DE1244640B - Verfahren zur Herstellung von Isolierstoffen mit niedrigem spezifischem Gewicht - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Isolierstoffen mit niedrigem spezifischem GewichtInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND Int. Cl.:
C 04 b
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
DeutscheKl.: 80 b-9/09
Nummer: 1244 640
Aktenzeichen: B 77052 VI b/80 b
Anmeldetag: 3. Juni 1964
Auslegetag; 13. Juli 1967
In der deutschen Patentschrift 964 217 ist ein Vel· fahren zur Herstellung von Bauelementen mit niedrigem
spezifischem Gewicht beschrieben, das darin besteht, daß man kleinteilige, poröse thermoplastische
Kunststoffkörper mit in sich geschlossenen Poren, die kein oder höchstens ein geringes Wasseraufnahmevermögen
besitzen, mit wasserhaltigen Bindemitteln vermischt, formt und abbinden läßt. Das Verfahren
wird in der Regel so durchgeführt, daß man die Kunststoffe und die Bindemittel in Formen einfüllt
und, gegebenenfalls unter Zuführung von Wärme, abbinden läßt. Als Bindemittel werden in
erster Linie die in der Bauindustrie üblichen Bindemittel, wie Zement, Gips oder Mörtel, eingesetzt. Es
ist auch möglich, an Stelle dieser anorganischen Bindemittel organische Bindemittel einzusetzen, z. B.
wässerige Lösungen von klehenden oder aushärtbaren Kunstharzen, z.B. Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukte.
Diese Bauelemente können z. B. zur Herstellung von Zwischenwänden, Fußboden, Fußboden-Unterlagen, Schalldämpfungswandplatten
u. dgl. verwendet werden. Für den Fall, daß als Bindemittel die genannten anorganischen Bindemittel
eingesetzt werden, besitzen die Bauelemente eine gewisse Wärmebeständigkeit und wärmeisolierende
Wirkung. Sie sind jedoch nicht einer Dauerwärmebeanspruchung bei hohen Temperaturen, z. B.
über 900° C, gewachsen, da bei diesen Temperaturen der mechanische Zusammenhalt, z. B.
durch Bröckligwerden des Betons, weitgehend zerstört wird. Die genannten Bindemittel haben
den weiteren Nachteil, daß sie nur langsam abbinden und somit die Herstellung der in
Rede stehenden Bauelemente eine erhebliche Zeit erfordert.
Es wurde nun gefunden, daß man Isolierstoffe mit niedrigem spezifischem Gewicht durch Einbringen
von porösen Kunststoffteilchen in wasserhaltige anorganische Bindemittel und Verfestigung dieser Mischungen
auf einfachere Weise herstellen kann, wobei sich die Isolierstoffe durch eine hervorragende
Haltbarkeit gegenüber einer Dauerwärmebeanspruchung auszeichnen, wenn man als Bindemittel Suspensionen
von wasserhaltigen Alkalisilikatpartikeln und anorganischen Füllstoffen in wässerigen Lösungen
von Alkalisilikaten verwendet und die Mischung bei Temperaturen oberhalb 40° C und unterhalb der
Sintertemperatur der Kunststoffpartikeln durch Entzug von Wasser verfestigt, wobei als Kunststoffpartikeln
solche eingesetzt werden, die unter der Einwirkung der gewählten Temperaturen keine Volumenänderung
erfahren.
