DE19851290B4

DE19851290B4 - Verfahren zur Herstellung leichter und unentzündlicher Produkte insbesondere für das Bauwesen

Info

Publication number: DE19851290B4
Application number: DE19851290A
Authority: DE
Inventors: Vittorio Zeni; Sergio Cumer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2018-11-07
Also published as: DE19851290A1; ITVR970105A0; IT1297499B1; ITVR970105A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Produkten, das folgende Arbeitsschritte umfasst:
– Mischen eines Breis aus
10 bis 70 Gewichtsprozent einer flüssigen Phase bestehend aus einer Lösung eines Alkalimetalls,
10 bis 70 Gewichtsprozent eines Härterspulvers, das zu 10 bis 99,9% pulverförmige Kieselerde enthält und – bezogen auf die Gesamtmenge des Pulvers – mit 0,1 bis 10% mindestens eines Härtungsmittels versetzt ist, das mindestens eine Verbindung enthält, die aus der Gruppe der Ester von Polyalkoholen und der Ester von Alkylen-Karbonaten ausgewählt ist, und 10 bis 60 Gewichtsprozent mindestens eines Zuschlagstoffes während eines Zeitraums von wenigen Minuten bis zwei Stunden,
– Schütten des gemischten Breis in eine Form oder Schalung und
– Härten des Breis in der Form oder Schalung bis zur kompletten Trocknung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung relativ leichter, nicht entflammbarer Produkte, die insbesondere, aber nicht ausschließlich zur Verwendung im Bauwesen und bei der Konstruktion feuerfester Wände in Fahrzeugen beliebigen Typs geeignet sind.
Im Bauwesen ist es bekannt, für den Bau von Strukturen und Gebäuden gebrannte Produkte oder Sandzement zu verwenden. Die bekannten Produkte haben von sich her kein besonders hohes Isolierungsvermögen und erfordern aufgrund ihrer hohen Masse die Verwendung teurer Hebezeuge und Tragegerüste mit angemessener Robustheit im Hinblick auf die zu stützende Last.
Die DE 195 15 470 A1 beschreibt einen Leichtdämmstoff, der aus einer Mischung aus 15 bis 25 Gew.-% Gipspulver, 10 bis 20 Gew.-% Hochofenschaumschlacke, 15 bis 25 Gew.-% Aluminiumoxid, 15 bis 25 Gew.-% Kieselsäure oder loses Kieselgur sowie eventuell noch 10 bis 20 Gew.-% Magnesiumoxid besteht, wobei dieser Mischung zur Aufschäumung 10 bis 15 Gew.-% einer 10- bis 20%igen wässrigen Natronwasserglasverdünnung zugesetzt werden.
Die DE 34 18 748 A1 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung kieselsäurereicher poröser Formkörper durch Rollgranulierung oder Extrudieren plastischer Gemische, bestehend aus einem pulverförmigen Feststoff und einer flüssigen Komponente, wobei der pulverförmige Feststoff aus gefällter und getrockneter feinteiliger Kieselsäure besteht und die flüssige Komponente ein alkalisches Kieselsol ist. Das plastische Gemisch wird getrocknet und geglüht. In der flüssigen Komponente ist faserförmige Zellulose dispergiert.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Bau-Produkten mit geringer Masse anzugeben, die gute mechanische Eigenschaften, gute thermische Isolierungseigenschaften und eine hohe Schalldämpfung haben.
Ein Ziel im Rahmen dieser Aufgabe ist es, Produkte bereitzustellen, die keine toxischen Gase oder Dämpfe abscheiden, wenn sie einem Feuer ausgesetzt sind.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird ein Herstellungsverfahren für Produkte angegeben. Es umfasst das Erstellen einer Mischung aus einem gelösten Alkalisilikat zu 10 bis 70 Gewichtsprozent, 10 bis 70 Gewichtsprozent eines pulverförmigen Härters auf der Basis von Kieselerde, die mit mindestens einem Härtungsmittel versetzt ist, sowie 10 bis 60 Gewichtsprozent eines Zuschlagsstoffes, das anschließende Gießen der Mischung in eine Form oder Schalung sowie das Aushärten des gegossenen Materials bis zur vollständigen Trocknung, wobei das Härtungsmittel mindestens eine Verbindung enthält, die aus der Gruppe der Ester von Polyalkoholen und der Ester von Alkylen-Karbonaten ausgewählt ist.
Man kann zwischen fünf Minuten und zwei Stunden lang mischen, je nach Umgebungstemperatur und Menge des dem Härter zugefügten Härtungsmittels.
Die Trocknungs- oder Härtezeit an Luft kann bis zu dreißig Tage betragen, kann aber bei auf 30 bis 50°C erhöhter Umgebungstemperatur deutlich verkürzt werden, in Abhängigkeit von der Dicke der Produkte.
Die Trocknung des Gussmaterials kann beschleunigt werden, indem ein gasförmiges Mittel, wie beispielsweise Luft oder Kohlendioxidbei, 25°C unter Druck für vier Minuten angewendet wird.
Während der Trocknung wird keine Schrumpfung beobachtet.
Eine geeignete Lösung eines Alkalisilikats ist eine wässrige Lösung von Natrium- oder Kaliumsilikat mit einem Gewichtsverhältnis SiO₂:Na₂O zwischen 1,5:1 und 4,0:1 oder SiO₂:K₂O zwischen 1,5:1 und 4,0:1.
Geeignete Alkalisilikatlösungen sind auf dem Markt erhältlich.
Die Verwendung von Kaliumsilikaten erlaubt es, Produkte mit einer geringen Wasserdurchlässigkeit zu erhalten, weil ihre wasserabweisenden Eigenschaften verbessert werden, die auch in Abhängigkeit vom Typ des für die Mischung verwendeten Zuschlagstoffes variieren. Solche Produkte sind zwar nicht vollständig wasserabweisend, weisen aber in feuchter Umgebung ein gutes Verhalten und hohe Stabilität auf.
Als Zuschlagsmaterialien haben sich Perlit, Vermiculit, verschäumter Ton und ähnliche Materialien jeweils mit Korngrößen zwischen 1 μm und 30 mm als besonders vorteilhaft erwiesen, sowie natürliche, synthetische oder metallische Fasern, Kohlefasern, Kork, Asche, Glaserzeugnisse, Gummierzeugnisse, Sägemehl oder Sägespäne oder andere geeignete Zusatzstoffe, die am Markt erhältlich sind.
Die Erfindung wird schließlich im folgenden anhand einiger praktisch realisierter Ausführungsbeispiele erläutert.
Beispiel 1
Man bereitet die folgenden Masse vor und mischt sie 30 Minuten lang:

