DE1671131C - Verfahren zum Herstellen einer feuerhemmenden Akustikplatte - Google Patents
Verfahren zum Herstellen einer feuerhemmenden AkustikplatteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer hitzebesländigen Akustikplatte durch inniges
Vermischen eines leichten Zuschlagstoffes mit AIuminiumsilicat
und Natriumsilicat-Bindemittel und Verformen der erhaltenen Mischung.
Durch die USA.-Patentschrift 3 103 254 ist es bekannt,
feuerhemmende Akustikplalten aus einer Mischung von Vermiculite, Perlit, Asbestfasern und
einem wasser- und feuerbeständigen Bindemittel herzustellen. Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, derartige
Platten hinsichtlich ihrer Hitzebeständigkeit, Entflammbarkeit und Handhabungssicherheit zu verbessern.
Es ist ein Verfahren zum Herstellen von hitzefesten Bausteinen bekannt, bei dem eine Mischung aus Kunststoff,
der Vermiculite enthält, und Schamotte mit einem Bindemittel, z. B. Natriumsilicat, zu Bausteinen verformt
wird. Es ist weiter bekannt, Vermiculite so zu behandeln, daß es wasserabstoßend ist und keine
Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnimmt. Diese bekannten Maßnahmen sind nicht zur Herstellung von
feuerhemmenden Akustikplatten geeignet.
Mit zunehmenden Anforderungen an die feuerfesten Eigenschaften von Akustikplatten, wie sie von Versicherungsgesellschaften
und anderen Behörden infolge von schweren Bränden in Hotels, Schulen und anderen
Gebäuden in den letzten Jahren gefordert werden, ist es notwendig geworden, die sogenannte feuerdämmende
Wirkung von Akustikplatten zu verbessern, bei gleichzeitiger Beibehaltung der akustischen Eigenschäften
und anderen Eigenschaften solcher Platten.
Die Erfindung bezweckt deshalb ein Verfahren zum Herstellen von Akustikplatten mit hohen feuerdämmenden
Eigenschaften.
Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß man eine Mischung aus 2,36 bis 30 Gewichtsprozent
Schamotte, 40 bis 60 Gewichtsprozent Natriumsilicat-Bindemittel, bezogen auf die nasse Menge, die einen
Feststoffgehalt von etwa 37,5 Gewichtsprozent hat, und 30 bis 38 Gewichtsprozent expandiertem Perlit
herstellt und daß man die geformte Platte trocknet.
Perlit ist eine Form von glasigem Gestein ähnlich Obsidian und enthält gewöhnlich 65 bis 75°/0 SiO2,
10 bis 20°/o AI2O3, 2 bis 5°/0 H2O und kleinere Anteile
an Soda, Pottasche und Kalk. Wenn Perlit auf den Erweichungspunkt erhitzt wird, dehnt es sich aus und
bildet ein leichtes, geblähtes Material.
Gemäß der Erfindung wird die Schamotte, die für die Herstellung der erfindungsgemäßen Akustikplatte
verwendet wird, in einer ganz bestimmten kritischen Menge der für die Herstellung der Platte verwendeten
Zusammensetzung zugesetzt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Akustikplatte ist ganz frei von organischen
brennbaren Materialien. Wenn sie hohen Temperaturen ausgesetzt wird, die zur Bestimmung des
Feuerdämmwertes angewandt werden, ergibt sich nach den Richtlinien, die von Versicherungsgesellschaften
für den sogenannten »Feuertest« ausgearbeitet wurden, auf den sich die nachfolgenden Ausführungen beziehen,
ein Feuerdämmwert von über 2 Stunden, ohne eine Minderung durch Schrumpfung oder Zerstörung
aufzuweisen. Ferner wird bei der erfindungsgemäßen Platte der Wert der Schalldämpfung gegenüber bekannten
Platten verdoppelt und eine gute Handhabungssicherheit erzielt.
In einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Akustikplatte dient die Schamotte-Komponente
nicht nur, um die Feuerfestigkeit der Platte zu vergrößern, sondern auch als Farbzusatz, mi eine
attraktive gleichförmige Färbung der fertigen Akustikplatte zu erhalten und dadurch die Notwendigkeit des
Bemalens der äußeren Fläche der Platte mit Farben zu vermeiden, deren Grundstoffe brennbare organische
Kunstharze, brennbare Trägerstoffe und Lösungsmittel für diese sind und wie sie bisher für Akustikplatten
nach dem Stande der Technik verwendet wurden. Dadurch wird eine zusätzliche Feuergefahr
eliminiert, die aus der Verwendung von diesen bekannten Akustikplatten resultiert.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung beispielsweise erläutert werden.
