DE19600977A1 - Brandschutzschaummasse - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine pastöse anorganische Schaummasse - beziehungsweise eine aus mehreren pastösen Komponenten bestehende Zusammenstellung - zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes zur Anwendung im vorbeugenden baulichen Brandschutz, welche beispielsweise mittels eines Kartuschenauspreßgerätes unmittelbar in einen Wand- oder Deckendurchbruch eingebracht werden kann, dort vollständig aufschäumt und aushärtet.

Die Erfindung hat ferner das vollständig aufgeschäumte und ausgehärtete Schaumprodukt, welches durch die vollständige Aufschäumung und Aushärtung der pastösen Schaummasse erhältlich ist, zum Gegenstand.

Aus dem Stand der Technik sind anorganische, fließfähige Formmassen bekannt, die zur Herstellung von Formkörpern in horizontal ausgerichtete Formen gegossen werden und darin aushärten.

Diese Formmassen sind relativ dünnflüssig, um eine gleichmäßige Verteilung in der Form zu gewährleisten.

Die Dünnflüssigkeit führt zu dem Nachteil, daß derartige Formmassen nicht zum Verfüllen von Wand- oder Deckendurchbrüchen geeignet sind. Denn sie verbleiben nicht in solchen Öffnungen, sondern fließen der Schwerkraft gehorchend ungewollt aus diesen heraus. Insbesondere bei Über-Kopf-Arbeiten macht sich dieser Effekt nachteilig bemerkbar.

Auch zum Beschichten von Stahl- und Holzkonstruktionen und dergleichen sind diese Formmassen aufgrund ihrer Dünnflüssigkeit ungeeignet.

Die erforderlichen Komponenten derartiger Formmassen werden als Einzelkomponenten in teuren und aufwendigen Bau-Mischsystemen meist unter Beanspruchung einer Versorgung mit Elektrizität am Einsatzort gemischt.

Solche Formmassen weisen daher den Nachteil auf, daß ihre Anwendung mit hohen Kosten verbunden, zeitraubend und aufwendig ist und deshalb auf wenige Großprojekte beschränkt ist.

Außerdem sind Fehler beim Zusammengeben der einzelnen Komponenten am Einsatzort denkbar, die zu einer verminderten Belastbarkeit des fertigen Formkörpers und - im Falle einer Beflammung des geschwächten Formkörpers - zu verheerenden Folgen führen können.

Nach dem Aushärten weist die Formmasse in der Regel die Gestalt einer großflächigen Platte auf.

Bei kleinflächigen Brandschutzabschottungen für Kabel oder kleine Rohre ergibt sich daher die Notwendigkeit, die großflächige Platte entsprechend den Abmessungen der zu verschließenden kleinen Öffnung paßgenau zuzuschneiden und in diese dichtend einzusetzen.

Dieser Vorgang ist zeitraubend, erfordert besonders ausgebildetes Personal und setzt zahlreiche Gerätschaften zur Bearbeitung der großformatigen Platte voraus.

Schließlich fällt ein erheblicher Ausschuß in Form des weggearbeiteten Materials an.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer anorganischen Schaummasse - beziehungsweise einer Zusammenstellung von Komponenten zu ihrer Herstellung -, mit deren Hilfe insbesondere kleinere Wand- und Deckendurchbrüche, Lücken, Fugen und andere schlecht zugängliche Bereiche unter den festgelegten Bedingungen des vorbeugenden baulichen Brandschutzes schnell, hermetisch, ohne kostenintensive Anpassungsarbeiten und unter Vermeidung eines Ausschusses verfüllt werden können, die auch zum Beschichten von Stahl- und Holzkonstruktionen und dergleichen geeignet ist, deren Herstellung vor Ort keine aufwendigen Bau- Mischsysteme erfordert, sondern schnell, einfach, kostengünstig und unabhängig von einer Versorgung mit Elektrizität möglich ist und Fehlermöglichkeiten im Hinblick auf die Zusammensetzung der Schaummasse ausschließt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung einer gattungsgemäßen Schaummasse - beziehungsweise einer Zusammenstellung von Komponenten - zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes, welche die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.

Die erfindungsgemäße Schaummasse oder aus mehreren Teilen bestehende Zusammenstellung von Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes, umfaßt im wesentlichen eine anorganische, steinbildende Komponente (A), eine wasserhaltige Härter-Komponente (B), die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt, sowie eine schaumbildende Komponente (C), welche als Schaumbildner eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure, und Phosphorsäure, und die in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder Festigkeit ausreichenden Menge enthalten sind.

Unter dem Begriff "Zusammenstellung" wird im Sinne der Erfindung die Summe beziehungsweise das räumliche Nebeneinander der noch nicht (vollständig) vermischten Komponenten A, B und C verstanden.