Vermiculit mit 5 mm Korngröße 25 Gewichtsprozent

Härtungspulver 15 Gewichtsprozent

Silikatlösung (aus der Basis von Na₂O) 60 Gewichtsprozent

Summe: 100 Gewichtsprozent
Die Masse wird in eine Form für Platten geschüttet und anschließend in der Form innerhalb eines Heißlufttrockners bei 35°C für 10 bis 20 Tage getrocknet oder gebunden, bis zur vollständigen Aushärtung. Anschließend wird das getrocknete Produkt aus der Form herausgezogen. Man erhält eine Platte von 2,5 cm Dicke, 40 cm Länge und 30 cm Breite.
Die so hergestellte Platte ist ein sehr leichtes Produkt, das auf Wasser schwimmt, dicht ist, eine beträchtliche Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit hat und feuerhemmend ist. Verwendet man eine Silikatlösung auf der Basis von K₂O, erhält man eine Platte mit erhöhter Schutzwirkung gegen Feuchtigkeit.
Eine solche Platte kann für verlorene Schalungen verwendet werden, sowohl bei Innen- als auch Außenmauern. Sie kann auch als Abschlussverkleidung verwendet werden, oder als zäher und dauerhafter Träger für Mörtel, Putz oder Putzgips.
Wird die Platte direkt einer Methangasflamme ausgesetzt, so bleibt die Oberfläche der Platte unverändert, ohne Wärme von einer Seite der Platte auf die andere zu übertragen. Bei Verwendung einer Wasserstoff-Flamme tritt an der Oberfläche ein Verglasungseffekt auf, ohne dass Rauch oder Gerüche irgendeiner Art austreten.
Beispiel 2

Man bereitet für drei Probestücke die folgenden Massen vor (Zahlenangaben in Gewichtsprozent):

Probestück	1	2	3
Vermiculit mit 5mm Korngröße	20
Perlit mit 5mm Korngröße		20
Verschäumter Ton mit 5mm Korngröße			20
Härtungspulver	52	52	52
Silikatlösung auf der Basis von K₂O	28	28	28
Summe:	100	100	100

Man verfährt wie im Beispiel 1 und erhält eine Platte, die dichter und schwerer ist als die dort erhaltene, aber in ihrer thermischen Isolationsfähigkeit und ihrer Schallisolationsfähigkeit ganz analoge Eigenschaften hat.
Die Mischungen wurden bei einer Umgebungstemperatur von 22°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 60% zubereitet.
Man erhielt mit fünf Hammerschlägen drei Probestücke mit einer Kernform vom Typ GM-476 aus 100 g der Masse. Die Probestücke wurden in einem Ofen bei 130°C vier Stunden lang getrocknet, dann bei der Umgebungstemperatur von 22°C abgekühlt und anschließend einem Biegeversuch ausgesetzt.
Jedes Probestück hatte einen quadratischen Querschnitt mit einer Seitenlänge von 22,36 mm, also eine Querschnittsfläche von 5 cm², und eine Länge von etwa 170 cm.
Bei der Prüfung der Biegefestigkeit mit dem Messgerät PGF von Fisher GF wurden bei den drei Probestücken die folgenden Werte gemessen:

