DE2328056C3 - Unbrennbare geformte Masse auf Wasserglasbasis - Google Patents
Unbrennbare geformte Masse auf WasserglasbasisInfo
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- DE2328056C3 DE2328056C3 DE19732328056 DE2328056A DE2328056C3 DE 2328056 C3 DE2328056 C3 DE 2328056C3 DE 19732328056 DE19732328056 DE 19732328056 DE 2328056 A DE2328056 A DE 2328056A DE 2328056 C3 DE2328056 C3 DE 2328056C3
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine unbrennbare geformte Masse auf Wasserglasbasis. Diese Masse ist
selbsthärtend.
Zu den bisher in weitem Umfang verwendeten unbrennbaren
Materialien gehören vor allem Zement Und Gips. Diese Werkstoffe weisen die Eigenschaft
auf, unter Wasser auszuhärten, und ihre paslöse Mischung mit Wasser macht eine Gelierung (Koagulation)
und Erhärtung unter Bildung eines harten unbrennbaren Erzeugnisses durch, wenn man sie stehenläßt.
Jedoch sind erhärtete Zementprodukte, obwohl sie eine ausreichende Druckfestigkeit haben, hinsichtlich
ihrer Biege- und Zugfestigkeit mangelhaft, so daß Sich bei ihrer Verwendung als dünne Platten Schwierigkeiten
ergeben. Weiter machen es die Rauheit ihrer Oberfläche und die ästhetische Unzulänglichkeit
ihrer Farbe unpassend, diese Erzeugnisse als Innen-Cinrichtungs-DekorationsstofTe
αϊ verwenden. Zudem erfordert das Erhärten einer Paste aus Zement und
Wasser eine lange Gelierungszeit und führt zu Nachteilen in der Verarbeitb irkeit. Andererseits weisen erliärtete
Gipsprodukle eine relativ glatte Oberfläche Huf und werden in weitem Umfang als dekorative
!nneneinrichtungsstoffe verwendet, jedoch gibt es wegen ihrer geringen mechanischen Festigkeit Schwierigkeiten
hinsichtlich ihrer Verwendung als Baustoffe.
Daneben werden Kunststoffe als Formstücke auf verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt. Da sie
jedoch brennbar sind, besteht bei ihrem Einsatz die Gefahr von Fcuerunfällen oder großen Schadens infolge
eines Feuers, wenn sie als Wand- und Möbelwerkstoffe verwendet werden.
Es ist nach dem Stand der Technik bekannt, Antimon-, Halogen- oder Phosphorverbindungen diesen
brennbaren Kunststoffen zuzusetzen, um sie. unbrennbar zu machen. Doch enthält jede dieser Zusatzverbindungen
wenigstens einen giftigen Bestandteil. Wenn die zusatzhaitigen unbrennbaren Kunststoffteile
einem Feuer ausgesetzt werden, geben sie infolge der Verbrennung oder thermischen Zersetzung der zugesetzten
Verbindung eine große Menge giftigen Gases ab. Die japanische Patentveröffentlichung 13 874/
1972 offenbart ein Verfahren zur Behandlung von
ίο Polystyrolschaum oder ähnlicher Schaumkörper
zwecks deren Unbrennbarmachung durch Überziehen ihrer Oberfläche mit einer Flüssigkeit, die durch Mischen
von Wasserglas, einer geringen Menge gelöschten Kalks und einer passenden Menge Wasser zubereitet
wurde, und Einbringen der damit überzogenen Teile in einen auf einer Temperatur von 30 bis 60° C
gehaltenen und mit CO2-GaS gefüllten Ofen zur Bildung
eines unbrennbaren erhärteten Films auf den Schaumteilen. Jedoch weist dieses eine Wärmebehandlung
in einem mit CO2-GaS gefüllten Ofen erfordernde
Verfahren einen geringen Wirkungsgrad auf und ist auf Gegenstände in bereits fertigen Gebäuden
nicht anwendbar. Daher ist dieses Verfahren industriell nicht vorteilhaft.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unbrennbare Masse anzugeben, die geeignet ist, selbst
zu erhärten und dabei ein Erzeugnis mit einer glatten, ästhetisch schönen Oberfläche und ausgezeichneter
mechanischer Festigkeit zu ergeben. Diese unbrennbare Masse soll sich auch zur Bildung eines unbrennbaren
Schutzüberzuges auf der Oberfläche eines brennbaren Körpers durch dortiges Aufbringen und
Erhärten eignen. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren a\izugeben,
nach dem ein brennbarer Körper unbrennbar
gemacht werden kann, indem man seine Oberfläche mit der erfindungsgemäß anzugebenden unbrennbaren
Masse behandelt.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine unbrennbare geformte Masse auf
Wasserglasbasis mit dem Kennzeichen, daß die Masse im wesentlichen aus Wasserglas und Kalziumsulfit besteht.