Erfindungsgemäß werden die einzelnen Komponenten A, B und C jeweils so formuliert, daß sie gerade noch fließfähig beziehungsweise pastös, lagerstabil und in bekannten Gebinden wie ein-, zwei oder dreikammrigen Kunststoffkartuschen, Folienkartuschen, und Großkartuschen vorkonfektioniert sind und über ein rohrförmiges Statikmischsystem mittels bekannter Auspreßgeräte verarbeitet werden können.

Selbstverständlich ist es jedoch möglich, die Komponenten in Bulks vorzukonfektionieren und unmittelbar vor ihrem Einsatz in Großmischern miteinander zu vermischen. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich insbesondere bei großflächigen Beschichtungsarbeiten an Holz- oder Stahlkonstruktionen sowie bei großflächigen Wand- und /oder Deckenaussparungen.

Dank der vorliegenden Erfindung können anorganische Schäume erstmals bei allen im Brandschutzbereich denkbaren Einsatzmöglichkeiten zur Anwendung kommen, insbesondere beim Verfüllen von kleineren Wand- oder Deckendurchbrüchen.

Die anorganische, steinbildende Komponente (A) enthält zumindest einen oder mehrere Feststoffe, aus der Gruppe (1) feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes Alumosilikat mit Gehalten von amorphem Siliziumdioxid und Aluminiumoxid, (2) glasartige, amorphe Elektrofilterasche, (3) Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken, (4) gemahlener, kalzinierter Bauxit, (5) Basaltmehl, (6) ungelöstes, amorphes SiO₂, insbesondere aus einer amorphen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder wasserhaltigen Kieselsäure oder aus Hochtemperaturprozessen (Silica Fume), (7) Metakaolin, (8) Quarzmehl, (9) Magnesiumsilikate (Talkum, Speckstein), (10) Glimmer, (11) Perlit, (12) Korund, (13) Flugasche, (14) Kaolin, (15) Zeolith, (16) Tonerde, (17) Nakrit, (18) Dickit, (19) Granate, (20) Orthoklas, (21) Mikroklin, (22) P1agiok1as, (23) Muskovit und (24) Rhylith.

Erfindungsgemäß bevorzugte Feststoffe sind Quarzmehl, Basaltmehl, Elöektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken, Metakaolin, Perlit, Flugasche, Zeolith, Bauxit, Talkum, Glimmer, Speckstein, Granat, Dickit sowie Muskovit.

Herausragende Ergebnisse lassen sich mit den Feststoffen Bauxit, Talkum, Glimmer, Speckstein, Granat, Dickit sowie Muskovit erzielen.

Die Teilchengröße des erfindungsgemäß verwendeten Feststoffes liegt im Bereich von 10 bis 500 µm, vorzugsweise von 60 bis 400 µm, insbesondere von 80 bis 150 µm.

Um den Feststoff in Form einer Paste handhaben zu können, wird er erfindungsgemäß in einem Trägerstoff suspendiert beziehungsweise aufgeschlämmt.

Die steinbildende, anorganische Komponente (A) umfaßt deshalb zusätzlich einen Trägerstoff für den oder die ausgewählten Feststoffe. In der Regel wird Wasser als Trägerstoff verwendet. Selbstverständlich ist es jedoch möglich, anstelle von Wasser andere polare Lösungsmittel wie Alkohole zu verwenden. Gegebenenfalls enthält der Trägerstoff ein Frostschutzmittel wie Glykol.

Zur Verhinderung des Absitzens des Feststoffes in der Suspension sowie zur Herbeiführung und Verbesserung der pastösen Eigenschaft der Suspension beziehungsweise der Aufschlämmung, umfaßt die steinbildende anorganische Komponente (A) weiterhin vorzugsweise einen Gerüststoff. Dieser stellt Zwischenräume zur Einlagerung einer Suspension des Feststoffs in dem Trägerstoff bereit.

Bei dem Gerüststoff handelt es sich vorzugsweise um inerte, kleine und kugelförmige Körper. Besonders geeignet sind solche kugelförmigen Körper, deren Oberflächen möglichst keine Rauhigkeit besitzen und deren Raumformen der Geometrie einer Kugel exakt entsprechen.

Derartige Gerüststoffe sind besonders leicht gegeneinander verschiebbar und tragen hierdurch wesentlich dazu bei, daß der Fließwiderstand der steinbildenden Komponente (A) gering ist und daß diese mit geringem Auspreßdruck aus dem Gebinde, beispielsweise aus einer Kartusche oder Tube, ausgedrückt werden kann.

Die Teilchengröße des Gerüststoffes liegt im Bereich von 60 bis 700 µm, vorzugsweise von 80 bis 450 µm, insbesondere von 100 bis 300 µm.

Vorzugsweise ist der Gerüststoff - wie bereits ausgeführt - chemisch inert. Zumindest sollte er gegenüber den als Schaumbildner in der schaumbildenden Komponente C enthaltenen Verbindungen inert sein.

