DE1942863A1 - Foamed granules for lightweight building materials - Google Patents
Foamed granules for lightweight building materialsInfo
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Description
Geschäumtes Granulat für LeichtbaustoffeFoamed granules for lightweight building materials
Die Erfindung betrifft die Herstellung eines geschäumten Granulats, welches sich zur Anwendung für Leichtbaustoffe eignet.The invention relates to the production of a foamed Granulate, which is suitable for use in lightweight construction materials.
Für die Herstellung von Leichtbeton hat man bereits aufgearbeitete natürlich vorkommende Granulate, wie Vermikulit oder Perlit angewandt. Das spezifische Gewicht dieses Granulats setzt jedoch die untere Grenze für das Raumgewicht von daraus hergestelltem Beton. Es wurden auch schon feine Pellets aus geschäumten Kunststoffen als Granulat angewandt, jedoch eignen sich diese nicht für alle Anwendungsgebiete.For the production of lightweight concrete, naturally occurring granulates such as vermiculite are already used or pearlite applied. However, the specific weight of these granules sets the lower limit for the density of it manufactured concrete. Fine pellets made of foamed plastics have also been used as granules, but they are suitable this does not apply to all areas of application.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung · geschäumter Granulate, indem eine geschäumte Harns tof f-Pormaldehyd-Harzmasse zu Strängen stranggepresst und die Stränge beschnitten werden, woraufhin das Kunstharz gehärtet und getrocknet wird. Das Granulat kann dann mit hydraulischen Bindemitteln, wie Zement oder Plaster, also Calciumsulfat gemischt und daraus Leichtbaustoffe wie Schaumbeton und dergleichen mit entsprechender Festige keit und überragend geringem Raumgewicht hergestellt werden.The invention now relates to a method for producing foamed granules by adding a foamed urine tof f-formaldehyde resin mass extruded into strands and the strands trimmed, whereupon the resin is hardened and dried. The granulate can then be mixed with hydraulic binders such as cement or plaster, i.e. calcium sulphate, and then made into lightweight construction materials such as foam concrete and the like can be produced with appropriate strength and outstandingly low density.
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Die stranggepressten Stränge können beliebigen Querschnitt haben, bevorzugt wird jedoch kreisrunder. Der Durchmesser liegt vorzugsweise zwischen 3J.75 und- 19 mm. Diese Stränge werden in kurze Stücke geschnitten, vorzugsweise entsprechend ihrem Durchmesser.The extruded strands can have any cross-section, but more circular is preferred. The diameter is preferably between 31.75 and 19 mm. These strands are cut into short pieces, preferably according to their diameter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein flüssiges Harnstöff-Formaldehydkondensat, ein Schäummittel und V/asser in Gegenwart von Luft ψ zur Bildung eines feinen Schaums gerührt oder geschlagen, ; dann wir ein Härtemittel in ausreichender Menge zugesetzt um den Schaum zu härten, jedoch noch weiter gerührt bis zur beginnenden Gelierung. Nun wird stranggepresst und der austretende Strang auf ein Förderband aufgelegt und in entsprechende Stücke geschnitten. Das erhaltene grobe Granulat ; wird in heißer Luft in der Wirbelschicht getrocknet.In a preferred embodiment of the process according to the invention, a liquid urine-formaldehyde condensate, a foaming agent and water is stirred or whipped in the presence of air ψ to form a fine foam ; then we add a hardening agent in sufficient quantity to harden the foam, but continue to stir until it starts to gel. Now it is extruded and the emerging strand is placed on a conveyor belt and cut into appropriate pieces. The coarse granules obtained ; is dried in hot air in the fluidized bed.
Um die benötigte Länge des Förderbandes zu. verringern, kann es sich bei dertf S'tr*angpresskopf um eine in Querrichtung hin-und hergehende Vorrichtung handeln, so daß der austretende Strang zickzackartig auf das Förderband abgelegt wird. Durch entsprechend angeordnete Messer kann das Beschneiden erfolgen. '■ Es ist jedoch auch möglich1; eine Reihe von stationären Strangpressköpfen quer zur Bewegungsrichtung des Förderbands anzuordnen, wobei die Mundöffnung der einzelnen Pressköpfe abgestimmt ist auf die gewünschte Größenverteilung des Granulats.To get the required length of the conveyor belt. reduce, the press head can be a device moving back and forth in the transverse direction, so that the emerging strand is deposited on the conveyor belt in a zigzag fashion. The trimming can be carried out by appropriately arranged knives. '■ However, it is also possible 1 ; to arrange a number of stationary extrusion heads transversely to the direction of movement of the conveyor belt, the mouth opening of the individual extrusion heads being matched to the desired size distribution of the granulate.