Für ihren Einsatz als Formkörper ist es erwünscht, das Verhältnis des Wasserglases zum Kalziumsulfit
in der Masse im Bereich von 1:1 bis 7 : 3 zu wählen. Wenn die Menge des Kalziumsulfits unter
diesem Bereich liegt, wächst die Gelierzeit äußerst stark an und erniedrigt den Verarbeitungswirkungsgrad.
Falls andererseits die Menge des Kalziumsulfits übermäßig groß ist, läßt es sich kaum mit Wasserglas
mischen und verhindert so die Erzeugung einer Hochqua!i!ätsmasse.
Es ist erfindungswesentlich, Kalziumsulfit als zum Wasserglas zuzusetzenden Bestandteil zu verwenden.
Wenn es durch Kalziumkarbonat oder Kalziumsulfat ersetzt wird, läßt sich die erfindungsgemäß angestrebte
Wirkung nicht erreichen. Im Fall des Zusatzes von Kalziumsulfat zu Wasserglas reagieren z. B. beide
schnell miteinander und führen zu einem Niederschlag, so daß ein gleichmäßiges Durchkneten unmöglich
wird. Im Fall des Zusatzes von Kalziumkarbonat zu Wasserglas wird die Gelierzcit der erhaltenen
Masse äußerst lange, so daß die Verwendung eines besonderen Geliermittels, wie z. B. Natriumfluorosilikat,
erforderlich wird. Dagegen hat das erfindungsgemäß verwendete Kalziumsulfit eine ausgezeichnete
Kompatibilität mit Wasserglas und ver-
leiht der erhaltenen Masse ein zu ihrer Verarbeitung
vorteilhaftes Gelierverhalten.
Diese Formmasse kann einfach durch Zusetzen einer gegebenen Menge KälziürnsülrU zu handelsüblichem
Wasserglas (eine wäßrige Lösung von Natriumsilikat) und Verkneten der Mischung hergestellt
werden.
Diese Masse kann als feuerfestes Material, zur Wärmeisolation und als Baustoff verwendet werden,
indem man sie geeignet formt und erhärten läßt. Sie kann aber auch für Verschalungen, die ein ästhetisch
verbessertes Aussehen erfordern, oder auch für Statuen und Schaufensterpuppen Verwendung finden.
Im Fall der Verwendung eier erfindungsgemäßen Masse zur Bildung eines unbrennbaren Schutzüberzugs
ist es vorteilhaft, die Menge de? Kalziumsulfits bis höchstens 30 Gewichtsprozent des Gesamtgewichts
der erhaltenen Masse zu begrenzen.
Verschiedene Stoffe lassen sich in Weiterbildung der Erfindung als oberflächenaktive Substanz verwenden,
die als Hilfsbestandteil dem Wasserglas zuzusetzen ist. Da jedoch Wasserglas alkalisch ist, verwendet
man vorzugsweise alkalibeständige, oberflächenaktive Stoffe, die nichtionische oberflächenaktive
Stoffe, wie z. B. Polyoxyäthylenalkylester.
Polyoxyäthylenphenoläther und Sorbitfettsäureester, umfassen. Diese oberflächenaktiven Stolle dienen der
Erleichterung der Bildung eines gleichmäßigen Überzugs, vor allem im FaI! der Aufbringung der Masse
gemäß der Erfindung auf die Oberfläche von hydrophobem Kunststoff. Der oberflächenaktive Stoff kann
in einer sehr geringen Menge, üblicherweise in der Größenordnung von etwa 0,1 Gewichtsprozent der
Masse, zugesetzt werden.
