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Verfahren zur Herstellung von Schaumglae oder achaumförmigen Bilikaten.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Sohaumglas oder schaumförmigen
Silikateng bei dem ein schäumbares Gemenge der Ausgangestoffe granuliert wird und
diese Körner oder Perlen, ggf. nach Beetäuben mit einem Trennmittell durch Erhitzen
aufgeschäumt werdeng wobei die erhaltenen Schaumstoffkörner bzw.- kugeln ggf. anschließend
mit einem urganiechen oder anorganischen Bindemittel zu Formkörpern gebunden werden.
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Zur Herstellung vrin SchaumglaB oder achaumförmigen.anderen Si,likaten
bedient man sich seit langem hauptsächlich zweier Verfahren. Bei dem-einen wird
ein Gas in einer Schmelze des Silikate eintwickelt oder in diese eingetragkin. Das
andere Verfahren geht von gemahlenem Glas oder Sillkat aus und setzt dieses nur
wenig über der Erweichungetemperatur mit einem beigemischten Gaabildner um. Dabei
worden meist Gläser mit einem ggringen Anteil Oxidationamittelg z*B. Sulfat', und
alb
Gaabildner Reduktionamittelt wie Kohlenstoff, verwendet. Dieser
reagiert bef höherer Temperatut mit dem einternden Glas- oder Silikatmehl unter
Bildung von Gasene z*B* 00 bzw. 002, die die Masse zu einem Schaumglae u.dgle
mit feinen und annähernd gleiehgroßen geschlossenen Zellen und . einem Raumgewicht
bis herab zu etwa 150 kp/m3 auftreibene Nach dem zuletzt genannten Verfahren
wird das In Form von Platten gehandelte Schaumglas fast ausschließlich hergestellte
Ein Nachteil des Verfahrens ist jedoch in der verhältnismäßig langen Kühlzeit zu
sehen, die insbesondere bei dicken Platten nötig ist# um spannungsfreie Erzeugnisse
zu erhalten. Man ist denhalh bereits dazu übergegangen, Schaumglas in Form von Kugeln
oder Perlen herzustellen" indem man das Rohatoffgemenge zunächst granuliert. Die
Schalumglasperlen oder -körner lassen sich dann in loser Form verwenden, z.B. als
Schüttiapliermittel. Man kann aus ihnen aber auch Formkörper beliebiger Gestalt
und Abmessungen erzeugen, wenn man sie mit einem geeigneten Bindemittel verbindete
Das Bindemittel kann anorganischer'oder organischer Natur sein und ggf, auch selbst
Schaumetruktur besitzen oder-ergebeng wie z.B. Bitumen.*u.dgleg Wasserglao, Kunststoffe
u.a.wo oder auch Metalle.
Die Herstellung solcher Schaumglaskugeln
bereitet allerdings Schwierigkeiten hinsichtlich der Handhabung vor dem oder während
des Schäumvorgange sowie im Hinblick auf eine hinreichend gleichmäßige Zelletruktur.
Um beim Granuli.4ren des Gemenges.Kugeln zu erhalten, die eine zur Handhabung nötige
Pestigkeit besitzen, kann man das Gemenge bekanntlich anfeuchten und dabei z.B.
Zuckerg Melaseeg Stärkeg %awrglaa-oder auch Kunstatofflösungen in geringer Menge
beigeben, Diese Stoffe zersetzen sich beim fortschreitenden Erwärmen der Kugeln
und- liefern dabei z.T. den zum Sch4umen willkommenen Kohlenstoff& Eine andere
bekannte Abhilfe besteht darin# das Granulat mit einem Trennmittel einzustäuben
oder -puderng bevor sie aufgeschäumt werden. Da aber die Kugeln beim Schäumen ihr
Volumen und damit auch ihre Oberfläche um das Vielfache vergrößerng ist die bekannte
Maßnahme nur sehr begrenzt wirksam und die schäum*.tnden Kugeln verkleben häufig
miteinander und mit den Wänden der Schäumvorrichtung, Ein anderer Nachteil des z.B.