Als Gerüststoffe geeignet sind insbesondere Glas- oder Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von Aluminiumsilikat-Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 1100 bis 1400°C.

Als weiteren Bestandteil umfaßt die steinbildende Komponente (A) zumindest eine Verbindung, die bei einem PH im Bereich von 2 bis 14 in Gegenwart des in der schaumbildenden Komponente C enthaltenen Schaumbildners, das heißt in Gegenwart einer oder mehrerer Verbindungen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, Gase freisetzt, welche zur Schaumbildung genutzt werden. Bei den freigesetzten Gasen kann es sich beispielsweise um O₂, Ammoniak (NH₃), Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid handeln.

Die besondere Bedeutung dieser Verbindung liegt auch darin, daß ihr die Funktion eines Keimbildners bei der Schaumerzeugung zukommt.

Grundsätzlich kann jede beliebige Verbindung, welche in diesem PH-Bereich Gase freisetzt, im Rahmen der vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Vorzugsweise ist die Gase freisetzende Verbindung jedoch ausgewählt aus der Gruppe (NH₄)Cl, NH₄CH₃COO, (NH₄)₂CO₃, (NH₄)₃PO₄, (NH₄)₂SO₄ oder ein Peroxid, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Natriumperoxid (Na₂O₂), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), Natriumperborat (NaBO₃ 4 H₂O) oder Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃).

Als Gase freisetzende Verbindungen sind erfindungsgemäß besonders bevorzugt NH₄Cl, Natriumperborat und Natriumperoxid.

100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) enthalten den oben definierten Feststoff in einem Bereich von 35 bis 90 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 40 bis 75 Gew.-Teilen, insbesondere von 50 bis 60 Gew.-Teilen.

100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) enthalten die Gase abspaltende Verbindung im Bereich von 1 bis 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 3 bis 15 Gew.-Teilen, insbesondere von 5 bis 8 Gew.-Teilen.

100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) enthalten den Trägerstoff, beispielsweise Wasser, im Bereich von 9 bis 64 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 15 bis 50 Gew.-Teilen, insbesondere von 20 bis 40 Gew.-Teilen.

100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) enthalten den im wesentlichen kugelförmigen, zumindest gegenüber dem in der schaumbildenden Komponente C enthaltenen Schaumbildner inerten Gerüststoff im Bereich von 0 bis 55 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 15 bis 40 Gew.- Teilen, insbesondere von 20 bis 30 Gew.-Teilen.

Die Herstellung der Komponente A kann beispielsweise in einem kesselförmigen Reaktionsgefäß erfolgen. Bei Raumtemperatur wird das Wasser vorgelegt und unter Rühren gibt man den Gerüststoff, den Feststoff und die Gase freisetzende Verbindung hinzu. Es wird solange gerührt, bis sämtliche in der Mischung enthaltene Feststoffe benetzt sind. Anschließend wird ein Unterdruck (etwa 100 mbar) angelegt und das Rühren für etwa 15 Minuten fortgesetzt, um Luftblasen aus der Mischung zu entfernen. Man erhält die Komponente A in Form einer Aufschlämmung mit einer Viskosität im Bereich von 20 bis 150 Pa·s.

Die erfindungsgemäße Schaummasse oder aus mehreren Teilen bestehende Zusammenstellung von Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes, umfaßt ferner eine pastöse, wasserhaltige Härter- Komponente (B), die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt. Als mineralischer Leim für die miteinander zu verbindenden Feststoff- und Gerüststoffteilchen der steinbildenden Komponente (A) kommen insbesondere Wassergläser zur Anwendung, die durch Zusatz eines handelsüblichen Stabilisators stabilisiert sein können. Zur Erhöhung der Viskosität der wäßrigen Wasserglaslösung auf einen Wert im erwünschten Bereich von 20 bis 150 Pa·s kann überschüssiges Wasser abgedampft werden.

Die wasserhaltige Härter-Komponente (B) umfaßt in der Regel eine gegebenenfalls eingeengte, wäßrige Alkalisilikatlösung mit 1,2 bis 2,5 Mol SiO₂ je Mol K₂O und/oder Na₂O und/oder eine wäßrige Aluminiumsilikatlösung und/oder eine fließfähige Masse mit Gehalten von 1,5 bis 10 Gew.-Teilen Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Aluminiumoxid und 0,7 bis 2,5 Gew.-Teilen K₂O beziehungsweise 0,55 bis 1,5 Gew.- Teilen Na₂O je 1 Gew.-Teil gelöstes SiO₂.

