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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines durch Verspritzen
erhaltenen porösen Isoliermaterials auf Aminoplastbasis Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines durch Verspritzen erhaltenen
porösen Isoliermaterials unter Verwendung von Kunstharzschaum aus härtbaren Aminoplastharzen,
Härtem, Schaummitteln und Luft. Es ist bereits ein derartiges Verfahren bekannt.
Der mit diesem Verfahren erhaltene Kunstharzschaum besitzt jedoch nur relativ geringe
mechanische Festigkeit und relativ geringes Gewicht. Ziel der Erfindung ist daher
ein Verfahren zur Herstellung eines Isoliermaterials auf Aminoplastbasis, das relativ
große mechanische Festigkeit besitzt.
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Ein Isoliermaterial von relativ großer mechanischer Festigkeit ist
beispielsweise bereits in Form von Porengips bekannt, der durch langsames Eintragen
eines Überschusses an Wasser in das Gipspulver unter gleichzeitigem Rühren des Gipses
erzeugt wird.
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Bei der anschließenden Trocknung wird das überschüssige Wasser verdampft,
wobei sich die Poren im Gips mit Luft füllen. Diese Herstellungsweise ist aber unrationell
und umständlich, da mehrere Arbeitsgänge notwendig sind und der Fertigungsprozeß
sich über einen längeren Zeitraum erstreckt.
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In der Regel wird daher Porengips in Form von fertigen Platten oder
Tafeln geliefert. Es gibt Platten, die aus einer Mischung von Steinwolle, Gipsmörtel,
wasserlöslichem Kunstharz, Schaummittel und Wasser bestehen. Zu ihrer Herstellung
wird das Kunstharz mit dem Schaummittel und dem Wasser zuerst zu einem Kunstharzschaum
vermischt und anschließend mit dem Härter und dem Gipsmörtel vereinigt. Ein aus
diesen Stoffen zusammengesetztes Isoliermaterial kann aber nur im Mischverfahren
erhalten werden, das ebenfalls unrationell und umständlich ist. Der Erfindung liegt
daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Isoliermaterials
auf Aminoplastbasis mit relativ großer Druckfestigkeit zu entwickeln, bei dem das
Isoliermaterial durch Verspritzen erhalten wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß dem Kunstharzschaum in noch nicht ausgehärtetem Zustand unmittelbar
bei oder nach der Vereinigung der zu seiner Erhärtung führenden Reaktionskomponenten
kurz vor dem Verspritzen an sich übliche Zuschlagstoffe mit kurzer Erhärtungs- bzw.
Abbindezeit nach Wasseraufnahme in mittels Druckluft zerstäubtem Zustand in Form
eines trocknen Luft-Pulver-Gemisches zugeführt werden. Durch die Beimischung des
oder der Zuschlagstoffe in zerstäubtem Zustand in Form eines Luft-Pulver-Gemisches
wird eine sofortige und vollständige Durchmischung erreicht, ohne daß der bereits
bestehende Schaum zerschlagen
wird. Da das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung
eines erstklassigen Isoliermaterials durch Verspritzen ermöglicht, können mit ihm
Isolierungen auf besonders wirtschaftliche Weise durchgeführt werden.
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Durch den gemäß der Erfindung zugeführten abbindenden Zuschlagstoff,
wie z.B. Gips, findet ein reaktionsmäßiger Verbrauch von Wasser statt, welches im
primär erzeugten Schaum enthalten ist. Außerdem vermittelt dieses Wasser bei einem
erhärtenden Zuschlagstoff dessen Anlösen und wie bei jedem zugeführten Feststoff
eine das Einmischen fördernde Benetzung.
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Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Isoliermaterial
hat infolge der ihm zugeführten Zuschlagstoffe erheblich größere mechanische Festigkeit
als das bisher bekannte, durch Verspritzen erhaltene, aus Kunstharzschaum bestehende
Isoliermaterial. Je nach Menge und Art des zum Kunstharzschaum zugesetzten Zuschlagstoffes
kann ein leichteres oder schwereres Isoliermaterial mit den gewünschten thermischen
und mechanischen Eigenschaften erhalten und in Schichten übereinandergespritzt werden.