aus dem USA- Patent 2.691,248
oder dein Belg. Patent 629.288
bekannten Verfahrene liegt darin, daß das kleinteilige, z.B. kugelförmige Ausgangsmaterial
bzw. der darin als Gaabildner enthaltene Kohlenstoff weit stärker mit der gewöhnlich
Sauerstoff enthaltenden Ofenatmoophäre reagiert als das zeB. bei plattenförmigem
Ausgange-
Material der Pall ist. Dadurch wird bis in eine bestimmte
Tiefe hinein äer.Xohlenstoff ausgebrannt, bevor die Glas- oder Silikatmasop die
zur Schaumbildung nötige Temperatur erreicht hat* Das wiederum hat die Bildung einer
durchgehenden Haut oder Kruste an der Oberfläche-Jeder Kugel des Ausgangsmaterials
zur Folge. Da diese H - aut oder Kruste aber unporös ist, steigt das erreichbare
Raumgewicht in unerwünschter Weise an-und zwar umso stärker, je kleiner der Durchmesser
der Kugeln iBt..Wenn beabsichtigt ist, die erhaltenen Schaumstoffkugeln zu Bausteinen
und ähnlichen Formatücken zu verbinden, wird aber aus Gründen der Raumerfüllung
ein bestimmter Anteil kleiner Kugeln benötigtv so daß man nach dem bekannten Verfahren
nur Bausteine von zwangsläufig höheren Raumgewichten erhält.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorstehend erwähnten.Nachteile
abzustellen. Bei einem Verfahren'der eingangs erwähnten Art.löst sie diese Aufgabe
dadurchp daß das Aufschäumen der Geiteng4körner mit Hilfe eines gleie.hzeitig als
Trennmittel und Fördermittele wirkenden fließ-.oder rieselfähigen. Wärmeüberträgers
vorgenom-men wird.
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Es hat sich gezeigt# daß durch diese relativ einfache Maßnahme der
Erfindung nicht nup die Klebeneigung der Kugeln unterdrückt und die*Temperaturverteilung
sowohl beim Erhitzen wie auch beim Abkühlen gleichmäßig gestaltet.werden kann.
sondern
darü berhinaue das wärmeübertragende Trennmittel ein schonendes Fördermiteel für
die darin eingebetteten Kugeln ist und es somit sogar gestättetg das Aufschäumen
kontinuierlich vorzunehmen.
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Als wärmeübertragende Trennmittel eignen sich e rfindungsgemäß
eine ganze Anzahl von Stoffen, wie z.B. Sandp Zementg Gipst Talkum, Tonerdgp Magnesiag-Ton,
Schamöttemehl u.dgl,9 aber auch Graphit und Kokamehl und ähnliche kohlenstoffreiche
Substanzen. Letztere haben den Vorteil besonders guten Wärmeleitvermögens und sind
In der Lage# das Ausbrennen des in den Körnern anwesenden Rußes infolge seiner Reaktion
mit dem Lufteauerstoff zu unterbinden, ao daß man Schaumstoffkugeln ohne Haut bzw.
Kruste, d,h. ipit annähernd gleichbleibender Dicke erhalten kann. Es ist auf diese
Weise sogar möglich, Schaumstolfkugeln he.rzuatellen"..d.ere-n Oberfläche leichter
und poröser als ihr Inneres ist.
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Das.erwähnte Ausbrennen des Treibmittels in den grünen Glas-oder Silikatmehlkugeln
geht aber auch schon se . hr merklich zurück, wenn»man z.B. Sand oder Zement
u.dgl*. allein als Wärmeübertrager*anwendet oder ihnen einen geringen Gewichtsanteil
von ziB, Kokomehl zusetzt.
Das Verfahren der Erfindung ist jedoch
nicht'auf die vorstehend aufgeführten pulverförmigen und hochschmelzenden Stoffe
beschränkt; Man wird sie zwar aus Preisgründen und wegen ihrer unten noch näher
erläuterten Vorteile vorziehen, kann an ihrer Stelle jedoch auch schmeltflüssige
Stoffe, wie z.B. Salzeschmelzen oder 1.Tetalle verwenden, sofern die dem !.'ndprodukt
anhaftenden Spuren des wärmeübertragenden Trennmittels bei der späteren Anwendung
als Isoliermittel nicht stören.
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In all,en Fällen ist es zweckmäßig, mindestens 50 Gew.-#. Trennmittel,
bezogen auf das Gewicht der grünen Kugeln, anzuwenden. Nach oben hin ist die Zusamiaensetzung
des Gemisches Trerinmittel/ grüne kugneln nicht oder höchstens durch wirtschaftliche
fitberlegungen begrenzt.