Verfahren zur Herstellung von Isolierstoffen mit niedrigem spezifischem Gewicht
Anmelder:
Badische Anilin- & Soda-Fabrik
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein
Als Erfinder benannt:
Dr. Fritz Stastny, Ludwigshafen/Rhein;
Dr. Rudolf Gäth, Limburgerhof;
Dr. Bernhard Schmitt, Heidelberg;
Udo Haardt, Ludwigshafen/Rhein
Dr. Rudolf Gäth, Limburgerhof;
Dr. Bernhard Schmitt, Heidelberg;
Udo Haardt, Ludwigshafen/Rhein
Als feste Alkalisilikatpulver setzt man vorteilhaft handelsübliche Pulver ein, die in der Regel einen
Wassergehalt von 16 bis 20 Gewichtsprozent aufweisen. Dieser Gehalt stellt indes insofern keine kritische
Größe dar, als sowohl Pulver mit einem höheren als auch mit einem niedrigeren Wassergehalt eingesetzt
werden können. Die Konzentration der Alkalisilikatlösung kann innerhalb weiter Grenzen variiert
werden. Man kann beispielsweise Lösungen mit einer Konzentration von 15 bis 60° Be einsetzen. Zweckmäßig
wird man jedoch handelsübliche Lösungen verwenden, z.B. im Fall von Natriumwasserglaslösung
solche mit einer Konzentration von etwa 38° Be. Das Verhältnis Na2O zu SiO2 in den festen
bzw. flüssigen Alkalisilikaten kann ebenfalls innerhalb weiter Grenzen variiert werden, wobei man auch
in diesem Fall vorteilhaft von handelsüblichen Alkalisilikaten ausgeht, in denen dieses Verhältnis etwa
1:3,3 beträgt. Die Wasserfestigkeit der erfindungsgemäß herzustellenden Isolierkörper wird durch dieses
Verhältnis entscheidend beeinflußt. Je höher der SiO2-Anteil in den gewählten Alkalisilikaten ist, desto
höher ist auch die Wasserfestigkeit der hergestellten Isolierkörper. Man kann daher diesen Lösungen Kieselsäure,
z.B. in Form von Kieselgel, zusetzen. Wasserglaspulver und Wasserglaslösung werden in
solchen Mengen eingesetzt, daß das Verhältnis etwa 1:1 bis 3:1 beträgt. Diese Mischungen haben die
Eigenschaft, sich bereits bei Raumtemperatur zu verfestigen.
Unter anorganischen Füllstoffen werden solche Substanzen verstanden, die entweder mit den Alkalisilikaten
keine Reaktion eingehen oder bei Raumtemperatur nur langsam oder erst bei erhöhten Tempe-
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raturen reagieren. Als derartige Füllstoffe kommen z.B. Magnesiumoxyd, Talkum, Calciumcarbonat,
Asbestmehl, Glasmehl, Quarzmehl, Zinkcarbonat oder, wie bereits oben erwähnt, Kieselgel in Betracht.
Vorteilhaft setzt man solche Füllstoffe ein, die ein niedriges Schüttgewicht besitzen. Als besonders geeigneten
Füllstoff setzt man Kieselsäurepulver mit einem niedrigen Schüttgewicht und einem großen
Porenradius ein. Solche Pulver können beispielsweise gemäß der deutschen Patentschrift 1 073 459 hergestellt
werden, indem mit Alkalisilikatlösungen zunächst mit Ammoniak versetzt und aus dieser Lösung
durch Zugabe von Säuren die Kieselsäure ausfällt. Solche Pulver besitzen neben ihrem günstigen niederen
Schüttgewicht den weiteren Vorteil, daß sie nicht wie Kieselsäuregele die Eigenschaft haben, schon bei
Raumtemperaturen einen verdickenden Einfluß auf die Alkalisilikatlösungen auszuüben, was die Herstellung
einer homogenen Mischung erheblich erleichtert. Selbstverständlich können diese Pulver aber auch
zusammen mit Kieselsäuregelen oder auch anderen anorganischen Füllstoffen eingesetzt werden. Die
Füllstoffe werden in solchen Mengen eingesetzt, daß das Verhältnis wasserfreies Alkalisilikat zu Füllstoff
etwa 1:1 bis 4 :1 beträgt.