F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf eine typische Akustikplatte, die nach dem Verfahren nach dieser
Erfindung hergestellt wurde;
F i g. 2 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in F i g. 1.
Eine typische Ausführungsform einer Akustikplatte nach dieser Erfindung ist in den F i g. 1 und 2 der
Zeichnungen dargestellt, wobei die Platte allgemein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet wird. Die Platte
besteht aus einem Grundköiper 11 von geeigneter Größe, Form und Stärke, der eine abgeschrägte
Kante 12 haben kann. Die Akustikplatte 10 nach dieser Erfindung kann an der Decke oder der Wand
eines Raumes befestigt werden oder von der Decke oder der Wand herabhängen, wenn der Schallpegel
herabgedi ückt werden soll.
In der Praxis kann die erfindungsgemäße Akustikplatte nach den Verfahrensmaßnahmen gemäß USA,-Patent
3 103 254, jedoch unter Verwendung der besonderen erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, hergestellt
werden. Diese Zusammensetzungen werden in den nachfolgenden Beispielen erläutert.
Eine Akustikplatte mit 30,48 · 30,48 cm und einer Stärke von 22,22 mm sowie mit einem durchschnittlichen
Gewicht von etwa 737 g wird r.ach den erfindungsgemäßen Maßnahmen hergestellt.
45 | Gramm | Gewichts prozent |
Perlit (expandiert) Schamotte oder Feuerton 50 (Aluminiumsilicat) .... Natriumsilicat (Binde mittel) (nasse Basis etwa 37,5 °/0, Feststoffe etwa 265,63 g 55 Trockengewicht) |
453,48 28,35 708,73 |
38,11 2,36 59,53 |
100,00 |
Der expandierte Perlit kann irgendeine Sorte von expandiertem Perlit sein. Als sehr günstig hat sich herausgestellt
ein auf ein Gewicht von etwa 0,0769 bis 0,0881 g pro Kubikzentimeter expandierter Perlit.
Das Natriumsilicat-Bindemittel kann ein im Handel erhältliches Natriumsilicat sein, und es wurde festgestellt,
daß ein Material mit einem spezifischen Gewicht von 40,00 bis 41,5 Be mit einem durchschnittlichen
Feststoffgehalt von etwa 37,5%. bezogen auf das Trockengewicht, sehr geeignet ist.
Das Verfahren setzt sich aus folgenden Schritten zusammen: Der expandierte Perlit und Schamotte
werden innig miteinander in trockenem Zustand vermischt. Dann wird diese Mischung aus expandiertem
Perlit und Schamotte mit einer Sprühpistole od. dgl. mit einem feinen Sprühstrahl aus einer feuerfesten,
wasserabstoßenden Überzugmasse besprüht, wie z, B. einem organischen, wasserlöslichen sogenannten
Siliconharz. Es wurde gefunden, daß für diesen Zweck sogenannte organische, wasserlösliche
Siliconharze vorteilhaft sind, die eine Wasserlösung von Natriumsalzen von Organosilanolen und Organosiloxanolen
darstellen.
Nachdem die oben aufgeführte Mischung hergestellt wurde, wird sie mit Infrarotlampen etwa 1 Minute
lang getrocknet. Danach wird Siliconharz auf die Mischung aus Perlit und Schamotte aufgesprüht
und danach unter den Infrarotlampen etwa weitere 10 Minuten getrocknet.
Eine Mischung von etwa 20 g einer wäßrigen Lösung von Harnstoff und Magnesiumsilicofiuorid, die durch
Lösen von 56,7 g Harnstoff und 6,7 g Magnesiumsilicofiuorid in einer hinreichenden Menge Wasser
hergestellt wird, um 907 g der resultierenden wäßrigen Lösung zu bilden, wird zugesetzt und innig mit dem
Natriumsilicat-Bindemittel vermischt.
Die Mischung aus expandiertem Perlit und Schamotte, die mit dem feuerfesten, wasserabstoßenden
Siliconharz überzogen ist, und die Mischung aus Natriumsilicat-Bindemittel, Harnstoff und Magnesiumsilicofluorid
werden dann innerhalb 1 bis IV2 Minuten
innig vermischt, wonach die auf diese Weise behandelte Mischung zu einem Förderer transportiert
und geformt wird. Die geformten Rohlinge werden dann in einem Trockenofen gehärtet, wie in dem
USA.-Patent 3 103 254 ausgeführt wird.
