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n Verfahren zum Herstellen eines geschäumten und/oder
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durch Hitzeeinwirkung geblähten in Formstücken herstellbaren Isoliermaterialsund
nach diesem Verfahren hergestelltes Isoliermaterial. n Die vorliegende Erfindung
betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines geschäumten und/oder durch Hitzeeinwirkung
geblähten in Formstücken herstellbaren Isoliermaterials sowie ein gemäß diesem Veztähren
hergestelltes Isoliermaterial.
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Gegen hohe Temperaturen beständiges Isoliermaterial wird immer dann
verwendet, wenn die Wandtemperaturen im Betrieb über 3500C'und im allgemeinen unter
10000C liegen. Das für diesen Temperaturbereich verwendete Isoliermaterial kann
aus Kalziumsilikat , aus verfilztem Textilglasfaser, Mineralwolle und keramischer
Wolle bestehen. Kalziumsilikat ist besonders dann vorteilhaft, wenn steife sich
selbst tragende Materialien erforderlich sind, während die faserigen Typen dann
bevorzugt werden, wenn eine gewisse Flexibilität gefordert wird. Normalerweise ist
keins der genannten Materialien geeignet
im gesamten Temperaturbereich
verwendet zu werden. Dies liegt entweder an wirtschaftlichen Erwägungen oder aber
am Verlust bei Abbau der isolierenden Eigenschaften oberhalb einer bestimmten Grenztemperatur.
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Aus der US-PS 3 689 611 ist ferner ein keramisches Isoliermaterial
bekannt geworden, das als Blähtron bezeichnet wird.
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Dieses Isoliermaterial wird dadurch gewonnen, daß der Ton bei einer
solchen Temperatur gebrannt wird, das eine keramischt Sinterbindung entsteht. Die
Brenntemperatur hierbei liegt oberhalb 10000C. Aufgrund der keramischen Sinterbindung
tritt beim Brennen und anschließenden Abkühlen eine Längenänderung ein, die neben
der hohen Brenntemperatur nachteilig für das Herstellen von Formstücken ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Isoliermaterial zu
schaffen, das die Nachteile der bekannten Isoliermaterialien nicht aufweist, das
einfach herzustellen ist und das Eigenschaften aufweist, das es geeignet erscheinen
lassen, es dann zu verwenden, wenn die bekannten Isoliermaterialien aus wirtschaftlichen
Erwägungen oder aufgrund ihrer unbefriedigenden technischen Eigenschaften nicht
verwendet werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ferner, ein Verfahren zur
Herstellung eines solchen Isoliermaterials zu schaffen, das einfach in der Anwendung
ist und es erlaubt, ohne besonderen Aufwand insbesondere im Hinblick auf die verwendeten
Maschinen ein geschäumtes und/oder durch Hitzeeinwirkung geblähtes in Formstücken
herstellbares Isoliermaterial zu schaffen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch die Verarbeitung
einer Mischung von Verstärkungsfaser, geblähtem Zuschlagstoff und Bentonit mit Wasser
zu einem gelbildenden Schaum, Formgebung des Schaums, Trocknen des geformten Schaums
und
Brennen des getrockneten Schaums bei einer Temperatur unterhalb von 9000C und oberhalb
der Temperatur bei der das Hydroxylkristallwasser des Bentonits abgegeben wird und
wobei diese Temperatur unterhalb der eine keramische Sinterbindung erzeugenden Temperatur
liegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit sehr einfachen und üblichen
Vorrichtungen angewendet werden. Der Schaum kann entweder chemisch oder mechanisch
erzeugt werden, ohne daß es notwendig ist, Hochgeschwindigkeitsmischgeräte zu verwenden
und der geschäumte Brei kann auf einfache Weise durch übliches Gießen oder Pressen
geformt werden und anschließend getrocknet und gebrannt werden. Gegenüber den Herstellungsverfahren
zur Herstellung von Kalziumsilikat bedeutet dies eine sehr starke Vereinfachung
, da bei der Herstellung von Kalziumsilikat sehr hohe Investitionskosten erforderlich
sind , um die benötigten Dampferzeuger odetund Autoklaven aufstellen zu können.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich im übrigen durch eine
unerwartete Eigenschaft des erzeugten Schaums während des Trocknungsprozesses vor
dem Brennen aus. Im allgemeinen fällt Schaum dieser Art beim Trocknen in sich zusammen,
es sei denn er enthält ein Abbindemittel oder bindet von selber ab, wie es z. B.