Bei entsprechender Zusatzmenge wird das hergestellte Isoliermaterial so fest bzw.
hart, daß es größeren Drücken und anderen mechanischen Beanspruchungen ohne weiteres
standhalten kann. So kann man z. B. einen Installationsrohrschlitz in einem Gebäude
zuerst mit einem Isolierschaumstoff von leichtem Gewicht im Spritzverfahren ausfüllen
und anschließend als Außenschicht einen schweren Isolierschaumstoff aufbringen,
der bedeutend widerstandsfähiger ist und direkt als Putzgrund veb wendet werden
kann.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es ferner möglich, auch Isoliermaterialien
mit feuerhemmenden
Eigenschaften herzustellen. Je nach Wahl des
Zuschlagstoffes kann ein Material mit mehr oder weniger feuerhemmenden Eigenschaften
erhalten werden. Das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Isoliermaterial
kann im Baugewerbe auch durch Spritzen ebener Flächen, wie Decken od. dgl., aufgebracht
worden sein. Seine Verwendung kommt aber auch z. B. für die Herstellung von Formkörpern
für die Verpackungsindustrie oder das Dekorationsgewerbe in Frage.
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Zweckmäßig werden die beiden Komponenten des Kunstharzschaumes sowie
der oder die Zuschlagstoffe jeweils getrennt voneinander in besonderen Behältern
verschäumt bzw. verstäubt und anschließend miteinander vermischt. Als Zuschlagstoffe
können z. B. Gips und bzw. oder Cellulosepulver in Betracht kommen. Bei Verwendung
von Gips als Zuschlagstoff wird ein Isolierschaum erhalten, der nicht wie der bisher
bekannte im Spritzverfahren herstellbare Kunstharzschaum einem gewissen Schwund
bei seiner Erhärtung unterliegt, der zu einer nicht völligen Ausfüllung des Isolationszwischenraumes
und zu Rissen im erhärteten Material mit der Folge von Kälte- und Schallbrücken
führt. Durch die Quellfähigkeit des Gipses wird das Schwinden des Kunstharzschaumes
bei seiner Erhärtung aufgehoben, so daß das mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
durch Verspritzen erhaltene Isoliermaterial ein mechanisch fester und schwundfreier
Stoff für Isolationszwecke ist, der auf einfachste Weise am Ort seiner Herstellung
hergestellt und dabei gleichzeitig an bzw. in die Isolationsstelle gebracht werden
kann.
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Der als Grundstoff dienende Kunstharzschaum kann auf Harnstoff- oder
Melamin-Formaldehydbasis aufgebaut sein. Melamin-Formaldehydharze besitzen den Vorteil
der größeren Wärmebeständigkeit. Es kommt aber auch eine Mischung aus Harnstoff-
und Melamin-Formaldehydharzen für den Kunstharzschaum in Frage.
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Die Verbindung von Kunstharzschaum mit Gips oder einem anderen rasch
abbindenden Stoff ermöglicht ein rasches Abbinden, so daß man bereits kurz nach
dem Verspritzen einen in sich stabilen Isolierschaumstoff erhält, der in seinem
Volumen beständig ist und nicht mehr in sich zusammensinkt. Dies ermöglicht das
Verarbeiten im Spritzverfahren, was bei einem Gips- oder Zementmörtel oder anderen
bekannten Isolierstoffen von größerer Festigkeit bisher nicht möglich war, da diese
Stoffe die hierfür erforderliche Strukturfestigkeit nicht rasch genug erlangen.
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Der Kunstharzschaum hat einen erheblichen Überschuß an Wasser, das
von dem bzw. den abbindenden Zuschlagstoffen aufgesaugt wird und zum Abbinden des
Zusatzstoffes im Kunstharzschaum führt. Damit ist es möglich, den abbindenden Stoff
im trockenen Zustand dem noch nicht erhärteten Kunstharzschaum zuzuführen, wodurch
die Gefahr eines vorzeitigen Abbindens des Zuschlagstoffes in den Druckkesseln und
damit eine komplizierte Herstellung bzw. Verarbeitungsweise des Isoliermaterials
vermieden wird. Ferner wird dadurch eine Verstopfung und Verunreinigung der Mischgeräte
und insbesondere der Zuführungen dieser Geräte für den Zuschlagstoff vermieden.