Die Feuerfestigkeit, Schallabsorption und Schallschwächung einer Akustikplatte, die gemäß Beispiel 1
und nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt ist, sind gegenüber bekannten und vergleichbaren Akustikplatten,
wie bereits erwähnt wurde, wesentlich verbessert.
Die Zusammensetzung nach Beispiel 1 gibt etwa die untere Grenze des brauchbaren Bereiches wieder,
innerhalb dessen die Schamottekomponente für die Herstellung der erfindungsgemäßen Akustikplatte
angewandt werden kann, ohne daß die gewünschten akustischen Eigenschaften der Akustikplatte wesentlich
gemindert oder beeinflußt werden, während gleichzeitig die gewünschte Feuerfestigkeit der Platte
relativ zu bekannten, vergleichbaren Akustikplatten vergrößert wird.
In der Praxis gemäß dieser Erfindung wird die im Beispiel 1 aufgeführte Zusammensetzung in einer
Menge hergestellt, die hinreicht, um etwa 45 Platten mit den im Beispiel 1 genannten Abmessungen
herzustellen, indem 2 Säcke von expandiertem Perlit mit etwa 0,227 m3 Inhalt mit etwa 1,28 kg Schamotte
innig gemischt und eine Pinte Siliconharz in diese Mischung durch Sprühen, wie beschrieben, eingebracht
sowie hierauf die Mischung unter den Infrarotlampen getrocknet wird. Zu der auf diese Weise hergestellten
und behandelten Mischung wird etwa 30 kg Natriumsilicat-Bindemittel zugesetzt und innig vermischt, das
auf nasser Basis abgemessen wird und einen Feststoffgehalt von etwa 37,5% hat und dem Harnstoff und
Magnesiumsilicofiuorid, wie oben beschrieben wurde, zugegeben worden ist.
Es wird dasselbe Verfahren wie im Beispiel 1 durchgeführt, mit der Ausnahme, daß bei diesem
Beispiel nur ein Bruchteil Schamotte, beispielsweise etwa die Hälfte, mit dem expandierten Perlit in
trockenem Zustand vermischt wird. Der Rest Schamotte wird mit dem expandierten Perlit vermischt, und
das Natriiimsilicat-Bindemittel wird der Mischung zugesetzt.
Es wird wie im Beispiel 1 verfahren, mit der Ausnahme, daß in diesem Fall die gesamte Schamottekomponente
mit dem expandierten Perlit und dem Natriumsilicat in feuchtem Zustand vermischt wird.
Typische Zusammensetzungen, die zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Akustikplatte verwendet
werden können und bei denen die Schamottekomponente in Mengen, die dem mittleren Bereich des
gesamten brauchbaren Mengenbereichs zugeordnet sind, verwendet wird, werden in den Beispielen 4 und 5
nachfolgend aufgeführt.
B e 1 s ρ | iel 4 | Gewichts prozent |
Gramm | 30,00 15,00 55,00 |
|
Perlit (expandiert) Schamotte (Aluminiumsili- cat) Natriumsilicat (Bindemit tel) (Anteile an Trocken stoffen wie im Beispiel 1) |
240,2 170,1 623,7 |
100,00 |
B e i s ρ | iel 5 | Gewichts prozent |
Gramm | 30,95 9,52 59,53 |
|
Perlit (expandiert) Schamotte (Aluminiumsili- cat) Natriumsilicat (Bindemit tel) (Anteile an Trocken stoffen wie im Beispiel 1) |
368,5 113,4 608,7 |
100,00 |
Die Zusammensetzungen nach den Beispielen 4 und 5' mit Mengen an Schamotte im mittleren Bereich des
brauchbaren Arbeitsbereiches nach dieser Erfindung ergeben Akustikplatten mit den besten Feuerwiderstandswerten
und Schallschwächungswerten, ohne daß gleichzeitig die Geräuschabsorptionseigenschaften
gemindert werden. Die Platte ist vom Standpunkt des Kosten- und Materialaufwandes relativ wirtschaftlich
herzustellen. Es hat sich deshalb herausgestellt, daß die nach Beispiel 5 hergestellte Platte für die Produktion
in industriellem Maßstab die beste ist.
In dem nachfolgenden Beispiel wird eine Zusammensetzung für eine Akustikplatte nach dieser Erfindung
beschrieben, bei der die Schamottekomponente im oberen Bereich des brauchbaren Arbeitsbereiches
angewandt wird.