Blähbeton tut. Die Zugabe von Abbindemitteln kann jedoch zu sehr unerwünschten Eigenschaften
im Betrieb führen, insbesondere zu einer unannehmbaren Wärmedehnung, die zu Rissen
führt. Anders als diese bekannten Schaumstoffe fällt der nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren hergestellte Schaum beim Trocknen nicht in sich zusammen, obwohl er nicht
abbindet und auch kein Abbindemittel enthält. Hieraus ergibt sich, daß das erfindungsgemäße
Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials ganz besonders
einfach und kostengünstig sein kann.
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Vorzugsweise liegt die Brenntemperatur des erfindungsgemäßen Verfahrens
in einem Bereich zwischen 650 0C bis 8500C wobei der Bereich zwischen 6800C bis
720 0C besonders dann bevorzugt ist, wenn die Verstärkungsfasern durch die Brenntemperatur
nicht verändert werden soll. Dies ist besonders dann der Fall, wenn als Verstärkungsfaser
eine E-Glasfaser verwendet wird. In diesem Falle soll die Brenntemperatur unterhalb
des Erweichungspunktes dieser Glasfasern liegen.
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Wie schon erwähnt , kann die Schaumbildung durch chemishe oder mechanische
Mitteln erreicht werden.
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Um zu einem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Isoliermaterial
mit den gewünschten Eigenschaften zu gelangen, ist in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, den getrockneten Schaum solange bei Brenntemperatur zu halten,
bis sämtliche Teile des getrockneten Schaums insbesondere der Kernbereich wenigstens
zwei Stunden lang auf Brenntemperatur verbleibt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es ferner, durch geeignete
Auswahl der einzelnen Bestandteile und entsprechende Behandlung die jeweils gewünschten
Eigenschaften des Isoliermaterials zu erreichen. Insbesondere ist es auf diese Weise
möglich ein Isoliermaterial mit einer Dichte im Bereich von 95 bis 500 kg/m3 zu
erhalten. Ebenso läßt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren auf die gleiche
Weise ein Bruchmodul des Isoliermaterials im Bereich zwischen 150 bis 1000 kPa erreichen.
Schließlich ist es möglich die Bestandteile des Isoliermaterials so auszuwählen
und erfindungsgemäß zu behandeln, daß das Isoliermaterial eine Wärieleitfähigkeit
im Bereich von 0,1 bis 0,2 w/m.K bei 500°C aufweist.
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Das nacs dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte
geschäumte
und/oder durch Hitzeeinwirkung geblähte in Formstücken herstellbare Isoliermaterial
ist gekennzeichnet durch die Verbindung von einem geblähten mineralischem Zuschlagstoff
vermischt mit einem aus Wasser und Bentonit erzeugten gelbildenden Schaum.
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Dieses erfindungsgemäße Isoliermaterial ist besonders gegenüber Kalziumsilikaten
von Vorteil, da es nicht in hydralisierter Form vorliegt und somit keine Minderung
der erforderlichen Eigenschaften bei den bei der Benutzung herrschenden Temperaturen
erleidet. Insbesondere erweist sich beim erfindungsgemäßen Isoliermaterial im Verhältnis
zum Kalziumsilikat, daß eine geringe Schwindung zu beobachten ist und beim Gebrauch
eine geringe Staubentwicklung vorliegt.