Die Masse gemäß der Erfindung kann in Formen von stangenartiger Gestalt, plattenartiger Form und
verschiedenen anderen Konfigurationen gegossen werden. Dabei kann man Perlit, weißen Hohlsand
(vulkanisches Gestein), Asbest, Glasfasern, Metallfasern usw. zusetzen, um das Gewicht des Erzeugnisses
zu verringern und es zu verstärken. Die Menge dieser Zustäze wird in geeigneter Weise je nach den
gewünschten mechanischen Eigenschaften des Endprodukts bestimmt, wobei darauf zu achten ist, daß
die Mischbarkeit der einzelnen Bestandteile nicht zu
Die unbrennbare Masse gemäß der Erfindung kann auch auf die Oberfläche verschiedener brennbarer
Teile aufgebracht werden, um ihnen Unbrennbarkeitseigenschaften zu verleihen. Zum Beispiel kann man
durch Aufbringen der erfinduiigsgemäßen Masse auf
ίο die Oberfläche eines geschäumten oder nicht geschäumten
Körpers aus einem brennbaren thermoplastischen Kunststoff, wie z. B. Polyäthylen, Polypropylen
und Polystyrol nach üblichen Überzugsverfahren, wie z. B. Aufbürsten, Eintauchen und Auf-
sprühen, u;id anschließendes Stehenlassen des Körpers
bei Raumtemperatur einen unbrennbaren erhärteten Überzug aus einem Reaktionsprodukt von Wasserglas
und Kalziumsulfit auf der Oberfläche bilden. Dabei ist eine Überzugsmenge von etwa 0,012 g/cm2
üblicherweise ausreichend. Der so gebildete erhärtete Film ist nicht nur unbrennbar, sondern hat auch ausgezeichnete
chemische und mechanische Eigenschaften. Und zwar besitzt der Oberzug ausgezeichnete
Wasserdichtheits-, chemische Beständigkeits- und
Wärmeisolationseigenschaften sowie eine gute Zug-, Biese- und Druckfestigkeit. Daneben ist diessr Film
so glatt und transparent, daß das ästhetische Aussehen der Kunststoffunterlage nicht beeinträchtigt
wird. Weiter gibt die von jedem giftigen Bestandteil
freie Masse nie irgendein giftiges Gas ab, wenn sie mit Feuer in Berührung kommt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Beispiele näher erläutert:
Eine gegebene Menge Kalziumsulfit wurde handelsüblichem Wasserglas verschiedener Art zugesetzt,
und die Mischung wurde verknetet. Die erhaltene Fasle wurde zu einem plattenartigen Formkörpc gegossen,
den man dann bei Raumtemperatur stehenließ, um seine Gelierung und Erhärtung zu bewirken.
Versuch Zusammensetzung
Wasserglas
Typ
Wasserglas
Typ
Zusatz Menge (in Gewichtsteilen) Art Gelierzeit
(in Minuten)
Menge (in
Gewichtsteilen)
Gewichtsteilen)
HiLrIe der
erhärteten
Pnxlukle
iShore-
liärte)2)
51)
8·)
9')
10')
11·)
JlS Nr. 3
JlS Nr. 3
JlS Nr.?
JlS Nr. 3
JIS Nr. 3
JIS Nr. 2
JIS Nr. 1
JIS Nr. 3
JIS Nr. 3
JIS Nr. 3
JIS Nr. 3
JlS Nr. 3
JlS Nr.?
JlS Nr. 3
JIS Nr. 3
JIS Nr. 2
JIS Nr. 1
JIS Nr. 3
JIS Nr. 3
JIS Nr. 3
JIS Nr. 3
90
70
60
50
30
50
50
50
50
50
50
70
60
50
30
50
50
50
50
50
50
Kalziumsulfit 10
Kalziumsulfit 30
Kal/iumsulfit 40
Kalziumsulfit 50
Kalziumsulfit 70
Kalziumsulfit 50
Kalziumsulfit 50
Kalziumsulfat 50
Kalziumhydroxid 50
Kalziumkarbonat 50
Zinkoxid 50
länger als 24 h
40 70
10 52
8 42
schwer mischbar 10 43
8 40
schwer mischbar schwer mischbar länger als 24 h länger als 24 h
') Vergleichsbeispiel.
«) geprüft nach JIS B-7727.
Die Tabelle 1 gibt die erforderliche Zeit, bis die jeweilige Paste nacb dem Formguß geliert war, und
die Härte des ieweiligen erhärteten Endprodukts an. Zum Zweck des Vergleichs sind darin ebenfalls Beispiele angegeben, wo dem Wasserglas andere anorganische Verbindungea zugesetzt wurden. Die Tabelle 1 a gibt die unterschiedlichen Eigenschafter, der
drei veischiedenen Wasserglasarten JIS Nr. 1, 2 und 3 an.