Der Kunstharzschaum hat unmittelbar nach seiner Entstehung bereits eine solche Festigkeit,
daß er durch die weitere Zufuhr des Luft-Pulver-Gemisches nicht mehr zerschlagen
wird.
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Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Mischverfahrens dient zweckmäßig
eine Vorrichtung mit einer Mischkammer, die zwei getrennte Zuführungen für den Schaum,
den Härter und das mit dem Härter reagierende Kunstharz sowie eine weitere besondere
Zuführung für das Luft-Pulver-Gemisch aufweist. Die Mischkammer kann rohrförmig
ausgebildet sein und mehrere hintereinanderliegende düsenförmige Verengungen des
Durchtrittsquerschnitts besitzen. Zweckmäßig ist die gesamte Mischkammer aus einem
Material hergestellt und bzw. oder mit einer Auskleidung aus einem Material versehen,
das ein Anhaften des nach der Mischung entstandenen abbindenden Schaumes verhindert.
Als ein solches Antihaftmaterial kommen Tetrafiuoräthylen, Polyäthylen od. dgl.
in Frage.
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Im folgenden werden an Hand der Zeichnung Ausführungsformen einer
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienenden Vorrichtung näher beschrieben:
Bei der in F i g. 1 im Querschnitt dargestellten Vorrichtung besteht die Mischkammer
1 aus zwei durch eine tXberwurfmutter 2 miteinander verbindbaren rohrförmigen Teilen.
Der Teil 3 enthält die Zuführung 4 für den Schaum, der aus der aufgeschäumten wäßrigen
Lösung eines Schaummittels besteht. Er weist ferner eine Zuführung 5 für das Kunstharz
und eine in diese Zuführung einmündende Zuführung 6 für Druckluft auf. Das mit dem
Kunstharz reagierende Härtungsmittel, das im allgemeinen aus einer Säure besteht,
kann zusammen mit dem Schaum durch die Zuführung 4 in die Mischkammer 1 eingeführt
werden. Es ist jedoch auch möglich, das Harz mit dem Schaum einzuführen und dagegen
den Härter gesondert der Mischkammer zuzuleiten.
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Ferner enthält der Teil 3 der Mischkammer eine axiale Zuführung 7,
durch die das in einer nicht dargestellten Druckkammer durch Luft zerstäubte Pulver
oder das rasch abbindende oder erhärtende organische oder anorganische Zusatzmittel
in zerstäubter bzw. aufgewirbelter Form über eine weitere Düse mit Luft gemischt
eingeführt wird.
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An den Teil 3 schließt sich der Teil 8 der Mischkammer an, die mehrere
düsenförmige Verengungen in ihrem Durchtrittsquerschnitt aufweist. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel sind sowohl Teil 3 als auch Teil 8 der Mischkammer mit einer
Auskleidung 9 versehen, die aus einem Material besteht, welches das Anhaften des
in der Mischkammer entstehenden Schaumes an der Kammerwandung verhindert. Hierfür
kommen beispielsweise Tetrafluoräthylen oder Polyäthylen in Frage. Im Teil 8 besteht
die Auskleidung aus mehreren Büchsen 10, 11, 12, 13, die hintereinander auswechselbar
in den Rohrteil 8 eingesetzt sind. Sämtliche Büchsen sind an ihrem einen Ende mit
einer Verringerung ihres Durchtrittsquerschnitts ausgestattet, so daß sich zwischen
diesen Büchsen jeweils besondere Mischkammerabteilungen befinden, von denen aus
die später den Isolierstoff bildenden Bestandteile durch die düsenartige Verengung
in die nächste Kammerabteilung in turbulenter Strömung eingespritzt werden, wodurch
sich eine besonders intensive Vermischung ergibt, ohne daß der Fluß des Schaumes
dabei wesentlich gehemmt wird.