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Um den aus dem gelbildenden Schaum hergestellten Formstücken aus dem
erfindungsgemäßen Isoliermaterial während des Trocknens eine genügende Festigkeit
und Steifigkeit zu geben, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
das Isoliermaterial durch einen Zusatz von Verstärkungsfasern zu versteifen. Insbesondere
ist hierbei günstig eine sogenannte E-Glasfaser, die in Form eines leichtgeschlichteten
Rovings mit einem Faserdurchmesser von ungefähr 12 Micron und auf eine Länge von
10 bis 50 mm geschnitten verwendet wird. Die Art der Schlichte hat kaum Einfluß
auf die DurchfCLhrung des Rührverfahrens und auch nicht auf das fertige Isoliermaterial.
Ungeschlichtete Glasfaser ist ebenfalls brauchbar.
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Ist der Glasfaserzusatz nur erforderlich um dem ungebrannten Isoliermaterial
genügend Festigkeit und Steifigkeit zu geben, so ist es möglich die Brenntemperatur
bis oberhalb des Erweichungspunktes der Glasfaser ansteigen zu lassen. Falls
jedoch
das erfindungsgemäße Isoliermaterial einem Verwendungszweck zugeführt werden soll
bei dem in größerem Maße eine Biegefestigkeit erforderlich ist, muß das Brennverfahren
für den Schaum so abgeändert werden, daß die Brenntemperatur auf keinen Fall die
Erweichungstemperatur der Glasfaser überschreitet, die etwas oberhalb 7000C liegt.
Auf diese Weise ist es möglich, ein glasfaserverstärktes Isoliermaterial herzustellen,
das alle Vorteile eines glasfaserverstärkten Materials aufweist.
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Um die Schaumbildung beim Mischen zu erleichtern, ist in weiterer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dem Isoliermaterial während des Mischvorganges
ein Benetzungsmittel beizufügen, welches vorzugsweise in einer Menge von höchstens
2% bezogen auf das Gewicht der gesamten Mischung einschließlich des Wassers hinzugefügt
wird.
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Die Art des Benetzungsmittels für die Mischung ist fast ohne Bedeutung,
da praktisch jedes Mittel oder jede Mischung von Mitteln die die Eigenschaft haben
die Oberflächenspannung von Wasser herabzusetzen, benutzt werden können. Beispiele
für brauchbare Benetzungsmittel sind nachstehend aufgeführt: Okta-Decylamin Ethoxylat
Alkohol Ethoxylat Nonyl-Phenol Ethoxylat Kokosnußöl Alkylolamit Natriumfettalkohol
Ethoxylat Sulphat Natrium-Nonyl-Phenol Ethoxylat Sulphat Natrium Alkyl-Äther Sulphat
Natrium Dodecyl-Benzol Sulphat Natrium Alkylnaphtalen Sulphat Natrium Lauryl Sulphat
Die
Zusammensetzung der Mischung des Isoliermaterials vor der Erzeugung des gelbildenden
Schaums ohne Wasser ist folgende: 1/296 bis 20% Verstärkungsfaser 40,' bis 95,'
geblähtem Zuschlagstoff 5% bis 40% Bentonit Vorzugsweise besteht die Mischung aus
1% bis 5% Verstärkungsfaser 70% bis 85% geblähtem Zuschlagstoff 10% bis 30% Bentonit
wobei der geblähte Zuschlagstoff vorteilhafterweise aus Bläh-Perlit besteht.
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Der in den Mischungen verwendete Bläh-Perlit wird aus Perlitgestein
gewonnen, einer Glaslava die im allgemeinen in Verbindung mit sauren vulkanischen
Laven wie z.B.
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Rhyolit gefunden wird. Perlit ist ein massives nichtkristallisches
rauchschwarzes oder rotes Gestein und enthält normalerweise bis zu 5% Wasser. Das
Gestein hat im allgemeinen einen glasigen oder wachsigen Schimmer und seine Struktur
geht von festbrüchig mit säulenartigen Nadeln.