Eigenschaften von erhärteten Ze-nent- und Gipsprodukten.
„ . ., ,
'aDe '
Eigeliscbaft
JIS
N. l
Spezifisches Gewicht
(150CBe)
Die Tabelle 2 zeigt die physikalischen Eigenschaf- io Molverhältnis SiO,: Na2O
ten erhärteter Erzeugnisse aus den erfindungsgemä- SiO., (%)
ßen Massen im Vergleich mit den physikalischen Na2O(Vo)
2,2 36,5
JIS
Nr. 2
2,4 34,0 l4.2
60,5 54,5 40,0
Formwerkstoff
Gelierzeit
(Koagulation) Eigenschaften des erhärteten Produkts
Spezifisches Druck- Biege-
(Koagulation) Eigenschaften des erhärteten Produkts
Spezifisches Druck- Biege-
Gewicht festigkeil festigkeit
(kg/cm;)4) (kg/cm')5)
Farbe
Shore-Harte
AG (70/30)')
AG (60/40)·)
AG (50/50)')
Zement*)
Gips 3)
40 Min.
10 Min.
8 Min.
6 Std.
5 Std.
1,18
1,34
1,87
3,15
2,30 165
180
200
350
65
180
200
350
65
') Gewichtsverhältnis Wasserglas zu Kalziumsulfit.
») Bestehend aus 21,4»/« SiO;, 64,5 °/o CaO, 5,4»/o AIiOs, Rest Fe2Oj und MgO.
') Gips kalziniert.
4) Geprüft nach IISA-1108.
s) Geprüft nach JIS A-1106.
AG = Anmeldungsgegenstand.
70
85
100
40
20
85
100
40
20
weiß weiß weiß grau weiß
70 52 42 19 15
Die Prüfmethoden zur Ermittlung der Druckfestigkeits-, Biegefestigkeits- und Shorehärtewerte, die in
den Tabellen 1 bzw. 2 angegeben sind und entsprechend den schon genannten Normen JIS A-1108
bzw. JIS A-1106 bzw. JIS B-7727 gewonnen wurden.
werden anschließend kurz erläutert.
1. Druckfestigkeit
Zur Prüfung der Druckfestigkeit wurden Prüflinge von 4 X 4 X 4 cm einer um 1 t/min steigenden Belastung
bis zur Zerstörung des Prüflings ausgesetzt und die dabei erreichte Belastung auf den Prüflingsquerschnitt
bezogen.
2. Biegefestigkeit
Zur Prüfung der Biegefestigkeit wurden Prüflinge von 4 X 4 X 16 cm mit einem Prüfgerät »Shimazu
autograph« unter Zweipunktauflage an 10 cm voneinander entfernten Punkten einer auf halber Länge
von oben nach unten einwirkenden, um 1 t/min steigenden Belastung bis zum Bruch des Prüflings ausgesetzt.
Die Biegefestigkeit wurde, falls der Bruch im mittleren
Drittel auftrat, als
Pl
■■-· 1000 (kg/cm2)
berechnet, worin
P -= Höhe des Bruchquerschnitts (cm)
/ = Breite des Bruchquerschnitts (cm),
/) -= Spannweite fern)
d = Maximalbelastung beim Bruch (t),
/ = Breite des Bruchquerschnitts (cm),
/) -= Spannweite fern)
d = Maximalbelastung beim Bruch (t),
und, falls der Bruch außerhalb des mittleren Drittels auftrat und der Abstand zwischen der Kreuzung der
Mittellinie und der Bruchlinie innerhalb von 5% der Spannweite lag, als
^ ρ
1000 (kg/cm2)
berechnet, worin P, b und d die obengenannte Bedeutung
haben und α = Durchschnitt von Abständen zwischen Bruchquerschnitt und dem nächsten Außenunterstiitzungspunkt,
gemessen an vier Stellen der Spannungsseite der Spannweite in Richtung der
Spannweite (cm).
3 shorhärte
Zur prurung der Shorhärte wurden Prüflinge von
6 cm X 6 cm X 1 cm mit einer Shorehärteprüfmaschine Typ D (von Shimazu Seisakusho Co., Ltd.)
bei einer Arbeitsgeschwindigkeit des Betätigungsringes von 2 U/sec jeweils an H) Punkten beeindruckt.