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In F i g. 2 ist eine von der oben geschilderten Ausführungsform abweichende
Vorrichtung zur Herstellung
des erfindungsgemäßen Isolierstoffes
dargestellt.
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Bei dieser Vorrichtung besteht die Mischkammer ebenfalls aus zwei
rohrförmigen Teilen 3 und 8, von welchen der Teil 3 die Zuführung 4 für den Schaum
mit I-Iärter oder Kunstharz sowie eine weitere Zuführung 5 für das Kunstharz oder
den Härter mit einem Lufteinlaß 6 für die Zufuhr von Druckluft besitzt.
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Die Zuführung für die Zusatzstoffe besteht in diesem Fall jedoch nicht
lediglich aus einem einzigen Zuführungsrohr wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1, sondern aus einem Organ 14, das drei getrennte Zufuhrkanäle 15, 16 und 17
aufweist, die an verschiedenen Stellen der Mischkammer in diese Kammer einmünden.
Der Kanal 15 dient zweckmäßigerweise für die Zuführung des Luft-Pulver-Gemisches
und mündet in Höhe der Zuleitung 5 für das Kunstharz oder den Härter in die Mischkammer
ein. Wenn durch die Zuführung 5 Kunstharz auf Harnstoff-Formaldehydbasis zugeführt
wird, so kann der Kanal 16 zur Zuführung eines weiteren Kunstharzes auf Melamin-Formaldehydbasis
Verwendung finden, das in der von der ersten Büchse 10 im Teil 8 der Mischkammer
gebildeten Misebkammerabteilung zugeführt wird. Der Kanal 17 erstreckt sich dagegen
bis zum Ende des Organs 14 und mündet erst in einem späteren Bereich der Mischkammer
in diese ein, und zwar in der von der Büchse 12 gebildeten Kammerabteilung. Er kann
zur Zuführung von eventuell noch zusätzlich erforderlichen Zusatzmitteln, wie weitere
Verfestigungsmittel oder plastifizierende Stoffe, z. B.
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Alfaceilulose, dienen.
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Bei diesem Ausfühiiingsbeispiel werden also die verschiedenen Zusatzstoffe
getrennt voneinander in je einer Mischkammerabteilung zugeführt, die durch düsenartige
Verengungen der Mischkammer voneinander getrennt sind. Infolge der hierdurch erzielten
turbulenten Strömung wird eine fortschreitende intensive Verwirbelung und Vermischung
der Zusatzstoffe im Schaum gewährleistet, ohne daß der Fluß des Schaumes in der
Mischkammer ernsthaft gefährdet wird.
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Die zur Durchführung dieses Verfahrens dienende Vorrichtung ist zweckmäßig
so beschaffen, daß die Abbindung bzw. Erhärtung des Schaumes zwar in der Mischkammer
bereits beginnt, jedoch nicht so weit fortschreitet, daß eine Verkrustung bzw. Verstopfung
des Geräts zu befürchten ist.
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Die Mischkammer ist bei beiden Ausführungsformen so ausgebildet,
daß sie geradlinig verläuft und trotz der in ihr hervorgerufenen Verwirbelung der
Strömungsmedien einen nur sehr geringen Strömungswiderstand bietet. Die zu ihrer
Auskleidung mit Antihaftstoffen dienenden Büchsen, die jeweils eine der in der Mischkammer
vorgesehenen Kammerabteilungen bilden, können bei Verschmutzung sofort an der Arbeitsstelle
mit einem Minimum an Zeitaufwand ausgetauscht werden, so daß ein stets frei von
Verunreinigungen befindliches Gerät gewährleistet ist.
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Zweckmäßig ist dafür Sorge zu tragen, daß in der Zuleitung für den
abbindenden Zusatzstoff kein
Druckabfall gegenüber dem Druck in der Mischkammer entsteht.
Zu diesem Zweck wird z.B. der Gips, der in einem Druckbehälter mittels einer Düse
aufgewirbelt wird, als Gips-Luft-Gemisch durch eine zweite Düse in die Luft-Pulver-Gemischzuleitung
und von dort in die Mischkammer gedrückt. An Stelle von Luft kann auch ein beliebiges
andersartiges Gas Verwendung finden.