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Das Gefüge weist üblicherweise eine Zeilenstruktur auf.
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Die Härte auf derMohs-Skala liegt zwischen 5,5 und 7 und das Schüttgewicht
von rohem Perlit liegt in der Gegend von 2250 kg/m3.
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Wenn Perlit zerkleinert und schnell auf Temperaturen im Bereich zwischen
7500C und 12000C erhitzt wird, bläht sich
das Material auf, so
daß Bläh-Perlit entsteht , einem Stoff mit Zellenstruktur der ein bis zu zwanzigfaches
Volumen gegenüber dem nicht geblähtem Perlit aufweist.
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Der bevorzugte Perlit-Grundstoff für die Herstellung von Isoliermaterial
gemäß der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Gestein mit 3 bis 4% Wassergehalt,
das zerkleinert wird auf eine 36ige BSS Siebfeinheit und bei einer Höchsttemperatur
zwischen 10000C und 12000C gebläht wird. Das geblähte Material sollte vorzugsweise
ein Schüttgewicht von 30 bis 60 kg/m3 aufweisen.
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Bentonit ist ein montmorillonitartiger Ton mit Natrium als dem hauptsächlich
austauschbarem Kation.
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Chemisch ist montmorillonit beschrieben als ein wasserhaltiges Aluminiumsilikat
mit geringen Anteilen von Alkali- und Alkalierdmetallen. Die Struktur des Montmorillonit
besteht aus zwei Grundbestandtelen, der Aluminium Oktahed-Schicht und der Silizium
Tetrahed&-Schicht. Ein Elementarelement des Montmorillonits besteht daher aus
zwei Silizium-Tetrahedral-Schichten zwischen denen eine Aluminium-Oktehedral-Schcht
liegt. Die negative Ladung des Montaorillonitgitters wird durch leicht austauschbare
Kationen ausgeglichen. In den natürlich vorkommenden Montmorilloniten bestehen die
austauschbaren Kationen im allgemeinen aus Natrium und Kalzium.
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Die Bentonite haben die Eigenschaft mit Wasser thexotrope Gele durch
Adsorption an den Elementarschichten zu bilden wobei eine entsprechende Vergrößerung
in Richtung der c-Aohse eintritt. Das adsorbierte Wasser wird bei einer Erhitzung
auf 100 bis 2000C wieder abgegeben, Jedoch bleibt das Hydroxylkristallwasser im
allgemeinen im MontmorillonJt,
bis der Ton auf 700 bis 8000C erhitzt
wird, wobei allerdings einige weniger bekannte Bentonitformen ihr Kristallwasser
bei Temperaturen in der Gegend von 6000C verlieren können. Wenn das Kristallwasser
einmal abgegeben ist, kann Bentonit kein Wasser mehr an den Elementarschichten absorbieren
und verliert seine Fähigkeit in Wasser zu dispergieren.
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Nachfolgend wird die Erfindung mit mehr Einzelheiten unter Bezugnahme
auf drei Ausführungsbeispiele einer Mischung beschrieben.
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Beispiel 1 Das für diese Mischung erforderliche Perlit wird aus einem
Perlitgestein hergestellt, das auf eine 36iger BSS-Siebfeinheit verkleinert ist
und auf ein Schüttgewicht von 30 bis 60 kg/m3 gebläht ist.
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Das erforderliche Bentonit weist Natrium als wichtigtes austauschbares
Kation auf. Ein für die vorliegende Erfindung brauchbares Bentonit hat folgende
chemische Zusammensetzung: Si02 69,3% Al203 12,2% Fe203 3,1% Ti02 0,26% K20 0,42%
Na20 3,1% MgO 2,7% Ca0 2,6,' Gewichtsverlust beim Brand (10000C) 6,o7%
Die
erfolgreich bei Laborversuchen verwendete Glasfaser besteht aus auf 13 mm Faserlänge
geschnittene E-Glasfaser ( 60 end continuous roving K filament ). Bei der Erstellung
von Chargen in großem Maßstab kann die Faserlänge vergrößert werden.