Als poröse Kunststoffpartikeln setzt man beispielsweise solche aus Polystyrol oder Polystyrol-Mischpolymerisaten,
z. B. aus Styrol und Acrylnitril, Acrylsäure, Butadien u. dgl., ein. Diese geschäumten Kunststoffpartikeln
werden in bekannter Weise dadurch hergestellt, daß man die entstandenen Teilchen, die
niedrigsiedende Flüssigkeiten oder Gase als Treibmittel enthalten, erhitzt, wobei die Teilchen aufgeschäumt
werden. Weiterhin kommen auch poröse Kunststoffpartikeln auf Basis von Vinylchlorid oder
Mischpolymerisaten aus Vinylchlorid und Vinylidenchlorid in Betracht. Vorteilhaft werden den genannten
porösen Kunststoffpartikeln flammhemmende Verbindungen zugesetzt, z. B. anorganische Halogenverbindungen
oder Gemische aus Chlorparaffinpulver und Antimontrioxyd. Die Kunststoffpartikeln werden
zweckmäßig in solchen Mengen eingesetzt, daß der Volumenanteil der wasserfreien Alkalisilikate und der
anorganischen Füllstoffe sich zu dem Volumenanteil an Kunststoffpartikeln wie 1:1 bis 1: 5 verhält.
Da, wie bereits erwähnt, die Alkalisilikatsuspensionen sich bereits bei Raumtemperatur verfestigen,
geht man bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Isolierkörper zweckmäßig so vor, daß man zunächst
die Anteile an Festsubstanzen, d. h. also die Alkalisilikatpartikeln, Füllstoffe und geschäumten Kunststoffpartikeln,
miteinander vermischt und in diese Mischung den vorbestimmten Anteil an Alkalisilikatlösung,
z. B. durch Bedüsen, einbringt. Die erhaltene Mischung wird anschließend bei erhöhten Temperaturen
durch Entzug von Wasser verfestigt. Hierzu kann man die Mischung entweder in Metallformen,
die allseitig beheizt werden, einbringen oder auch auf ein endloses Band aufbringen, wobei das Gemisch
durch Beheizen des Bandes oder Bestrahlen der Oberseite, z. B. durch Aufblasen von Heißluft oder
überhitztem Wasserdampf oder Infrarotstrahlung oder durch Übertragung von Kontaktwärme auf die
gewünschte Temperatur erhitzt wird. Die Erwärmung wird abgebrochen, wenn der Wasseranteil der Mischung
unter 20 Gewichtsprozent abgesunken ist. Vorteilhaft beträgt der Wassergehalt des Festkörpers etwa
5 bis 15 Gewichtsprozent. Um bei der Trocknung der
Mischung gegebenenfalls das Auftreten von Rissen zu verhindern, ist es vorteilhaft, den Mischungen
organische Substanzen, wie Kohlehydrate, Celluloseäther, Polyglykole u. dgl., zuzusetzen.
Die erfindungsgemäß hergestellten Isolierkörper zeichnen sich durch eine sehr gleichmäßige poröse Konsistenz aus. Ihr Raumgewicht beträgt je nach Anteil der Kunststoffe und dem spezifischen Gewicht der anorganischen Füllstoffe etwa 200 bis 300 kg/m3. Sie
Die erfindungsgemäß hergestellten Isolierkörper zeichnen sich durch eine sehr gleichmäßige poröse Konsistenz aus. Ihr Raumgewicht beträgt je nach Anteil der Kunststoffe und dem spezifischen Gewicht der anorganischen Füllstoffe etwa 200 bis 300 kg/m3. Sie
ίο besitzen ein ausgezeichnetes Isoliervermögen und verlieren diese Eigenschaft auch dann nicht, wenn sie
z.B. im Brandfall einer längeren Dauerwärmebelastung ausgesetzt werden. Sofern sie ein hohes Verhältnis
SiO2 zu Alkalioxyd aufweisen, sind sie auch gegen die Einwirkung von Feuchtigkeit außerordentlich
stabil. Eine erhöhte Beständigkeit gegen Wassereinwirkung kann auch durch Nachbehandlung der
Schaumkörper mit Säuren, z. B. Phosphorsäure oder Salzsäure, oder mit Lösungen von Schwermetallsalzen,
z. B. von Zinkchlorid, erreicht werden.