100 Gew.-Teile der Härter-Komponente (B) enthalten die Alkalisilikatlösung, Aluminiumsilikatlösung oder die fließfähige Masse, welche ein Oxidgemisch aus SiO₂ und Aluminiumoxid sowie von K₂O oder Na₂O umfaßt, im Bereich von 50 bis 90 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 55 bis 80 Gew.-Teilen, insbesondere von 60 bis 70 Gew.-Teilen, einen handelsüblichen flüssigen und/oder festen Stabilisator im Bereich von 0 bis 20 Gew. -Teilen, vorzugsweise von 5 bis 15 Gew.-Teilen, insbesondere von 7 bis 12 Gew.-Teilen sowie Wasser im Bereich von 10 bis 30 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 15 bis 27 Gew.-Teilen, insbesondere von 20 bis 25 Gew.-Teilen.

Die erfindungsgemäße Schaummasse oder Zusammenstellung enthält 2 bis 5 Gew.-Teile der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der Härter-Komponente (B).

Die erfindungsgemäße Schaummasse oder aus mehreren Teilen bestehende Zusammenstellung von Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes, umfaßt ferner eine pastöse schaumbildende Komponente (C), welche als Schaumbildner eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, und in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge enthalten sind.

Erfindungsgemäß bevorzugte Schaumbildner sind Salzsäure, Schwefelsäure, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Natriumhydroxid, Calciumhydroxid und Wasserstoffperoxid.

Besonders herausragende Ergebnisse wurden mit Bariumhydroxid, Natriumhydroxid und Calciumhydroxid als Schaumbildner erzielt.

Basisch wirkende Schaumbildner sind erfindungsgemäß insbesondere dann bevorzugt, falls der Untergrund korrosionsempfindlich ist.

Die schaumbildende Komponente (C) umfaßt neben dem soeben näher definierten Schaumbildner als Trägerstoff Wasser und als Gerüststoff, welcher Zwischenräume zur Einlagerung der Aufschlämmung des Schaumbildners und eines Verdickungsmittels in Wasser bereitstellt, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerte Feststoffkügelchen und/oder Glas- beziehungsweise Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von Aluminiumsilikat- Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 1100 bis 1400°C.

Zur Angleichung der Viskosität der Komponente (C) an die Viskositäten der Komponenten (A) und (B) kann die schaumbildende Komponente (C) zusätzlich ein oder mehrere Verdickungsmittel umfassen, welche ausgewählt sind aus der Gruppe Bentonite, Zeolithe, inerte Füllstoffe, Phyllosilikate, Kieselsäuren und Kieselerden und gegenüber Calciumhydroxid inerte, anorganische und organische Fasern.

Bevorzugte Verdickungsmittel sind Kieselsäuren, Bentonite sowie anorganische und organische Fasern.

100 Gew.-Teile der schaumbildenden Komponente (C) enthalten den Schaumbildner im Bereich von 5 bis 60 Gew.- Teilen, vorzugsweise von 7 bis 40 Gew.-Teilen, insbesondere von 10 bis 30 Gew.-Teilen, Wasser im Bereich von 20 bis 70 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 25 bis 60 Gew.-Teilen, insbesondere von 30 bis 50 Gew.-Teilen, das Verdickungsmittel im Bereich von 0 bis 10 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, insbesondere von 1 bis 2 Gew.-Teilen und die im wesentlichen kugelförmigen, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerten Gerüststoffe im Bereich von 0 bis 75 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 10 bis 60 Gew.-Teilen, insbesondere von 30 bis 40 Gew.- Teilen.

Die Herstellung der schaumbildenden Komponente C erfolgt beispielsweise indem man in ein kesselförmiges Reaktionsgefäß den Gerüststoff, den Schaumbildner und das Verdickungsmittel gibt. Falls einer der vorgelegten Bestandteile in Substanz oder in wäßriger Lösung oxidationsempfindlich ist, empfiehlt sich zur Erhöhung der Lagerbeständigkeit nun das Anlegen eines Vakuums (etwa 100 mbar) und eine anschließende Spülung mit einem Inertgas wie Stickstoff oder Argon. Das Anlegen eines Vakuums und das Spülen mit Stickstoff kann wiederholt werden. Man setzt dann das Wasser zu und rührt die Mischung nötigenfalls in einer Stickstoffatmosphäre. Man erhält so die Komponente C in Form einer pastösen Mischung mit einer Viskosität im Bereich von 20 bis 150 Pa·s.

Die erfindungsgemäße Schaummasse oder Zusammenstellung enthält 3 bis 15 Gew.-Teile, vorzugsweise 4 bis 9 Gew.- Teile, insbesondere 6 bis 8 Gew.-Teile, der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der schaumbildenden Komponente (C).

Die erfindungsgemäße Schaummasse oder Zusammenstellung enthält 0,2 bis 5 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.- Teile, insbesondere 1 bis 2,5 Gew.-Teile, der Härter- Komponente (B) je Gew.-Teil der Schaumbildner-Komponente (C).

