. verglast.



   Es ist bekannt, soll aber hier   trotzdem    erwähnt werden, dass rasch erschmolzene z. B. künstliche Silikate erebliche Mengen Wasser aufzunehmen und viel hartnäkkiger festzuhalten vermögen, als alle anderen Gase.



  Selbst nach dem Läutern bei 15000 C ist das   kleinmole-    kulargelöste Wasser noch nachweisbar. Anderseits ist bekannt, dass   K2Si205    bei 10150 C schmilzt. Bei einem Wassergehalt von   8 %    sinkt der Schmelzpunkt bereits auf 5000 C.



   Granitglas mit 6,25 % Wasser schmilzt bereits bei 7200 C. (Aus Manegold,  Schaum  Seite 365).



   Somit beeinflusst also das   kleinmolekulargebundene    Wasser und letztlich also die Strukturform des Ausgangsmaterials in wechselseitiger Art und Weise den Blähvorgang enorm.



   Als gut brauchbares Grundmaterial hat sich ein Silikat mit einer Analyse gemäss Tabelle I erwiesen:
Tabelle I
Gehalt an   SiO.    73,70 %
Gehalt an   A1eO    12,27 %
Gehalt an   K O    4,73   5S   
Gehalt an Na2O 4,25 %
Gehalt an   Fe2Os      2,31 %   
Gehalt an   H O      1,22%   
Gehalt an MgO   0,29 ,   
Der Rohstoff muss aber ausserdem   entstehungsge-    schichtlich schon einmal verglast sein, also dem Eruptivgestein wie Lava Bimserden oder Lehm aus zersetzter Vulkanaschenerde, angehören.

  Nachstehend sind einige   Silikatschaumherstellungsbeispiele    nach vorliegendem Verfahren   angegeben:   
Beispiel I
Es wird eine   Birnslehmerde    mit einer Analyse gemäss der Analysentabelle I mit einer Anmachflüssigkeit bestehend aus verdünnter Wasserglaslösung (10 % ig) angemörtelt, -granuliert, noch feucht mit Kohlenstaub bepudert, bei   2004000 C    getrocknet und rasch in einem Drehofen zusammen mit einem hochschmelzenden Trennmittel, wie z. B. Hüttentonerde, auf etwa 10000 C gebracht, kurzzeitig (2-6 Minuten) bei dieser Temperatur belassen und langsam ausgekühlt.



   Da die Abkühlzeit die Haarrissbildung beeinflusst, muss sie, zwecks Erzielung einer möglichst hohen Druckfestigkeit, langsam erfolgen.



   Beispiel II
Feingemahlenes   Lavatuffmehl    wird mit 20   %    Bentonit vermengt, wie bei Beispiel I befeuchtet, zu einem Granulat von 1-12 mm   0    verformt, mit Kohlenstaub bepudert, bei 3500 C getrocknet, in einem Drehofen   kurzzeitig    auf 9800 C erhitzt und langsam ausgekühlt.



   Beispiel III
Bei etwa 9000 C vorgesintertem und teilweise aufgeblähtem   Aluminiumoxyd    und calciumoxydarmen Lehm wird wieder fein gemahlen, zusammen mit Wasser zu einem Granulat verformt, getrocknet und wie bei Beispiel I gebläht.



   Beispiel IV
Bereits wie bei Beispiel I geblähtes Granulat wird mit einer nassen blähfähigen Tonerde vermengt, zu einem   Baokstein    geformt, getrocknet und in einer reduzierenden Atmosphäre bei   10500 C    rasch gebrannt, wobei sich das Ganze zu einem kompakten temperatur   wechseibeständigen    Schaumkörper   aufbläht    bzw. verschmilzt.



   Beispiel V
Feingemahlenes Basaltmehl wird mit wasserhaltigem trockenem   Na2SiO3    innig vermengt, mit verdünnter Phenolkunstharzlösung angemörtelt und zu Granulat geformt und wie bei Beispiel I gebläht.

 

   Beispiel VI    Bimserdenschiamm    wird nach bekannter Art geschlemmt und die taubgesteinarme Fraktion teilweise getrocknet, mit verdünnter Wasserglaslösung vermengt, zu Granulat geformt, nass mit Kohlenstaub   bepudert    oder in reduzierender Atmosphäre wie bei Beispiel I gebläht.



   Es resultiert ein sehr feinkörniges Silikatschaumgranulat mit einem Schüttgewicht von 150   kg/ms.   



   Es sei darauf hingewiesen, dass das vorliegende Verfahren nicht auf die in der obenstehenden Beschreibung und in den Beispielen namentlich genannten Stoffe beschränkt ist. Vielmehr sind alle feinkörnigen Silikate mit mindestens zum Teil kolloidal vorliegenden sekundär OH-haltigen Materialien, welche in einem Drehofen bei etwa 10000 C in Gegenwart von reduzierenden Stoffen gebläht werden. 

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH 1
    Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats durch Erhitzung eines zwischen 800 und 11000 C verglasenden Silikatgemenges, dadurch gekennzeichnet, dass ein feinkörniges Silikatgemenge der genannten Art angemörtelt und granuliert, dann mit C-haltigem Material gepudert und durch Erhitzen auf die Verglasungstemperatur zu einem solchen Schaumgranulat mit Zellstruktulr aufgeschäumt wird, das nach Abkühlung seine Schaumstruktur mit über 1000 vor- wiegend geschlossenen Zellen pro cm5 im wesentlichen beibehält.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial solche Eruptivsilikate verwendet werden, welche nebst guten Vergla sungseigenschaften OH-haltige Silikate mit kristalliner Gitterstruktur, also mit hohem Quellvermögen, wie Bentonite, Eruptivgesteinstone, Bimserdentone feinteilige Bimserden, enthalten.
    2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass solche Ausgangsstoffe verwendet werden, welche nach einer Vorsinterung noch intermolekular gebundenes Wasser enthalten, wie z. B. niedrig gebrannte Tone, vorgesinterte Bims erden.
    3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumgut zu einem ovalen bis annähernd runden Granulat geformt wird.
    4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dem gemahlenen Schaumgut ein Produkt zugemischt wird, das in der Hauptsache aus Eruptivgesteinsmehl, wie z. B. gemahlene Lava, welches mit Bentonit vermengt ist, besteht.
    5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumung zwischen 800 und 11000 C in reduzierender Atmosphäre durchgeführt wird.
    PATENTANSPRUCH II Silikatschaumgranuiat, hergestellt nach dem Verfahren des Patentanspruches I.
    UNTERANSPRÜCHE 6. Silikatschaumgranulat nach Patentanspruch It, gekennzeichnet durch eine vorwiegend geschlossene Zeflstruktur mit über 1000 Bläschen pro cm3 und einem Schüttgewicht von unter 700 kg/m3.
    7. Silikatschaumgranuiat nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine Korngrösse des Granulates von 1-30 mm 8. Silikatschaumgranulat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat eine ovale bis annähernd runde Form aufweist.
    PATENTANSPRUCH III Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellten Silikatschaumgranulats zur Herstellung von Backsteinen, dadurch gekennzeichnet, dass das bereits geschäumte Material neuerdings mit blähfähiger Silikatmasse vermörtelt zu Backsteinen geformt, getrocknet und abermals zusammen mit dem Mörtel rasch auf Blähtemperatur gebracht wird.
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