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Das in diesem Beispiel verwendete Benetzungsmittel ist Nonyl-Phenol
Ethoxylat.
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Die Zusammensetzung in Gewichtsprozenten der Mischung ist folgende:
Wasser 66,67% Perlit 26,67% Bentonit 5,97,' Glasfaser 0,67% Benetzungsmittel 0,02%
Beispiel II Auf Grund der großen Unterschiede in Eigenschaften der verschiedenen
Bentonite und der verschiedenen Teilchengrößen , die durch Blähen von Perlitgestein
erreicht werden können, ist es erforderlich die Mischungen entsprechend abzuändern,
um zu einem zufriedenstellenden drfindungsgemäBen Isoliermaterial zu gelangen.
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Bentonite aus Wyoming (USA) haben ein hohes Wasserabsorptionsvermögen,
erfordern Jedoch einen größeren Anteil an Benetzungsmitteln als andere Bentonite
um ein Isoliermaterial der gleichen Dichte herstellen zu können. Durch entsprechende
Änderung der Anteile von Perlit, Bentonit und
Benetzungsmittel
kann ein Isoliermaterial mit gleichen Eigenschaften erzeugt werden.
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Wasser 66,67% Perlit 29,26% Wyoming Bentonit 3,32% Glasfaser 0,67%
Benetzungsmittel 0,08% In diesem Falle handelt es sich um das gleiche Perlit, Glasfaser
und Benetzungsmittel wie in Beispiel I. Das verwendete Bentonit hat die folgende
chemische Zusammensetzung: SiO2 62,0,' Al203 20,9% Fe203 3,8% Ti02 0,1 K20 0,47%
Na20 2,2% MgO 2,7% Ca0 1,2% Gewichtsverlust beim Brennen (10000C) 5,60% Es ist ebenfalls
möglich Mischungen der verschiedenen Bentonite zu verwenden.
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Verschiedene Körnungen des Perlits können in der Mischung
durch
entsprechende Abänderungen des Bentonit-Perlitverhältnisses und des Anteils an Benezungsmittel
ausgeglichen werden. Im allgemeinen erfordert Perlit mit einer groberen Körnung
als die bevorzugte Körnung ein kleineres Verhältnis Bentonit zu Perlit, während
ein feineres Perlit als gemäß der bevorzugten Körnung ein höheres Verhältnis Bentonit
zu Perlit erfordert.
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Die Dichte des erzeugten Isoliermaterials kann dadurch verändert werden,
daß der Anteil des Benetzungsmittels verändert wird, vorausgesetzt daß im übrigen
die Mischung und der Misch- und Schäumvorgang beibehalten werden.
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In der Fertigung kann Abfall, der beim Formgeben von Formstücken anfällt
zerkleinert werden , bis er eine liner BSS-Siebfeinheit erreicht und dazu benutzt
werden, teilweise den Perlitanteil in der Mischung zu ersetzen.
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Beispiel III Bei bestimmten Anwendungsfällen wird eine verhältnismäßig
dünne Isolierplatte erforderlich. Asbestpappe wird für viele dieser Anwendungsfälle
nicht mehr verwendet, auf Grund des gesundheitsgefährlichen Asbeststaubes. Die Zusammensetzung
des erfindungsgemäßen Isoliermaterials kann jedoch so abgeändert werden, daß ein
brauchbarer Ersatzisolierstoff für Asbestpappe gewonnen werden kann. Bei Verwendung
der Grundstoffe gemäß Beispiel I kann eine Isolierplatte hergestellt werden mit
folgender Zusammensetzung: Wasser 66,67% Perlit 25,00% Bentonit 6,65% Glasfaser
1,67% Benetzungsmittel 0,01
Die Widerstandsfähigkeit dieser Isolierplatte
kann verbessert werden durch Erhöhen des Faseranteils oder der benutzten Faserlänge.