Erfindungsgemäß sind die Viskositäten der drei Komponenten A, B und C so aufeinander abgestimmt, daß die zum Aufschäumen notwendige Durchmischung in einem Statikmischer erreicht werden kann.

Vorzugsweise entsprechen die Viskositäten der drei Komponenten einander im wesentlichen und liegen jeweils im Bereich von 20 bis 150 Pa·s, vorzugsweise von 25 bis 120 Pa·s, insbesondere von 30 bis 90 Pa·s.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines porösen, anorganischen Schaumproduktes liegt in der Verwendung eines oder mehrerer Schaumbildner in der pastösen schaumbildenden Komponente C, welche ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, und in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge in einer pastösen Schaummasse enthalten sind, welche eine anorganische, steinbildende Komponente (A), eine wasserhaltige Härter-Komponente (B), die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt und eine schaumbildende Komponente (C) umfaßt.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen pastösen Schaummasse, das heißt zum Vermischen der steinbildenden Komponente A, der Härterkomponente B und der schaumbildenden Komponente C, empfiehlt sich folgendes Vorgehen:
Zunächst werden wie oben aufgezeigt die einzelnen Komponenten (A), (B) und (C) hergestellt und nachfolgend in das jeweilige Gebinde abgefüllt.

Vorzugsweise wird jede der Komponenten in eine separate Kartusche oder Tube eingebracht.

Es ist jedoch auch möglich, die steinbildende Komponente (A) und die Härter-Komponente (B) beziehungsweise die Härter-Komponente (B) und die schaumbildende Komponente (C) nach einem Mischvorgang jeweils gemeinsam in eine Kartusche oder Tube abzufüllen.

Unmittelbar vor der Anwendung werden die drei vorkonfektionierten Komponenten beispielsweise durch Verrühren mittels eines Spatels oder eines Großmischers miteinander gründlich vermischt. Nach kurzer Zeit beginnt die Schaummasse bereits vorsichtig aufzuschäumen und kann aufgrund ihres ausgezeichneten Haftvermögens sofort zur Verfüllung von Wand- oder Deckendurchbrüchen verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, die Vermischung der einzelnen Komponenten in einem am Gebindehals vorgesehenen, rohrförmigen Statikmischsystem mit zwei oder drei Kartuschenkammern vorzunehmen, wobei sich jede Komponente vorzugsweise in einer eigenen Kartuschenkammer befindet. Schnell, punktgenau und unter Vermeidung jeglichen Ausschusses sowie jeglicher Fehlermöglichkeit im Hinblick auf die Zusammensetzung der erhaltenen pastösen Schaummasse kann auf diese Weise die Herstellung und Applikation der erfindungsgemäßen Schaummasse erfolgen.

Erfindungsgemäß werden im Falle der Verwendung eines Statikmischsystems zuerst die Komponenten A und B (Steinbildner und Härter) in einer Vormischstrecke am Gebindeaustritt gemischt oder bereits miteinander gemischt vorgelegt. Nachfolgend wird der Mischung der Komponenten A und B die schaumbildende Komponente C zugeführt. Die an das Ende der Vormischstrecke anschließende rohrförmige Mischstrecke, welche von den drei Komponenten A, B und C gleichzeitig passiert wird, ist vorzugsweise so lange, daß die Schaummasse bereits beim Austritt aus dem Statikmischer-Rohr eine zumindest etwas aufgeschäumte, pastöse und tropffreie Konsistenz aufweist. Die pastöse Schaummasse wird zum weiteren Aufschäumen und Aushärten in eine zu verschließende Öffnung oder in eine Form eingebracht.

Ein solches Statikmischsystem umfaßt beispielsweise drei zylinderförmige Kartuschen, die über ihre Seitenwände zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehen und deren Längsachsen parallel zueinander verlaufen. Die Kartuschen der steinbildenden Komponente (A) und der Härter-Komponente (B) können in eine mit einer Mischwendel ausgestattete Vormischstrecke münden. Parallel zu dieser kann der Hals der Kartusche von Komponente (C) verlaufen. Die Mischung der Komponenten (A) und (B) kann nach der Passage der Vormischstrecke auf die aus dem parallel verlaufenden Kartuschenhals zugeführte Komponente (C) treffen und gemeinsam mit dieser in einem nachgeschalteten, auf den Kartuschenhals aufgesetzten, rohrförmigen Statikmischer mit Mischwendel einer intensiven Vermischung unterzogen werden. Die Länge dieses rohrförmigen Statikmischers wird so gewählt, daß die austretende Schaummasse bereits etwas aufschäumt.

Mit Hilfe des freien Endes des rohrförmigen Statikmischers kann die erfindungsgemäße Schaummasse punktgenau und in der gewünschten Menge ausgebracht werden, wobei es aufgrund der zumindest etwas erhöhten Viskosität und dem ausgezeichneten Anhaftungsvermögen der Schaummasse nicht zu deren Herauslaufen aus einem Wand- oder Deckendurchbruch kommt.