Die Tabellenwerte beruhen auf Durchschnitten von je 5 Messungen.
Aus den Versuchsergebnissen entsprechend den Tabellen 1 und 2 ersieht man, daß die Masse gemäß
der Erfindung ausgezeichnete Eigenschaften als anorganischer FormwerkstorT aufweist.
Beispiel 2 Einer gegebenen Menge Kalziumsulfit wurde Was-
,serSlas' d· fl /;iner ffn£c" ψ»η& ^011 Natriumsilikat
zugem.scht, und der erhaltenen Mischung wurde
noch einc DCStimmlc Menge eines Sorbitan-Monoiau u rats
f oberflächenaktiver Stoff zur Bildung einer
unbrennbaren Masse zugesetzt.
Die so erhaltene Masse wurde auf die gesamte Oberfläche eines bandartigen Polyäthylenschaum-
körpers (Dichte: 0,04 g/cm:!, Probe A), eines Polyäthylenkörpers
(Dichte: 0,923 g/cm:l. Probe B) und
eines Schaumkörpers, der aus 40 Gewichtsteilcn Polyäthylen und 60 Gewichtsteilen Kalziumsulfit bestand
(Dichte: 0,2, Probe C), nach einem Aufbürst-Überzugsvverfahren
aufgebracht, und man ließ die überzogenen Körper 30 Minuten bei Raumtemperatur
stehen.
Dann wurde mit den einzelnen so hergestellten Proben ein Verbrennungsversuch nach »ASTM
D-2867« (1970) durchgeführt, um den Sauerstoffindex zu erhalten und die Unbrennbarkeit auszuwerten.
Die Ergebnisse sind in der Tabelle 3 angegeben.
Proben mit einem SaucrstofTindex über 27,0 bis 28.0 zeigen ein Selbstlöschvcrhalten (s. »SPE Journal«,
Februar 1971, Vol. 27, S. 23 bis 31).
(in Gewichtsprozent)
Wasserglas Kalziumsulfit Sorbitan-
Monolaurat
Sauerstoffindex gemäß Verbrennungsversuch
Probe Λ Probe B
Probe C
96,9 | 3,0 | 0,1 | nicht behandelt | 17,5 | 19,0 | 21,0 |
behandelt | 40,0 | 52,0 | 45,0 | |||
70,0 | 29,9 | 0,1 | nicht behandelt | 17,5 | 19,0 | 2i,0 |
behandelt | 37,5 | 50,0 | 41,0 |
Man ersieht aus den in der Tabelle 3 angegebenen Ergebnissen, daß alle nicht behandelten Proben kein
Selbstlösch verhalten zeigen.
überzogenen Proben dagegen einen hohen Sauer stoffindex und ein selbstlöschendes Verhalten auf
alle mit der Masse 25 weisen.
«09 612/3
Claims (6)
1. Unbrennbare geformte Masse auf Wasserglasbasis, dadurch gekennzeichnet, daß
die Masse im wesentlichen aus Wasserglas und Kalziumsulfit besteht.
2. Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Wasserglas
zu Kalziumsulfit 1:1 bis 7 : 3 beträgt.
3. Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich Perlit, weißen
Hohlsand, Asbest, Glasfasern oder Metallfasern enthält.
4. Unbrennbare Masse nach Anspruch 1 zur Bildung unbrennbarer Schutzüberzüge, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wasserglas-Kalziumsulfit-Mischung noch eine geringe Menge eines nichtionischen oberflächenaktiven Stoffes enthält.
5. Masse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kalziumsulfitgehalt maximal
30 Gewichtsprozent der Masse beträgt.
6. Verfahren zum Beschichten eines brennbaren Körpers, dadurch gekennzeichnet, daß man auf
die Oberfläche des Körpers die Masse nacli Anspruch 4 aufbringt und sie unter Bildung eines
unbrennbaren Schutzüberzugs an Luft erhärten läßt.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5381072A JPS5227649B2 (de) | 1972-06-01 | 1972-06-01 | |
JP5381072 | 1972-06-01 | ||
JP47058244A JPS5125058B2 (de) | 1972-06-13 | 1972-06-13 | |
JP5824472 | 1972-06-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2328056A1 DE2328056A1 (de) | 1973-12-13 |
DE2328056B2 DE2328056B2 (de) | 1975-07-31 |
DE2328056C3 true DE2328056C3 (de) | 1976-03-18 |
Family
ID=
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