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In beiden Fällen tritt jedoch eine Beeinträchtigung der Gießfähigkeit
ein.
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Die Zubereitung der in den Beispielen I bis III beschriebenen Mischungen
wird in fünf Hauptschritten durchgeführt: Schritt Wiegen 1 Mischen 2 Gießen oder
Pressen 3 Trocknen 4 Brennen 5 1. Wiegen Die für eine Charge erforderlichen Mengen
der einzelnen Stoffe werden gewogen und getrennt aufbewahrt.Das Perlit wird in zwei
getrennten gleichen Teilen gewogen.
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2. Mischen Für das Verfahren brauchbare Mischer können Sigma-FlUgelmischer,
Planetenrührwerke , Bandschneckenmischer und Paddelrührer sein.PlanetenrUhrwerke
sind bevorzugt.
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a) Wasser und Benetzungsmittel werden in den Mischer eingebracht
und der Mischvorgang begonnen.
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b) Bentonit wird hinzugeflgt und das Mischen fortgesetzt, bis der
Ton dispergiert ist c) etwa die Hälfte des Perlit wird hinzugefügt und der Mischvorgang
forgesetzt, bis ein breiiger Schaum entsteht.
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d) Glasfaser wird bei fortgesetztem Mischvorgang hinzugefügt e) die
zweite Hälfte des Perlit wird hinzugefügt und der Mischvorgang wird fortgesetzt,
bis erneut ein breiiger Schaum entsteht.
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In Abwandlung zu (a) können Bentonit , Wasser und Benetzungsmittel
vorgemischt werden und bis zur Verwendung aufbewahrt werden. Diese Verwahrensweise
hat den Vorteil dem Bentonit mehr Zeit zur Wasserabsorption zu lassen und führt
zu einer besseren Dispersion des Binders in der Mischung.
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3. Gießen oder Pressen Aufgrund des hohen Wasseranteils im Brei ist
es vorzuziehen, das Gießen in porösen Formen vorzunehmen um auf diese Weise eine
möglichst große Oberfläche ftir das Trocknen zu gewinnen. Um die einzelnen Formblöcke
voneinander zu trennen, können Wellpappekartons verwendet werden, die genügend Festigkeit
aufweisen, um den feuchten Brei zu halten.
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Rohrartige Formkörper oder andere Formen können in entsprechend geformte
Formen gegossen werden oder aber aus Formblöcken herausgearbeitet werden.
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Der Brei kann in die Formen durch die eigene Schwerkraft abgegossen
werden, wobei ein kleines Maß von Vibration vorgesehen sein kann, um die Ecken auszufüllen
und um große Luftblasen aus dem Brei herauszutreiben. Ebenso kann der Brei unter
Druck in die Formen gepreßt werden.
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Dünnere Formstücke,wie Platten bis zu 50 mm Dicke, können in Metalltrögen
als Formen gegossen werden, falls sie aus diesen Trögen herausgenommen werden, bevor
sie gebrannt werden.
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Für Gießzwecke sollte der Brei eine Beschaffenheit haben, die etwa
geschlagener Sahne entspricht. Das Verhältnis von festen Anteilen zum Wasseranteil
kann abgeändert werden, um die geforderten Gießeigenschaften zu erreichen, wobei
beste Ergebnisse durch Versuche und Beobachtungen erzielt werden.
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In Abwandlung von (e) kann der Mischvorgang jederzeit beendet werden,
nachdem die zweite Hälfte des Bläh-Perlits in angemessener Weise dispergiert ist0
Durch diese Verfahrensweise kann eine Mischung erreicht werden, die die für eine
Verarbeitung durch Pressen erforderlichen Eigenschaften aufweist. In diesem Falle
vermeidet man die vielen benötigten Formen, wenn die Formstücke durch Gießen hergestellt
werden. Durch Veränderung der Mischzeit kann die Beschaffenheit der fertigen Mischung
verändert werden, um sie den vorgegebenen Formgebungsbedingungen anzupassen.