Nach dem Einbringen der erfindungsgemäßen Schaummasse in die zu verschließende Öffnung findet das abschließende Aufschäumen und die Härtungsreaktion statt. Bereits nach etwa 15 Minuten besitzt das Schaumprodukt eine Festigkeit, die eine Bearbeitung zum Beispiel mittels eines Spatels, einer Säge oder einer Kelle zuläßt. Die endgültige Festigkeit des fertigen Schaumproduktes wird in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur etwa 30 bis 45 Minuten nach dem Vermischen der Komponenten erreicht.

Die Zuführung der Komponenten hintereinander ist wichtig, um beim Austritt aus dem Statikmischer eine bereits etwas aufschäumende und weitgehend tropffreie Masse zu erhalten, die sofort auch an senkrechten Wänden oder bei Über-Kopf- Anwendungen eine Anhaftung an dem Untergrund sicherstellt.

Das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte, vollständig aufgeschäumte, ausgehärtete anorganische Schaumprodukt besitzt eine Dichte im Bereich von 40 bis 1000 kg/m³, vorzugsweise von 60 bis 700 kg/m³, insbesondere von 100 bis 500 kg/m³ , eine realtive Druckfestigkeit im Bereich von 0,2 bis 60 Nmm^-2, vorzugsweise von 1 bis 45 Nmm^-2, insbesondere von 5 bis 30 Nmm^-2 sowie einen mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 5 mm, insbesondere von 1 bis 2 mm.

Das Volumen des fertig aufgeschäumten und ausgehärteten Schaumproduktes steht zu dem Volumen der noch ungeschäumten pastösen Schaummasse, das heißt zu dem Volumen der ungeschäumten Mischung der Komponenten A, B und C, in einem Verhältnis im Bereich von 1,01 : 1 bis 10 : 1, vorzugsweise von 1,01 : 1 bis 6 : 1, insbesondere von 1,01 : 1 bis 3 : 1.

Ein weiterer besondere Vorteil des erfindungsgemäßen, vollständig aufgeschäumten und ausgehärteten Schaumproduktes liegt darin, daß dessen Feuerwiderstandsdauer gemäß der Norm DIN 4102 Teil 9 länger als 180 Minuten ist sowie darin, daß es der Baustoffklasse A1 (Nichtbrennbare Baustoffe) nach der Norm DIN 4102 Teil 1 und den Feuerwiderstandsklassen S 180 (Kabelabschottungen) und R 120 (Rohrabschottungen) nach der Norm DIN 4102 Teil 11 angehört.

Das erfindungsgemäße, vollständig aufgeschäumte und ausgehärtete Schaumprodukt kann aufgrund seiner hervorragenden Wärmedämmeigenschaften als Brandschutzabschottung von Durchführungen in Decken und Wänden für Kabel aller Art sowie für kleine und große Rohre verwendet werden.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße pastöse Schaummasse beziehungsweise das erfindungsgemäße voll aufgeschäumte und ausgehärtete Schaumprodukt auch zum Verfüllen von Brandschutz-klassifizierten Baufugen in hervorragender Weise verwendet werden, sofern keine Bauteilbewegungen durch die Fuge aufgenommen werden müssen.

Auch in nicht-klassifizierten Brandschutzbereichen ist eine Verwendung der erfindungsgemäßen pastösen Schaummasse und des erfindungsgemäßen ausgehärteten Schaumproduktes von Vorteil. Beispielsweise können alle Arten von Aussparungen in Decken und Wänden, bei denen es auf eine dichte, nicht brennbare Verfüllung ankommt, hiermit verschlossen werden.

Bedingt durch die große Porengröße des voll aufgeschäumten und ausgehärteten Schaumproduktes weist dieses eine ausgesprochen geringe Dichte auf. Aus diesem Grunde ist es für eine Verwendung im Flugzeug- oder Schiffsbau geradezu prädestiniert.

Herstellungsbeispiele für die Komponenten A, B und C 1) Herstellung der steinbildenden Komponente A

In einem kesselförmigen Reaktionsgefäß werden bei Raumtemperatur, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente A, 34 Gew.-Teile Wasser vorgelegt und unter Rühren 21 Gew.-Teile Hohlglaskugeln (Gerüststoff) mit einem Durchmesser von 300 µm und 45 Gew.-Teile Feststoff zugegeben, wobei sich 100 Gewichtsteile des Feststoffes aus 20 Gew.-Teilen Granat, 20 Gew.-Teilen Zeolith, 36 Gew.-Teilen Muskovit, 20 Gew.-Teilen Dickit und 4 Gew.- Teilen NH₄Cl (Gase abspaltende Verbindung) zusammensetzen.