Die Mengenverhältnisse Kondensat, Schäummittel und Wasser in dem Gemisch sollen vorzugsweise so gewählt werden, daß der durchschnittliche Feststoffgehalt des geschäumten und gehärteten Produkts, welches die Zellwände bildet, nicht größer ist als die Menge, die man erhält, wenn das Gesamtvolumen der Harzfeststoffe je cm-* des geschäumten Harzes 2,2 % und die durchschnitt- The proportions of condensate, foaming agent and water in the mixture should preferably be chosen so that the average solids content of the foamed and cured product which forms the cell walls is not greater than the amount obtained when the total volume of resin solids per cm- * of the foamed resin 2.2 % and the average
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liehe Anzahl der Zellen 10 / crP beträgt. Dies gewährleistet, daß die Zellwände ausreichend biegsam sind, um ein Zerreiben zu vermeiden, wie dies bekanntlich bei vielen Harnstoff-Formaldehydschäumen der Fall ist. Das Rühren oder Schlagen des Schaumes erfolgt vorzugsweise in der Art, daß durchschnitt-borrowed number of cells is 10 / crP. This ensures that the cell walls are flexible enough to be rubbed off to be avoided, as is known with many urea-formaldehyde foams the case is. The stirring or beating of the foam is preferably carried out in such a way that average
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lieh zumindest 10 Zellen je cnr gebildet werden.borrowed at least 10 cells per cnr.
Wie oben bereits erwähnt, kann man das erfindungsgemäße Granulat für die Herstellung einer großen Anzahl von Produkten durch Zugabe von hydraulischen Bindemitteln anwenden. Bei den hydraulischen Bindemitteln kann es sich um die verschiedensten Zementarten, wie Portland-Zement und schnell abbindender Zement, oder Gipspiaster entweder als Hemihydrat oder Anhydrit handeln. Auf diese V/eise lassen sich z.B. leichte Beton-und Wandverkleidungen und Platten herstellen, deren Kern aus dem hydraulischen Bindemittel und Granulat besteht, welcher mit Papier oder einem anderen Folienmaterial beschichtet ist.As already mentioned above, you can use the inventive Use granules for the manufacture of a large number of products by adding hydraulic binders. at The hydraulic binders can be a wide variety of cement types, such as portland cement and fast-setting cement Cement, or plaster of paris, act as either hemihydrate or anhydrite. In this way, for example, easy Concrete and wall cladding and panels manufacture their The core consists of the hydraulic binder and granules, which is coated with paper or another film material.
Darüberhinaus kann neben dem hydraulischen Bindemittel und dem erfindungsgemäßen Granulat auch ein dichtes Aggregat, wie Sand· oder Flugasche mit verarbeitet werden. Darüberhinaus können auch verstärkende Stoffe oder synthetische Harze, wie Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Polyacrylate, Michpolymere und Harze auf der Basis synthetischer Carbonsäuren aus Erdölprodukten zugesetzt werden (Versatic).In addition, in addition to the hydraulic binder and the granulate according to the invention, a dense aggregate, such as sand or fly ash are also processed. In addition, reinforcements or synthetic materials can also be used Resins such as polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyacrylates, micropolymers and resins based on synthetic carboxylic acids from petroleum products are added (Versatic).
Bei der Herstellung von Leichtbeton unter Verwendung der erfindungsgemäßen Granulate kann der Zement in üblicher V/eise angemacht werden, gegebenenfalls mit üblichen Zusätzen. Der Zement dient als Bindemittel für das grobe Granulat. Der erhaltene Beton weist Eigenschaften auf, die weitgehend von den Dimensionen und Eigenschaften des Aggregats oder Granulats abhängen.When producing lightweight concrete using the granules according to the invention, the cement can be used in the usual manner can be turned on, if necessary with the usual additives. The cement acts as a binding agent for the coarse granulate. The received Concrete exhibits properties that largely depend on the dimensions and properties of the aggregate or granulate depend.
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Die Erfindung wird anhand der Beispiele, insbesondere die Verwendung des Granulats für Leichtbeton und isolierende Bauplatten und dergleichen, näher erläutert.The invention is illustrated by the examples, in particular the use of the granulate for lightweight concrete and insulating building boards and the like, explained in more detail.