Beisp | iel 6 | Gewichts prozent |
Gramm | 30,00 30,00 40,00 |
|
Perlit (expandiert) Schamotte (Aluminiumsili- cat) Natriumsilicat (Bindemit tel) (Anteile an Trocken stoffen wie im Beispiel 1) |
340,2 340,2 453,6 |
100,00 |
Die erfindungsgemäße Akustikplatte aus einer Zusammensetzung nach Beispie! 6 zeigt ein merkliches
Ansteigen des Schmelzpunktes oder der Erweichung des Natriumsilicat-Bindemittels, so daß die Feuerfestigkeit
dieser Platte entsprechend erhöht wird. Außerdem zeigt die Platte eine wesentliche Erhöhung
des akustischen Werts, d. h. der Schallschwächung, und stellt etwa die obere Grenze des brauchbaren
Mengenbereiches für die Schamottekomponente dar. Aus den vorstehenden Beispielen kann ersehen
werden, daß die Tonkomponente in den Zusammen-Setzungen für die erfindungsgemäße Akustikplatte in
einem Bereich von nicht wesentlich weniger als 2,36 Gewichtsprozent nach Beispiel 1 bis zu nicht
wesentlich mehr als 30 Gewichtsprozent nach Beispiel 6 angewandt werden kann, wobei das Gewicht auf die
Gesamtmengen an trockenem Perlit und trockener Schamotte sowie feuchtem Natriumsilicat-Bindemittel,
das einen Feststoff gehalt von etwa 37,5% hat. bezogen
ist.
Es wurde gefunden, daß die Schallschwächungseigenschaften
oder der Schallschwächungsfaktor und die Feuerfestigkeit oder der Feuerdämmwert der
Akustikplatte nach dieser Erfindung mit Zunahme der Menge an Schamotte und Natriumsilicat-Bindemittel
in der Zusammensetzung ebenfalls zunimmt. Die Herstellungskosten der erfindungsgemäßen Akustikplatte
nehmen ebenfalls mit zunehmender Menge oder zunehmendem relativem Prozentsatz an Schamotte zu.
Wenn jedoch der Prozentsatz an Schamotte in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wesentlich über
die obere Grenze gemäß Beispiel 6 zunimmt, hat die daraus geformte Akustikplatte zwar einen hohen
Feuerdämmwert, jedoch einen sehr niedrigen akustischen Wert, d. h. einen sehr niederen Schallabsorptionswert
oder Schallabsorptionsfaktor, wohingegen bei einem Mengenanteil an Schamotte wesentlich
unterhalb der unteren Grenze gemäß Beispiel 1 (2.36%), d.h. also wesentlich unterhalb 2,36%, die
daraus hergestellte Akustikplatte zwar einen hohen Schallabsorptionsfaktor und einen hohen Schall-Schwächungsfaktor
hat. jedoch eine schlechte und ungenügende Feuerfestigkeit damit verbunden ist. Gewisse Abweichungen von dem angegebenen Bereich
sind jedoch zulässig. Der brauchbare Anteilsbereich in Schamotte in einer erfindungsgemäßen Zusammenidzung
ist ziemlich kritisch.
Es wird ebenfalls hervorgehoben, daß der Prozentatz an expandiertem Perlit für eine erfindungsgemäße
Akustikplatte von nicht wesentlich mehr als 38.11% lach Ik-ispicl I bis zu nicht wesentlich weniger als
0"/„. liLVojieii auf das Gewicht, gemäß Beispiel 6
ariicrl und daß der Anteil an Natriumsilicat-Umdciittcl
\on nicht wesentlich mehr als 60% (59.53%) gemäß Beispiel 1 bis zu nicht wesentlich weniger al:
40% gemäß Beispiel 6 variiert, wobei der Gewichts anteil auf das feuchte Bindemittel bezogen ist, da;
einen Feststoffgehalt von etwa 37,5% nat·
Zusätzlich zu der Verbesserung der feuerfesten Eigenschaften einer Akustikplatte nach dieser Erfindung
hat die Beimengung von Schamotte noch den Vorteil, daß sie als innerer Farbzusatz dient und der
Akustikplatte nach dieser Erfindung eine im wesentlichen gleichförmige und attraktive Färbung verleiht,
wodurch die Notwendigkeit des AnStreichens der Außenfläche der Platte mit brennbaren organischen
Anstrichen, wie z. B. mit Kunstharzanstrichen, vermieden werden kann. Außerdem kommt zu der
Herstellung der Platte nicht noch der Aufwand des Anstreichens und die damit verbundene Feuergefahr
hinzu. Auf diese Weise ist die erfindungsgemäße Akustikplatte im Zustand des geformten und getrockneten
Produkts aus einer Zusammensetzung nach den Beispielen 1 bis 6 eine Keramikplatte, die ganz aus
anorganischen, nicht brennbaren Materialien besteht und deshalb für die Verwendung in Hotels, Schulen,
Krankenhäusern, Büroräumen usw. brauchbar ist. in denen sowohl die Hitzebeständigkeit als auch die
akustischen Eigenschaften wesentlich sind.
