DE1944523C3

DE1944523C3 - Verfahren zur Herstellung von porösem Schaumglas gleichmäßiger Zellenstruktur mit einer Dichte von o,o5 bis o,4g/cm' und mit hoher chemischer Resistenz durch Erhitzen einer Wasserglas, Metalloxide und ggf. Treibmittel enthaltenden Mischung

Info

Publication number: DE1944523C3
Application number: DE19691944523
Authority: DE
Inventors: Fredrik Wilhelm Anton Dr. Lidingoe Kurz (Schweden)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-09-05
Filing date: 1969-09-02
Publication date: 1978-04-27
Also published as: DE1944523A1; SE324640B; SE324640C; DE1944523B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von porösem Schaumglas gleichmäßiger Zellenstruktur mit einer Di:ite von 0,05 bis 0,4 g/cm³ und mit hoher chemischer Resistenz durch Erhitzen einer Wasserglas, Metalloxide und gegebenenfalls Treibmittel enthaltenden Mischurj. Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-PS 3184 371) wird die das Wasserglas, anorganische· faseriges Silikat sowie gegebenenfalls gepulverte st unähnliche Silikate als Metalloxide und Wasser enthaltende Mischung zwecks vollständigen Abtreibens von freiem Wasser zunächst auf eine Temperatur van 140bis 360⁰Cerhitzt unddaniich die so erhaltene tro< kene Masse auf eine Korngröße von 0,1 bis IOmm vermählen sowie abschließend zum Aufschäumen auf eine Temperatur zwischen 700 und 900° C erhitzt. Bei einer Abwandlung dieses Verfahrens (GB-PS 9 47 988) wird der vermahlenen Masse zur Erhöung der mechanischen Festigkeit des Schaumglases vor dem Aufschäumen noch ein Metallpulver, insbesondere Aluminiumpulver, zugemischt. Die beschriebene Herstellungsweise ist aufgrund des schlechten Reaktionsvermögens des im faserigen Silikat regelmäßig in größeren Mengen vorhandenen CaO mit dem Wasserglas und insbesondere aufgrund der mehrstufigen Verfahrensführung verhältnismäßig aufwendig.

Es sind zwar auch einstufige Verfahren zur Herstellung von porösem Schaumglas bzw. glasartigen Schaumkörpern bekannt, bei denen eine Mischung aus Glaspulver, Wasserglas und Treibmittel (Silikattechnik 11/7, 1960, S. 350) oder eine Mischung aus Glaspulver, Wasserglas und gegebenenfalls Metalloxidpigmenten sowie anorganischen porösen Teilchen auf eine Temperatur zwischen 660 und 760° C (GBPS IO 02 786) oder eine Mischung aus Glaspulver und Kohlenstofftreibmittel auf eine Temperatur zwischen 871 und 927°C (US-PS 26 91 248) oder eine Mischung aus Glaspulver und alkalische Metalloxide enthaltenden Flußmitteln auf eine Temperatur zwischen 760 und 1038⁰C (US-PS 26 11712) oder eine vermahlene glasähnliche Schlacke mit verhältnismäßig niedrigem Silikatgehalt sowie hohem Alkaligehalt auf eine Temperatur zwischen 300 und 70O⁰C (US-PS 32 68 350] oder eine Mischung aus Wasserglas, Aluminiumpulver und gegebenenfalls vulkanischem Glasexpandat oder Mineralwolle auf eine Tempratur zwischen 46 und 260⁰C (US-PS 26 64 405) erhitzt wird. Die nach dieser Verfahren hergestellten Schaumkörper besitzen jedoch ausnahmslos keine hohe chemische Restistenz. Letztere ist nur dann gegeben, wenn der Schaumkörper einer verhältnismäßig niedrigen Gehalt an ungebundenem Alkali, einen verhältnismäßig hohen Gehalt an gebundenen mehrwertigen Metalloxiden, wie AI₂O₃ und MgO und praktisch kein ungebundenes Wasserglas enthält Zumindest jeweils eine dieser Voraussetzungen ist niehl gegeben. Zu berücksichtigen ist hierbei, daß die Mischungskomponenten sich bei den genannten Temperaturen nicht zu einem homogenen Glas vereinigen d. h. zumindest nicht vollständig chemisch eingebunden werden. Das gilt insbesondere für gegebenenfalls unmittelbar zugesetzte hochresistente Metalloxide, die regelmäßig eine weit über 1450⁰C liegende Schmelztemperatur aufweisen. Die Anwendung entsprechend hoher Temperaturen scheitert daran, daß die die Aufschäumung bewirkenden Treibgase oberhalb etwa 95O°C entweichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren bei vergleichsweise niedriger Erhitzungstemperatur einstufig zu führen.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung. daC die Metalloxide der zu erhitzenden Mischung zumindest teilweise in Form von amorphen, bei der Erhitzungstemperatur von etwa 800⁰C mit dem Wasserglas zu einem homogenen Glas reagierenden Mineralpulvern beigegeben werden.