Eine wässrige Lösung von Harnstoff-Formaldehyd mit ■ etwa 43 % Wasser wird kontinuierlich mit einer Geschwindigkeit von 480 g/min in einen Mischer eingespeist, in den auch eine wässrige Lösung von 2 % Schäummittel (z.B. TEEPOL, das ist ein mit Seife kombiniertes Waschmittel aus höheren sekundären Alkylsulphonaten) mit einer Geschwindigkeit von 63O cnr/min eingespeist wird. Der Mischer wurde unter einem Luftdruck von 0,24 atü gehalten (3^ psig). Der Mischer hatte eine große Anzahl an Mischarmen und eine Geschwindigkeit von 1250 UpM. Damit läßt sich ein Schaum mit einer Zellenzahl von zumindest 10 /cnr erhalten. Dieser Schaum wird kontinuierlich von diesem Mischer in einen 2. Mischer überführt, der jedoch vmit einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 2200 UpM arbeitete. In diesen wird einel-#ige Salzsäurelösung als Härter in einer Geschwindigkeit von etwa 200 cnr/min eingeführt und weiter gerührt bis zu einem Schaum, der eine Zellenzahl von zumindest 10 /cm aufwies. An aqueous solution of urea-formaldehyde with about 43 % water is fed continuously at a rate of 480 g / min into a mixer, which also contains an aqueous solution of 2 % foaming agent (e.g. TEEPOL, which is a detergent combined with soap higher secondary alkyl sulphonates) is fed in at a rate of 63O cnr / min. The mixer was maintained at 0.24 atm (3 psig) air pressure. The mixer had a large number of mixer arms and a speed of 1250 rpm. A foam with a cell count of at least 10 / cm can thus be obtained. This foam is continuously transferred from this mixer into a second mixer, however, the v worked with a rotational speed of 2200 rpm. Single hydrochloric acid solution is introduced into this as hardener at a rate of about 200 cnr / min and stirred further until a foam with a cell count of at least 10 / cm is obtained.
Der den 2. Mischer verlassende Schaum hat den GeIierungspunkt erreicht. Er wird nun in einen in Querrichtung hin- und hergehenden Strangpresskopf zu einem endlosen Strang mit z.B. kreisrundem Querschnitt verpresst und in ZickzackeForm auf einem Förderband abgelagert. Die Gelierung schreitet fort* ist der Strang ausreichend verfestigt, so kommt er in die Schneidvorrichtung. Dabei kann es sich um eine Reihe kurzer Messer handeln, die sich über die Breite des Förderbandes erstrecken und an einer Welle befestigt sind, welche durch Hin- und Herdrehen ein rasches Durchschneiden der geschäumten Stränge^n kurze Stücke mit Hilfe der Messer ermöglicht. Bevorzugt wird..The foam leaving the 2nd mixer has the gelation point achieved. He is now back and forth in a transverse direction extending extrusion head into an endless strand with e.g. circular cross-section and in a zigzag shape deposited on a conveyor belt. Gelation continues * if the strand is sufficiently solidified, it goes into the cutting device. This can be a series of short knives act, which extend over the width of the conveyor belt and are attached to a shaft, which by turning back and forth a rapid cutting of the foamed strands ^ n short pieces with the help of the knife. Preferred is ..
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jedoch als Schneidvorrichtung von Anzahl von im gleichen Abstand auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Messerscheiben, die Jsich quer zur Bewegungsrichtung des Förderbandes erstrecken. Der Umfang dieser Kreismesser läuft über die Oberfläche des Förderbandes. Diese Kreismesser zerschneiden die geschäumten Harnstoff-Formaldehydstränge Z.B. für Stücke mit einer Länge von 12,7 mm. benötigt man etwa eine Strecke von 1,2 m (4-8 in) des Förderbands und 97 Kreismesser an einer Welle*but as a cutting device of a number of equally spaced knife disks on a common shaft, which J extend transversely to the direction of movement of the conveyor belt. The circumference of this circular knife runs over the surface of the conveyor belt. These circular knives cut the foamed urea-formaldehyde strands ZB for pieces with a length of 12.7 mm. you need about 1.2 m (4-8 in) of the conveyor belt and 97 circular knives on a shaft *
Die beschnittenen Teilchen fallen nun an einem Ende des Förderbandes in einen Wirbelschichttrockner für Heißluft, der sich im rechten Winkel zu und unterhalb des Abwurfendes des Förderbandes befindet. Dieser Trockner hat einen gelochten Boden, durch welchen Heißluft als Trägergas für die Wirbelschicht eingeleitet wird. Das Granulat wird dann vollständig gehärtet und getrocknet ausgetragen.The cut particles now fall at one end of the conveyor belt into a fluidized bed dryer for hot air, which is at right angles to and below the dropping end of the conveyor belt. This dryer has a perforated base through which hot air is used as a carrier gas for the fluidized bed is initiated. The granules will then discharged completely hardened and dried.