Es wird solange gerührt, bis die Feststoffe benetzt sind. Anschließend wird ein Unterdruck (100 mbar) angelegt und das Rühren für etwa 15 Minuten fortgesetzt, um Luftblasen aus der Mischung zu entfernen.

Man erhält die steinbildende Komponente A in Form einer Aufschlämmung, deren Viskosität etwa bei 100 Pa·s liegt.

2. Herstellung der Härter-Komponente B

Eine handelsübliche Wasserglaslösung mit 20 Gew.-Teilen Na₂O, 34 Gew.-Teilen SiO₂ und 6 Gew.-Teilen eines handelsüblichen Stabilisators wird gegebenenfalls so lange eingeengt, bis sie etwa 40 Gew.-Teile Wasser, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente B, enthält und ihre Viskosität etwa 100 Pa·s beträgt.

3. Herstellung der schaumbildenden Komponente C

In ein kesselförmiges Reaktionsgefäß werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente C, 35 Gew.-Teile Hohlglaskugeln (Gerüststoff) mit einem Durchmesser von 300 µm, 20 Gew.-Teile Natriumhydroxid (Schaumbildner) und 2 Gew.-Teile Bentonit (Verdickungsmittel) und 43 Gew.- Teile Wasser (Trägerstoff) gegeben. Anschließend wird gerührt, bis die Feststoffe vollständig gelöst beziehungsweise benetzt sind.

Die Komponente C fällt als pastöse Mischung mit einer Viskosität von etwa 100 Pa·s an.

Claims (18)

1. Pastöse Schaummasse oder aus mehreren Teilen bestehende Zusammenstellung von pastösen Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, porösen und festen Schaumproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine pastöse anorganische, steinbildende Komponente (A), eine pastöse wasserhaltige Härter-Komponente (B), die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt, sowie eine pastöse schaumbildende Komponente (C) umfaßt, welche als Schaumbildner eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, und in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge enthalten sind.

2. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten A, B und C vorkonfektioniert jeweils in einem Gebinde enthalten sind, welches eine Kunststoffkartusche, Folienkartusche, Großkartusche oder ein Bulk ist.

3. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische, steinbildende Komponente (A) im wesentlichen einen oder mehrere Feststoffe aus der Gruppe
I. feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes Alumosilikat mit Gehalten von amorphem Siliziumdioxid und Aluminiumoxid,
II. glasartige, amorphe Elektrofilterasche,
III. Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken,
IV. gemahlener, kalzinierter Bauxit,
V. Basaltmehl,
VI. ungelöstes, amorphes SiO₂, insbesondere aus einer amorphen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder wasserhaltigen Kieselsäure oder aus Hochtemperaturprozessen (Silica Fume),
VII. Metakaolin,
VIII. Quarzmehl,
IX. Magnesiumsilikate (Talkum, Speckstein),
X. Glimmer,
XI. Perlit,
XII. Korund,
XIII. Flugasche,
XIV. Kaolin,
XV. Zeolith,
XVI. Tonerde,
XVII. Nakrit,
XVIII. Dickit,
XIX. Granate,
XX. Orthoklas,
XXI. Mikroklin,
XXII. Plagioklas,
XXIII. Muskovit oder
XXIV. Rhylith
enthält.

4. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steinbildende, anorganische Komponente (A) zusätzlich umfaßt als Trägerstoff für die Feststoffe Wasser, als Gerüststoff, welcher Zwischenräume zur Einlagerung einer Aufschlämmung der Feststoffe in Wasser bereitstellt, kleine kugelförmige Körper aus zumindest gegenüber dem jeweiligen Schaumbildner inertem Material und/oder Glas- oder Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von Aluminiumsilikat-Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 1100 bis 1400°C , sowie mindestens eine Verbindung, die bei einem PH im Bereich von 2 bis 14 und bei Zugabe des Schaumbildners Gase freisetzt.

5. Schaummasse oder Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase freisetzende Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe (NH₄)Cl, NH₄CH₃COO, (NH₄)₂CO₃, (NH₄)₃PO₄, (NH₄)₂SO₄ oder ein Peroxid ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Natriumperoxid (Na₂O₂), Wasserstoffperoxid (H₂O₂), Natriumperborat (NaBO₃ · 4 H₂O) oder Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃) ist.

6. Schaummasse oder Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) 35 bis 90 Gew.-Teile Feststoff, dessen Teilchengröße im Bereich von 10 bis 500 µm liegt, 1 bis 20 Gew.-Teile der bei einem PH von 2 bis 14 in Gegenwart des Schaumbildners Gase abspaltenden Verbindung, 9 bis 64 Gew.-Teile Wasser sowie 0 bis 55 Gew.-Teile des im wesentlichen kugelförmigen, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerten Gerüststoffs enthalten.

7. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die wasserhaltige Härter-Komponente (B) eine wäßrige Alkalisilikatlösung mit 1,2 bis 2,5 Mol SiO₂ je Mol K₂O und/oder Na₂O und/oder eine wäßrige Aluminiumsilikatlösung und/oder eine fließfähige Masse mit Gehalten von 1,5 bis 10 Gew.-Teilen Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO₂ und Aluminiumoxid und 0,7 bis 2,5 Gew.-Teilen K₂O beziehungsweise 0,55 bis 1,5 Gew.-Teilen Na₂O je 1 Gew.- Teil gelöstes SiO₂ umfaßt.

8. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gew.-Teile der Härter- Komponente (B) 50 bis 90 Gew.-Teile Alkalisilikatlösung, Aluminiumsilikatlösung oder der fließfähigen Masse, welche ein Oxidgemisch aus SiO₂ und Aluminiumoxid sowie von K₂O oder Na₂O umfaßt, 0 bis 20 Gew.-Teile eines flüssigen und/oder festen Stabilisators und 10 bis 30 Gew.-Teile Wasser enthalten.

9. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis 5 5 Gew.-Teile der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der Härter-Komponente (B) enthalten sind.

10. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die schaumbildende Komponente (C) neben dem jeweiligen Schaumbildner als Trägerstoff Wasser, als Gerüststoff, welcher Zwischenräume zur Einlagerung der Aufschlämmung des Schaumbildners und eines Verdickungsmittels in Wasser bereitstellt, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerte Feststoffkügelchen und/oder Glas- beziehungsweise Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von Aluminiumsilikat-Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 1100 bis 1400°C und als Verdickungsmittel zur Angleichung der Viskosität der Komponente (C) an die Viskositäten der Komponenten (A) und (B), mindestens einen Stoff umfaßt, der ausgewählt ist aus der Gruppe Bentonite, Zeolithe, inerte Füllstoffe, Phyllosilikate, Kieselsäuren und Kieselerden und gegenüber Calciumhydroxid inerten, anorganischen und organischen Fasern.

11. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gew.-Teile der schaumbildenden Komponente (C) 5 bis 60 Gew.-Teile Schaumbildner, 20 bis 70 Gew.-Teile Wasser, 0 bis 10 Gew.- Teile Verdickungsmittel und 0 bis 75 Gew.-Teile der im wesentlichen kugelförmigen, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerten Gerüststoffe enthalten.

12. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 15 Gew.-Teile der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der schaumbildenden Komponente (C) enthalten sind.

13. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß 0,2 bis 5 Gew.-Teile der Härter-Komponente (B) je Gew.-Teil der schaumbildenden Komponente (C) enthalten sind.

14. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositäten der drei Komponenten A, B und C einander im wesentlichen entsprechen und jeweils im Bereich von 20 bis 150 Pa·s liegen.

15. Verfahren zur Herstellung eines porösen, anorganischen Schaumproduktes, gekennzeichnet durch die Verwendung eines oder mehrerer Schaumbildner, die ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge in einer Schaummasse, enthaltend eine anorganische, steinbildende Komponente (A), eine wasserhaltige Härter- Komponente (B), die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt und eine schaumbildende Komponente (C).

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten A, B und C in einem Statikmischsystem mit zwei oder drei Kartuschenkammern miteinander vermischt werden, wobei zuerst die Komponenten A und B (Steinbildner und Härter) in einer Vormischstrecke gemischt oder bereits miteinander gemischt vorgelegt werden und nachfolgend die Schäumungskomponente C zugeführt wird und die gemeinsame, rohrförmige Mischstrecke so lange ist, daß die Schaummasse bereits beim Austritt aus dem Statikmischer-Rohr eine zumindest etwas aufgeschäumte, pastöse und tropffreie Konsistenz aufweist und daß diese Schaummasse zum weiteren Aufschäumen und Aushärten in eine zu verschließende Aussparung oder in eine Form eingebracht wird.

17. Poröses anorganisches Schaumprodukt, hergestellt durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 15 oder 16, gekennzeichnet durch eine Dichte im Bereich von 40 bis 1000 kg/m³, einer realtiven Druckfestigkeit im Bereich von 0,2 bis 60 Nmm^-2, einen mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 10 mm, eine Feuerwiderstandsdauer gemäß der DIN 4102 Teil 9, die länger als 180 Minuten ist sowie die Zugehörigkeit zu der Baustoffklasse A1 nach DIN 4102 Teil 1 und den Feuerwiderstandsklassen S 180 und R 120 der Norm DIN 4102 Teil 11.

18. Poröses anorganisches Schaumprodukt nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Volumens des aufgeschäumten Schaumproduktes zu dem Volumen der ungeschäumten Mischung der Komponenten A, B und C im Bereich von 1 : 1 bis 10 : 1 liegt.