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Wenn die Abwandlung zum Teil (e) des Mischverfahrens verwendet wird,
ist es möglich bestimmte Formen durch Pressen herzustellen, wie z.B. rechteckige
Blöcke, die ihre durch Pressen erzeugten Abmessungen auch nach dem Ausformen beibehalten,
vorausgesetzt sie werden an ihrer unteren Fläche durch eine steife Platte unterstützt.
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Im allgemeinen ist ein Preßdruck von 100 bis 500 kPa
ausreichend
- höhere Drücke führen zur Bildung von Preßschichten.
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Das folgende Preßverfahren wurde als brauchbar für die Herstellung
von rechteckigen Blöcken befunden: a) eine Form mit einer entfernbaren steifen und
flachen Bodenplatte wird mit der Mischung gefüllt b) der Preßdruck wird gleichmäßig
auf die obere Fläche für ungefähr 5 Sekunden aufgebracht c) die Mischung und die
Bodenplatte werden aus der Form ausgestoßen 4. Trocknen Der Trocknungsprozess wird
bei einer Temperatur von 80°C oder weniger begonnen und diese Temperatur wird dann
allmählich gesteigert, wenn die Oberfläche des Formkörpers erhärtet. Der Trocknungsvorgang
kann ohne Unterbrechung fortgesetzt werden bis zum Brennvorgang, in dem die Temperatur
nach und nach gesteigert wird oder der Trocknungsvorgang kann auch beendet werden,
wenn die Formstücke durchgetrocknet sind und ohne Gefahr der Beschädigung zu einem
Brennofen transportiert werden können.
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Die Trocknungszeiten hängen vom Volumen und der Geometrie der Formstücke
ab. Ein Block mit den Maßen 300 mm x 300 rmn x 300 mm kann als durchgetrocknet nach
72 Stunden angesehen
werden, wenn die Trocknung bei 80 0C in einer
Wellpappenform durchgeführt wird. Etwa noch verbleibendes Wasser wird während des
Brennvorganges abgegeben.
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Die Geschwindigkeit des Temperaturanstiegs während des Trocknungsprozesses
und die Endtemperatur hängen vom Volumen des Formkörpers und der verwendeten Trocknungseinrichtung
ab. Das erfindungsgemäße Isoliermaterial ist unempfindlich gegenüber dem verwendeten
Trocknungsprozess, jedoch können sich Oberflächenrisse bilden, falls der Brei nicht
genügend in der Form abgestützt wird und falls die Ausdehnung der eingeschlossenen
Luft eine Volumenzunahme erzeugt. Die Oberflächenrisse treten besonders dann auf,
wenn die Oberfläche während des Anfangsstadiums des Trocknungsprozesses unabgedeckt
ist0 Die lineare Schrumpfung beim Trocknen ist normalerweise geringer als 0,1% gemessen
an einem Muster mit 300 mm Länge.
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5. Brennen Die Brenntemperatur muß die Temperatur überschreiten, bei
der das Hydroxylkristallwasser des Bentonits abgegeben wird, darf jedoch vorzugsweise
nicht die Temperatur überschreiten bei der die Verstärkungsfaser Schaden erleidet.
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Im allgemeinen liegt die Brenntemperatur im Bereich von 680 bis 7200C.
Die Formkörper müssen während einer genügend langen Zeit gebrannt werden, damit
der mittlere Bereich der dicksten Teile der Formstücke zwei Stunden lang auf der
Brenntemperatur verbleiben. Falls das zu brennende Isoliermaterial vollständig getrocknet
ist bevor es gebrannt wird, kann es direkt in einen Ofen gebracht werden, der
sich
schon auf Brenntemperatur befindet. Ebenso kann, nachdem die erforderliche Brennzeit
erreicht ist, das erfindungsgemäße Isoliermaterial aus dem Ofen herausgeholt werden
und bei Raumtemperatur abkühlen, ohne das eine Beschädigung der Formstücke durch
Thermoschock eintritt.