Probestück 1 2 3

Biegefestigkeit (N/cm²) 333 413 340
Beispiel 3

Man bereitet eine Mischung mit der folgenden Zusammensetzung:

Verschäumter Ton (Korngröße zwischen 0,3 und 12 mm)	40 Gewichtsprozent
Perlit (mittlere Korngröße 2 mm)	10 Gewichtsprozent
Plastifizierungsmittel enthaltendes Härtungspulver	25 Gewichtsprozent
Silikatlösung auf der Basis von plastifiziertem Silikat	25 Gewichtsprozent
Summe:	100 Gewichtsprozent

Man verfährt wie im Beispiel 1 und erhält eine sehr dichte, verformbare, extrem leichte, isolierende und schalldämpfende Platte mit einer beträchtlichen Beständigkeit gegen Feuchtigkeit.
Durch die Verwendung des Plastifizierungsmittel enthaltendes Härtungspulver, das einen oder mehrere Plastifizierungsmittel auf der Basis von Polyhydroxyl-Verbindungen enthält, erhält man Produkte mit einer hohen Elastizität, die für Isolierungen in der Luftfahrt-, Schiff- oder Eisenbahntechnik und in ähnlichen Bereichen geeignet sind.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Produkte finden im Bauwesen insbesondere als Ersatz für Polystyrol und Polyurethan in allen ihren Anwendungsbereichen Verwendung, als Isolierung im Dach raum, als Komponenten gepanzerter, flammwidriger Barrieren für Türen und Schotten auch bei Fahrzeugen und Booten, als thermisch isolierende Platten in Kühl- und Klimaanlagen, in Kühlschränken sowie als isolierende Verkleidung und ähnliches.
Nach Wunsch kann in einer Platte oder einem anderen erfindungsgemäßen Produkt eine innere Armierung vorgesehen werden, die vorteilhafter Weise als ein Netz, Flechtwerk oder Gitter aus Metall wie aus plastischem Fasermaterial ausgebildet sein kann und dazu beiträgt, die Leistung und die mechanischen Eigenschaften des Produktes zu verbessern.
Die oben beschriebene und anhand von Beispielen näher erläuterte Erfindung kann zahlreiche Abänderungen und Varianten erfahren, sowohl bei den Mengenangaben der Komponenten der Ausgangmischung als auch durch Hinzufügen von Zusatzstoffen oder ähnlichem, ohne dass der durch die Patentansprüche definierte Schutzbereich verlassen wird.

Claims

Verfahren zur Herstellung von Produkten, das folgende Arbeitsschritte umfasst: – Mischen eines Breis aus 10 bis 70 Gewichtsprozent einer flüssigen Phase bestehend aus einer Lösung eines Alkalimetalls, 10 bis 70 Gewichtsprozent eines Härterspulvers, das zu 10 bis 99,9% pulverförmige Kieselerde enthält und – bezogen auf die Gesamtmenge des Pulvers – mit 0,1 bis 10% mindestens eines Härtungsmittels versetzt ist, das mindestens eine Verbindung enthält, die aus der Gruppe der Ester von Polyalkoholen und der Ester von Alkylen-Karbonaten ausgewählt ist, und 10 bis 60 Gewichtsprozent mindestens eines Zuschlagstoffes während eines Zeitraums von wenigen Minuten bis zwei Stunden, – Schütten des gemischten Breis in eine Form oder Schalung und – Härten des Breis in der Form oder Schalung bis zur kompletten Trocknung.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten an Luft über eine Dauer von dreißig Tagen durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Härten in einer erhitzten Umgebung und über eine Dauer von 5 Minuten bis zu einigen Stunden durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer des Härtens durch Anwendung von gasförmigem Kohlendioxid bei einer Temperatur von 25°C verkürzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eines Alkalisilikats verwendet wird, die Natriumsilikat oder Kaliumsilikat in einem Massenverhältnis SiO₂:Na₂O oder SiO₂:K₂O zwischen 1,5:1 und 4,0:1 aufweist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung eines Alkalisilikats verwendet wird, die mindestens ein Plastifizierungsmittel zur Erhöhung der Elastizität des Produktes enthält.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Plastifizierungsmittel ein Stoff auf der Basis von Polyhydroxyl-Verbindungen verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Zuschlagsstoff mindestens eine Verbindung aus der Gruppe Perlit, Vermiculit und verschäumter Ton mit jeweils einer Korngröße zwischen 1 Mikrometer und mindestens 30 Millimeter, Fasern aus natürlichen und/oder synthetischen oder metallischen Stoffen, Kohlefasern, Kork, Asche, Glaserzeugnisse, Gummierzeugnisse, Holzerzeugnisse, Sägemehl und Sägespäne verwendet wird.