Die erfindungsgemäßen Isolierkörper können z. B. in Form von Platten, die auch z. B. mit Metallplatten,
Gipsplatten, Asbestzementplatten, Kunststoff-, Sperrholz- oder Spanholzplatten beschichtet sein
können, als Bauelemente im Bauwesen als isolierende und brandschützende Schichten eingesetzt werden.
Sie können andererseits auch zur Beschichtung von Wänden, Decken, Dachböden, Böden verwendet oder
auch in Lager- oder Kühlhäusern als isolierende Zwischenschichten eingesetzt werden.
800 Gewichtsteile geschäumter Polystyrolteiichen mit einem Durchmesser von etwa 0,3 bis 2 mm,
welche 6 Gewichtsprozent Hexabromcyclododecan enthalten und ein Schüttgewicht von 15 g/1 aufweisen,
werden mit 1500 Gewichtsteilen Natriumwasserglaspulver, das einen Wassergehalt von 16 Gewichtsprozent
besitzt und dessen Teilchengröße von 0,1 bis 0,5 mm beträgt, 500 Gewichtsteilen Zinkoxyd, 100 Gewichtsteilen
pulverförmigem Magnesiumoxyd, 100 Gewichtsteilen Quarzmehl, vermischt. Auf diese Mischung
werden 500 Gewichtsteile 15%iger Kalilauge und 12 000 Gewichtsteile Natriumwasserglaslösung
mit einer Konzentration von 39° Be unter Rühren aufgedüst.
Das Na20/Si02-Verhältnis beträgt in dem Natriumsilikatpulver
sowie in der Lösung jeweils 1: 3,3. Die hierbei entstandene krümelige Masse wird in einen
Aluminiumbehälter, der 1X1X0,30 m groß ist und dessen Innenwandung mit einem Perlongewebe ausgelegt
ist, eingefüllt. Die Höhe der Schüttung beträgt 28 cm. Der Aluminiumbehälter wird mit einem lose
aufliegenden Aluminiumdeckel verschlossen und 40 Minuten lang in einem Dampfautoklaven bei
einem Dampfdruck von 0,5 atü gelagert. Nach dem Abkühlen wird dem Behälter ein poröser Isolierblock
entnommen, der die Dimension 1X1X0,28 m besitzt und der nach der Trocknung ein Raumgewicht von
215 kg/m3 aufweist.
Der Block wird mit einer Bandsäge zu Platten mit einer Dicke von jeweils 3 cm geschnitten. Diese Platten
eignen sich beispielsweise als isolierende Zwischenschichten in Verbundelementen. Die Platten
bieten einen hohen Widerstand gegen den Durchgang von Hitze, der auch bei langandauernder Hitzeeinwirkung
erhalten bleibt, da das anorganische Gerüst nicht zerstört wird.
Claims (4)
1. Verfahren zur Herstellung von Isolierstoffen mit niedrigem spezifischem Gewicht durch Einbringen
von porösen Kunststoffteilchen in wasserhaltige anorganische Bindemittel und Verfestigung
dieser Mischungen, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Suspensionen von wasserhaltigen Alkalisilikatpartikeln und anorganischen
Füllstoffen in wässerigen Lösungen von Alkalisilikaten verwendet werden und die Mischung bei Temperaturen oberhalb 40° C und
unterhalb der Sintertemperatur der Kunststoffpartikeln durch Entzug von Wasser verfestigt
wird, wobei als Kunststoffpartikeln solche eingesetzt werden, die unter der Einwirkung der gewählten
Temperaturen keine Volumenänderung erfahren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganischen Füllstoff
Kieselsäurepulver verwendet, das durch Zugabe von Ammoniak zu Alkalisilikatlösungen und
anschließende Ausfällung mit Säuren hergestellt worden ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als anorganischen Füllstoff
Zinkoxyd verwendet.
4. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man zunächst die
Feststoffe miteinander vermischt und in diese Mischung die Alkalisilikatlösungen einbringt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 964 217;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1017 973,
030754, 1127 276;
Deutsche Patentschrift Nr. 964 217;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1017 973,
030754, 1127 276;
Zement—Kalk—Gips, 1959, S. 253 bis 257.
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