Die Erfindung nutzt hierbei die bisher unbekannte Tatsache, daß bei einer Zugabe der Metalloxide zumindest teilweise in Form amorpher Mineralpulvei die für die Reaktion zu einem homogenen Glas erforderliche Temperatur überraschenderweise so niedrig liegt, daß nichi nur die für die gewünschte hohe chemische Resistenz notwendigen hochresistenter Metalloxide homogen erschmolzen werden, sonderr

zugleich auch der Schäumvorgang ohne Schwierigkeiten abläuft. Folglich ist es nunmehr möglich, auf einfache und billige Weise ein in Wasser unlösliches poröses Schaumglas mit gleichmäßiger Zellenstruktur und zugleich hoher chemischer Resistenz herzustellen.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens kann sowohl Natron-, als auch Kaliwasserglas mit unterschiedlichem Verhältnis SiCh : Me₂O verwendet werden, im Hinblick auf raschere Trocknung und weniger intensive Verdampfung, welche die Entwicklung einer gleichmäßigen Zellenstruktur behindern kann, wird jedoch ein Natronwasserglas 48/50 Be mit etwa 50 % Wassergehalt vorgezogen. Um den Wassergehalt herabzusetzen, kann einem flüssigen Wasserglas auch Silikatpuiver beigemischt werden. Man benötigt Wasser nur in einer derartigen Menge, daß die Mischung zu einem homogenen Teig angemacht werden kann.

Als Metalloxide kommen hauptsächlich S1O2, CaO, BaO, SrO, Al₂O₃, M^O, ZnO, TiO₂, FeiOi, CuO, Co₂O₃, MnO₂ in Frage. Als Mineralpulver werden vorzugsweise expandierte Perlite, Bimsstein, Basalt, Kieselgur und/ oder Staub aus Rauchgasen der Ferrosiliziumherstellung verwendet. Zusätzlich können der Mischung kieselhaltige Füllstoffe in Form von Abfall aus der Mineralfaser- oder Eisenschwammerzeugung, Asbest- _2J pulver, Talk, Magnesit, fein gemahlener Quarzit, Karborundumpulver, Schlacke und/oder Asche beigegeben werden, jedenfalls empfiehlt es sich, die pulvrigen Mischungsbestandteile mit einer Partikelgröße kleiner als 40 μπι und mit glasigem Oberflächencharakter einzusetzen.

Neben dem aus dem Wasserglas ■,erdampfenden Wasser können zusätzliche Tisibmittel eingesetzt werden, und zwar solche, die keinen F: lfluß auf die chemische Zusammensetzung haben, und solche mit Einfluß auf die Zusammensetzung. Zur ersten Gruppe gehören Zucker, Melasse, Glykoi, Glyzerin, Phenol, Kohle, Kohlenwasserstoffe und gewisse öle. Zur zweiten Gruppe gehören Ferrosilizium sowie Suizide, die mit Wasserglas unter Bildung von Wasserstoffgas und SiO₂ reagieren, Aluminiumpulver, das sich mit dem Überschuß an Na₂O im Wasserglas unter Abgabe von Wasserstoffgas verbindet, ferner Sulfate und Karbonate u. dgl, die SO3, H2S, CO₂ usw. entwickeln. Kleine Zusätze von Akrylverbindungen erleichtern das gleich- ^₅ mäßige Abgasen des Wassers aus der Wasserglaslösung und tragen zur Zellenbildung im Zuge eines Verkohlens bei.

Eine chemische Modifikation und teilweise Neutralisierung des Wasserglases kann durch geringe Zusätze an Phosphorsäure, welche eine Fällung von SiO₂ in der Schmelze bewirkt, ferner Silikofluoride, Dicynadiamid oder Hexametaphosphat erreicht werden. Der Einsatz von Dispergierungsmitteln, wie ölen, Glykoi, Kaolin usw_n ist ebenfalls möglich.