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Besonders zweckmäßig wird das erfindungsgemäße Verfahren in an sich
bekannter Weise in einem Dr ehrohrofen durchgeführt, so daß das -Gem.isch ständig
bewegt werden kanri. Dabei- kann man, kontinuierlich oder auch taktweise arbeiten.
Das erstere empfiehlt sich, we nr, die.Hauptmenge der' grünen Yugeln unter etwa
6 mm Durchmesser liegt#, da sich dann das Tempern des -Erzeugnisses erübrigt.
Aus Gründen der ','.'ärmebilanz ist. es vorteilhaft, in mehreren hintereinander
geschalteten Drehrohröfen zu arbeiten und am Ende jeden Ofens-das wärmeübertragende
Trennmittel vom
Schaumglas abzutrennen und in den Eingang des Ofens zurückzuführene
Falls
jedoch die Haupt menge der Kugeln den vorstehenden Durchmesser überschreitet, ist
es mitunter vorzuziehen, das Gemisch aus-feinteiligem Trennmittel und Schaumglaskugeln
gemeinsam abzukühlen. Dabei wird der Wärmeinhalt des Trennmittels nicht zurUckgewonnen,
sondern zum Tempern des Erzeugnisses benutzt»-Es hat sich gezeigt, daß auf diese
sehr einfache Weise auch Schaumglaskugeln mit mehreren Zentitdetern Durchmesser
spannungsfrei züi erhalten sind.
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Ferner wurde festgestellt, daß das bereits erwähnte Anhaften eines
geringen Teils des Treunmittels an den Schaumstoffkugeln benutzt werden kann, um
sie aneinander zu binden oder aber um die Haftfestigkeit eines.zugesetzten-Bindemittels
zu verbessern. Beispielsweise kann man in flüssigem Aluminium u.dgl. aufgeschäum-,
t,e Kugeln unmittelbar nach dem Abtrennen von der-Metallschmelze zu Platten u.dgl.
verbinden, wobei das erstarrende Metall das alleinige Bindemittel darstellt.-Platten
dieser Art be-# dürfen dann nur noch einer Temperbehandlung und lassen sich falle
der Metallanteil nicht allzu hoch ist - als thermisches Isöliermitt'el verwendeng
dessen Temperaturgrenzen der Anwendung zwischen - 100 00 bis + 40000
und darüber liegen und das hohen Widersfand gegen Wasserdampfdiffusionen besitzt.
Ein
anderes Beispiel für die Ausnutzung &es Trennmittels als späteres Bindemittel
4et ZQz#entt In Zement aufgeachäumte sohaumotortkugelne die vor öder nach dem Erkalten
von der Hauptmenge Zement abgesiebt werdeng brauchen lediglich befeuchtet und in
die Gestalt des gewünschten Formstückes gebracht zu weirdeng in der sie binnen kurzem
erhärten. Z.B. Platten dieser Art haben gerinizeren Diffunionawideretand und eignen
sich aus diesem Grunde*haUptsächlich z.B. als.'Isolierung für die kalte Seite voil
Kühlriumen..lm'Bedarfefalle kann man natürlich mit hydrau-.lischen Mitteln gebundenen
Schaumglasplatten höheren Diffusionelm widerstand verleiheng indem man sie in den
vorstehend besohriebenen metallgebundenen Schaumglasplatten verbindet. Selbstverständlich
kann-man das erfindungegemäß erhaltene Schaumglasgranulat auch mit allen anderen
hierfür an sich bekannten Mitteln zu Poemkörpern verbindeng z.B. mit Pech, Asphalt#
Bitumen, Itunat" atoffgn, Wasserglas u.dgl., wobei das Bindemittel äuch selbst in,4..
Schaumform, vorliegen kann, Das V;rfahren der Erfindung ist auch nicht auf die Durchführung-.
in Drehrohröfeh beschränkt, obwohl diese oftmals eine vorteilhafte Lösung daretellehe
Man kann jedoch ähnliche Vorrichtungen#,,_, die das Gut ständig in Bewegung halteng
verwendeng wie etwa Fließbettinordnungen# Hier bietet sieh die Möglichkeit# das
Abeiebön deu Trenmitteln zu vermeideng indem m«n die Dichten
v6n
Teennmittel einerseits und grünen bzw. geschäumten Kugeln andererseits no einstelltg
daß letztere aufschwimmen und oben zu entnehM#n eindv Wenn-man die grünenkugeln
dem Fließbett unten zuführte