Anstelle des Beschneidens der Stränge in kurze LängeInstead of trimming the strands into short lengths
in
können sie auch/unregelmäßig geformte Stücke mit üblichen
Zerkleinerungsvorrichtungen zerteilt werden.in
They can also / irregularly shaped pieces can be cut up with conventional shredding devices.
'Eine weitere Variationsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß das Harz gegebenenfalls ohne Trocknen vor dem Beschneiden gehärtet wird.'Another possible variation of the invention The method is that the resin is cured, optionally without drying, before trimming.
Die Maßnahmen des Beispiels 1 wurden wiederholt mit Ausnahme, daß der Strang bis zum vollständigen Aushärten am Förderband verblieb.. Er wird dann in Längen von dem Förderband abgenommen und Zk h gelagert, so daß sowohl das ursprünglich vorhandene V/asser als auch das bei der Härtung gThe measures of Example 1 were repeated with the exception that the strand remained on the conveyor belt until it had completely hardened. It is then removed in lengths from the conveyor belt and stored so that both the water originally present and that of the Hardening g
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gebildete ausgetrieben wird. Dadurch werden die Stränge starrer. Nach dieser Lagerung erfolgt das Beschneiden zum Granulat. Es zeigte sich, daß bei diesen Verfahren die oberflächlichen Poren des Granulats geschlossen werden, es sich also auf dem Granulat eine ununterbrochene Haut bildet.educated is expelled. This makes the strands more rigid. After this storage, they are cut into granules. It was found that with these procedures the superficial The pores of the granulate are closed, so that an uninterrupted skin is formed on the granulate.
Die Maßnahmen des Beispiels 1 wurden wiederholt, jedoch der Strang in üblicherweise am Förderband getrocknet, wodurch b er auch härtete. Anschließend wurde beschnitten.The measures of Example 1 were repeated, but the strand is usually dried on a conveyor belt, as a result of which b he hardened too. Then it was cut.
Das Granulat wurde zur Herstellung von Leichtbeton angewandt und dafür folgende Zementmasse angerührt. 500 Gew.-Teile Zement, 50 Gew.-Teile erfindungsgemäßen Granulat, 0,5 Gew.-Teile Celluloseester und V/asser für die entsprechende Konsistenz. Der Zement würdein üblicherweise vorgemischt, dann das Granulat zugesetzt und das ganze homogenisiert. Diese Masse wurde abgegossen und konnte härten.The granulate was used for the production of lightweight concrete and the following cement mixture was mixed for this purpose. 500 parts by weight Cement, 50 parts by weight of granules according to the invention, 0.5 part by weight Cellulose esters and waterers for the appropriate consistency. The cement would usually be premixed, then the granules are added and the whole is homogenized. This mass was poured off and allowed to harden.
In ähnlicherweise ließ sich das erfindungsgemäße Granulat für die Herstellung von Leichtbauplatten, insbe-. sondere für isolierende Trennwände anwenden. Zu diesem Zweck f wird das Granulat mit Plaster und Zusätzen vermischt, nämlich 500 Gew.-Teile Hemihydrat-Plaster, 50 Gew.-Teile erfindungsgemäßes Granulat, und 50 Gew.-Teile "Polimül 1261", das ist eine Emulsion eines Mischpolymeren von Vinylacetat und Vinylester von C^ bis C^-SäurenC'Versatic" feststoff gehalt 50 %. Diese Masse wurde auf dem !filterpapier, welches auf einem Förderband lag, aufgeschichtet, die Papierränder aufgebogen und das Überpapier aufgelegt. In üblicherweise wurde auf die entsprechende Stärke geformt, wie man dies bei der Herstellung von'Gipsbauplatten tut. Auch die angewandten Papiere entsprachen dieser Technik.The granulate according to the invention could be similarly used for the production of lightweight panels, in particular. Use especially for insulating partition walls. For this purpose, the granulate is mixed with plaster and additives, namely 500 parts by weight of hemihydrate plaster, 50 parts by weight of granulate according to the invention, and 50 parts by weight of "Polimül 1261", which is an emulsion of a copolymer of vinyl acetate and vinyl esters of C ^ to C ^ acids C'Versatic "solids content 50 %. This mass was layered on the filter paper, which was on a conveyor belt, the edges of the paper were bent open and the cover paper was placed on it. Usually it was shaped to the appropriate thickness How to do this in the production of plasterboard The papers used also corresponded to this technique.
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