Die verbesserte Feuerfestigkeit der Akustikplatte nach dieser Erfindung wurde durch den »Feuertest«
gemäß den ASTM-Eifordernissen geprüft und die Zeit und Temperaturkurven für einen 2 Stunden andauernden
Feuertest gemessen. Es wurde gefunden, daß die Akustikplatte nach dieser Erfindung keine Verbrcnnungsmale
und keine physikalischen Zerstöiungszeichen aufweist, wenn sie über2 Stunden hintereinander
bei allmählich ansteigenden Temperaturen bis zu 1010'C erhitzt wird, wobei die Platte von einer nicht
brennbaren Decke herabhängt und mit nicht brennbaren Befestigungseinrichtungcn an dieser Decke
befestigt ist. Die gleichen Versuche ergeben, daß die Akustikplatte nach dieser Erfindung keine Feuerausbreitung,
keine Brennstoffbildung und keine Rauchentwicklung zeigte.
Die vorstehenden Ergebnisse beweisen die Vorteile der erfindiingsgemäßen Akustikplatte gegenüber denen
nach dem Stande der Technik, die ohne Schamotte hergestellt werden. Eine Probe einer vergleichbaren
bekannten Akustikplatte, die aus denselben Materialien gemäß den Beispielen 1 bis 6 hergestellt wurde,
wobei jedoch der Schamotteanteil nach diesen Beispielen 1 bis 6 weggelassen wurde, zeigen unter den
gleichen Versuchsbedingungen, wobei das Feuer nur über 1 Stunde auf diese Platten einwirkt, sowohl eine
Flammenausbreitung als auch eine Brennstoffbildung.
Die Definitionen der oben aufgeführten akustischen Begriffe sind folgende:
Schallabsorption
Senkung des Geräuschpegels innerhalb des Raumes.
Senkung des Geräuschpegels innerhalb des Raumes.
Schallschwächung
Schallfortleitung von Raum zu Raum durch die Deckenfläche und Verminderung des Geräuschpegels
von einem Raum zum anderen.
Von einem unabhängigen Institut wurde die Schallleitung
der erfindungsgemäßen Akustikplatte durch eine Decke im Vergleich zu einer bekannten vergleichbaren
Akustikplatte gemessen, die mit Ausnahme der Schamotte, die weggelassen wurde, aus dcnsulhcn
Materialien, wie sie in den Beispielen 1 bis 6 aufgeführt werden, bestand. Die erfindungsgemäße Akustikplatte
zeigte eine vergrößerte Schallschwächung, die, ausgedrückt in Dezibel, von 39 auf 44,4 db zunimmt, das
entspricht einer Zunahme von etwa 150%> da eine Zunahme von 3,6 db äquivalent einer Zunahme von
100% ist.
Claims (3)
1. Verfahren zum Herstellen einer hitzebeständigen Akustikplatte durch inniges Vermischen
eines leichten Zuschlagstoffes mit Aluminiumsilicat und Natriumsilicat-Bindemittel und Verformen der
erhaltenen Mischung, dadurch gekennzeichnet,
daß man eine Mischung aus 2,36 bis 30 Gewichtsprozent Schamotte, 40 bis 60 Gewichtsprozent
Natriumsilicat-Bindemittel, bezogen
auf die nasse Menge, die einen Feststoffgehalt von etwa 37,5 Gewichtsprozent hat, und 30 bis 38,11 Gewichtsprozent
expandiertem Perlit herstellt und daß man die geformte Platte trocknet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schamotte und der expandierte
Perlit innig miteinander vermischt und die auf diese Weise erhaltene Mischung mit einem feuerfesten,
wasserabstoßenden Überzug aus einem organischen, wasserlöslichen Siliconharz überzieht,
die Mischung gleichzeitig trocknet und die erhaltene Mischung mit dem Natriumsilicat-Bindemittel
innig vermischt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man nur einen Teil der Schamotte
mit dem expandierten Perlit vermischt und den Rest der Schamotte zu der Mischung gleichzeitig
mit dem Natriumsilicat-Bindemittel zusetzt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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