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Falls die fertigen Formstücke Verwendung finden sollen, ohne das die
die Biegesteifigkeit und Festigkeit verbessernden Eigenschaften der beigefügten
Glasfaser erforderlich sind, kann die Brenntemperatur über die empfohlene Temperatur
hinaus erhöht werden bis auf 850 bis 870°C. Bei diesen Temperaturen erhält man Formstücke
mit größerer Druckfestigkeit, Jedoch wird das Material auch spröder. Die lineare
Schrumpfung während des Brennens innerhalb des empfohlenen Temperaturbereichs ist
geringer als o,2% , gemessen über eine Musterabmessung von 300 mm.
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Flußdiagramm des Verfahrens: Das Flußdiagramm 1 zeigt das Verfahren
in seiner einfachsten Form. Die Grundstoffe sind beziffert, um anzuzeigen in welcher
Reihenfolge sie in den Mischbehälter gegeben werden.
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Das darunter gezeigte Diagramm 2 entspricht im wesentlichen dem vorhergehenden
Flußdiagramm, enthält jedoch die Verfeinerung eines abgetrennten Mischvorganges
für den Ton, sowie einen Zwischenaufbewahrungsbehälter , um ein kontinuierliches
Gießverfahren zu ermöglichen.
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Gegenüber den bekannten aus geblähten Stoffen bestehenden Isoliermaterialien
besteht das erfindungsgemäße Isoliermaterial aus einem "geschäumten Schaum". Das
in der Mischung
verwendete Perlit ist selbst gebläht bzw. geschäumt
bevor es in die Mischung eingefügt wird und diese Mischung wird dann noch einmal
geschäumt, um ein formbares Gel zu erzeugen, das die erwähnte geschäumt Schaum-Struktur
aufweist. Es ist offenkundig, daß auf diese Weise erhebliche Gewichtsvorteile und
eine verbesserte Isolationsfähigkeit gewonnen werden, dadurch daß es möglich ist
eine solche geschäumt Schaum"-Struktur zu erzeugen.
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Physikalische Eigenschaften Die physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen
Isoliermaterials ändern sich entsprechend den verwendeten Rohmaterialien, die Zusammensetzung
und das Herstellungsverfahren. Indessen wurde für das gemäß dem Beispiel I hergestellte
Isoliermaterial folgende Eigenschaften festgestellt: Dichte 225 kg/m3 Bruchmodul
320 kPa Druckfestigkeit 280 kPa Wärmeleitfähigkeit 0,13 w/m.K bei 5000C Durch entsprechende
Abwandlung der Mischung kann ein Isoliermaterial erzeugt werden innerhalb eines
Dichtebereichs von 95 bis 500 kg/m3. Im allgemeinen steigen der Bruchmodul, die
Druckfestigkeit und die Wärmeleitfähigkeit mit der Zunahme der Dichte an, wobei
die bevorzugten Werte für diese Eigenschaften in die Bereiche 150 bis 1000 kPa,
150 bis 1000 kPa und 0,1 bis 0,2 w/m.K bei 5000C fallen, Anders als Kalziumsilikat
weist das erfindungsgemäße Isoliermaterial eine sehr geringe Schrumpfung während
des
Gebrauchs auf. Längenänderung bei Temperaturen bis 8000C sind praktisch vernachlässigbar
klein. Bei 9000C Jedoch tritt eine erhebliche Schrumpfung ein, so daß eine realistische
höchste Temperatur der das erfindungsgemäße Isoliermaterial ausgesetzt werden kann,bei
850 0C liegt.
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Während die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele sich ausschließlich
auf die Herstellung des Schaums durch mechanische Mittel beziehen, ist es ebenfalls
möglich,bekannte chemische schaumerzeugende Mittel zu verwenden, wobei die Verwendung
solcher chemischen schaumerzeugenden Mittel Jedem Fachmann geläufig Rist.
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