Jedenfalls wird die Mischung vorzugsweise in einer tu einem Feinglas mit etwa 80% SiO₂, ungefähr 10% Alkalioxid, Rest Erdalkalioxide, Al₂O₃, MgO, ZnO, TiO₂, Fe₂O₃, CuO, Co₂O₃., MnO₂ führenden Zusammensetzung eingesetzt. Zur Verbesserung der mechanischen Stärke kann das noch heiße Schaumglas vor der Kühlung e>ner Behandlung in einem Autoklav, wie sie bei Gasbeton üblich ist, unterworfen werden. Je nach Temperaturführung im Zu,f;e des Verfahrens kann man geschlossene, aber auch offene, miteinander in Verbindung stehende Poren erziel an.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen erläutert,

Beispiel 1

100 Gewichtsteile Natromwasserglas 37/40° Be werden mit 15 Gewichtsteilen expandiertem Perliiepulver, 8 Gev, ichtsteilen Ferrosilizium (unter 40 μπι), 3 Gewichtsteilen Kaolin ued 3Gewichtsteilen Schlacke (z. B. Dekal xiumsilikat) gemischt. Die Mischung wird langsam auf etwa 800°C erhitzt und langsam gekühlt.

Beispiel 2

100 Gewichtsteile Natronwasserglas 48/50° Be werden mit 20 Gewichtsteilen expandiertem Perlite-Pulver (unter 1 μΓη), IO Gewichtsteilen Kieselgur, IO Gewichtsteilen Mineralwolle-Abfallpulver, 2 Gewichtsteilen Kalk (oder Gips) und 0,5 Gewichtsteilen Melasse (oder aktive Kohle) gemischt. Erhitzung für etwa 2 Stunden auf etwa 820°C, danach Kühlung in etwa 3 Stunden.

Beispiel 3

Ähnlich wie Beispiel 2, das Perlitepulver wird jedoch durch Staub aus Rauchgasen der Ferrosiliziumherstellung ersetzt und '/* des flüssigen Wasserglases durch getrocknetes Wasserglas, welches mit den anderen Pulvern gemischt wird. Danach wird 0,5 Gewichtsteil 60%ige Phosphorsäure hinzugefügt, bevor die Mischung mit der Wasserglaslösung erfolgt.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von porösem Schaumglas gleichmäßiger Zellenstruktur mit einer Dichte v>n 0,05 bis 0,4 g/cm³ und mit hoher chemisch* r Resistenz durch Erhitzen einer Wasserglas, Metalloxide und gegebenenfalls Treibmittel enthaltenden Mischung, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalloxide der zu erhitzenden Mischung zumindest teilweise in Form von amorphen, bei der Erhitzungstemperatur von etwa 800° C mit dem Wasserglas zu einem homogenen Glas reagierenden Mineralpulvern beigegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß als Metalloxide SiO₂, CaO, EIaO, SrO, Al₂Oj, MiO, ZnO, TiO₂, Fe₂O₃, CuO, Co₂(D₃, MnO₂ eingesetzt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mineralpulver expandierte Perlite, Bimsstein, Basalt, Kieselgur und/oder Staub aus Rauchgasen der Ferrosiliziumherstellung verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung zusatzlieh kiesehaltige Füllstoffe in Form von Abfall aus der Mineralfaser- oder Eisenschwammerzeugung, Asbestpulver, Talk, Magnesit, feingemahlenem Quarzit, ICarborundumpulver, Schlacke und/oder Asche be gegeben werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch !^kennzeichnet, daß die pulvrigen Mischungsbestandteile mit einer Partikelgrölle kleiner als 40 μηι und mit glasigem Oberflächencharakter eingesetzt werden.

6. Verli hren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ^kennzeichnet, daß als Treibmittel Zucker, Melasse, Glykol, Glyzerin, Phenol, Kohle, öle, Kohlenwasserstoffe. Ferrosilizium, Suizide, Aluminiumpulver, Sulfate und/oder Karbonate eingesetzt werden.

7. Verlihrer nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung außerdem Phosphorsäure, Silikofluoride, Dicyandiamid oder He» ί metaphosphat beigegeben wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung in einer zu einem Schaumglas mit etwa 80 % SiO₂, ungefähr 10% Alluilioxid, Rest Erdalkalioxide, AI₂O₃, MgO, ZnO, TiO;., Fe₂O₃, CuO, CO2O1, MnO₂ führenden Zusammensetzung eingesetzt wird.