DE2708577A1 - Verfahren zum herstellen eines geschaeumten und/oder durch hitzeeinwirkung geblaehten in formstuecken herstellbaren isoliermaterials und nach diesem verfahren hergestelltes isoliermaterial - Google Patents

Verfahren zum herstellen eines geschaeumten und/oder durch hitzeeinwirkung geblaehten in formstuecken herstellbaren isoliermaterials und nach diesem verfahren hergestelltes isoliermaterial

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DE2708577A1 DE19772708577 DE2708577A DE2708577A1 DE 2708577 A1 DE2708577 A1 DE 2708577A1 DE 19772708577 DE19772708577 DE 19772708577 DE 2708577 A DE2708577 A DE 2708577A DE 2708577 A1 DE2708577 A1 DE 2708577A1
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/10Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by using foaming agents or by using mechanical means, e.g. adding preformed foam
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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Description

  • n Verfahren zum Herstellen eines geschäumten und/oder
  • 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.
  • 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.
  • Aus der US-PS 3 689 611 ist ferner ein keramisches Isoliermaterial bekannt geworden, das als Blähtron bezeichnet wird.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Wie schon erwähnt , kann die Schaumbildung durch chemishe oder mechanische Mitteln erreicht werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Das Gefüge weist üblicherweise eine Zeilenstruktur auf.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Bentonit ist ein montmorillonitartiger Ton mit Natrium als dem hauptsächlich austauschbarem Kation.
  • 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.
  • 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.
  • Nachfolgend wird die Erfindung mit mehr Einzelheiten unter Bezugnahme auf drei Ausführungsbeispiele einer Mischung beschrieben.
  • 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.
  • 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.
  • Das in diesem Beispiel verwendete Benetzungsmittel ist Nonyl-Phenol Ethoxylat.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In beiden Fällen tritt jedoch eine Beeinträchtigung der Gießfähigkeit ein.
  • 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.
  • 2. Mischen Für das Verfahren brauchbare Mischer können Sigma-FlUgelmischer, Planetenrührwerke , Bandschneckenmischer und Paddelrührer sein.PlanetenrUhrwerke sind bevorzugt.
  • a) Wasser und Benetzungsmittel werden in den Mischer eingebracht und der Mischvorgang begonnen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Rohrartige Formkörper oder andere Formen können in entsprechend geformte Formen gegossen werden oder aber aus Formblöcken herausgearbeitet werden.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Im allgemeinen ist ein Preßdruck von 100 bis 500 kPa ausreichend - höhere Drücke führen zur Bildung von Preßschichten.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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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Claims (17)

  1. Patentansprüche: 1))Verfahren zum Herstellen eines beschäumten und/oder durch Hitzeeinwirkung geblähten in Formstücken herstellbaren Isoliermaterials, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß eine Mischung aus Verstärkungsfaser, geblähtem Zuschlagstoff und Bentonit mit Wasser zu einem Schaum verarbeitet wird, dieser Schaum geformt wird anschließend getrocknet wird und die getrockneten Schaumformstücke bei einer Temperatur unterhalb von 900°C und oberhalb der Temperatur bei der das Hydroxylkristallwasser des Bentonits abgegeben wird, gebrannt wird, wobei diese Brenntemperatur unterhalb der Temperatur liegt, bei der ein keramisches Sintern der verwendeten Stoffe eintritt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c-h n e t d u r c h eine Brbnntemperatur , die im Bereich von 6500C bis 8500C liegt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Brenntemperatur, die im Bereich zwischen 6800C bis 7200C liegt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Brenntemperatur , die niedriger liegt als die Erweichungstemperatur von E Glasfaser.
  5. 5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Schaumbildung mit mechanischen Mitteln unter Luftzufuhr
  6. 6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der getrocknete Schaum solange gebrannt wird , daß selbst das Innere der Schaumformteile wenigstens während 2 Stunden auf Brenntemperatur gehalten wird.
  7. 7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, g e k e n n z e i c h n e t du r c h eine solche Zusammensetzung der einzelnen Bestandteile, daß der Schaum eine Dichte im Bereich zwischen 95 bis 500 kg/m3 besitzt.
  8. 8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine solche Zusammensetzung der einzelnen Bestandteile, daß der Schaum einen Bruchmodul im Bereich zwischen 150 bis 1000 kPa besitzt.
  9. 9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine solche Zusammensetzung der einzelnen Bestandteile, daß der Schaum eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich zwischen 0,1 bis 0,2 w/m.K bei 5000C besitzt.
  10. 10. Geschäumtes und/oder durch Hitzeeinwirkung geblähtes in Formstücken herstellbares Isoliermaterial nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, g e k e n n z e i c h ne t dur c h die Verwendung von einem geblähten mineralischen Zuschlagstoff vermischt mit einem aus Wasser und Bentonit erzeugten Gel bildenden Schaum.
  11. 11. Isoliermaterial nach Anspruch 10, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h einen Zusatz von Verstärkungsfasern.
  12. 12. Isoliermaterial nach Anspruch 11, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h E-Glasfaser als Verstärkungsfaser.
  13. 13. Isoliermaterial nach den Ansprüchen 11, 12 oder 13 g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Zusatz von Benetzungsmittel.
  14. 14. Isoliermaterial nach Anspruch 13, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h einen Anteil von höchstens 2% Benetzungsmittel in der Mischung einschließlich des Wasseranteils.
  15. 15. Isoliermaterial nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 14, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Gewichtsanteil ohne Wasser von 1/2% bis 20% Verstärkungsfaser 40% bis 95,' geblähtem Zuschlagstoff 5% bis 40% Bentonit.
  16. 16. Isoliermaterial nach Anspruch 15, g e k e n n z e i c h -n e t d u r c h einen Gewichtsanteil ohne Wasser von 1% bis 5% Verstärkungsfaser 70% bis 85% geblähtem Zuschlagstoff 10% bis 30% Bentonit
  17. 17. Isoliermaterial nach Anspruch 15 oder 16, g e k e n n -z e i c h n e t d u r c h Bläh-Perlit als geblähtem Zuschlagstoff.
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DE1964796B2 (de) * 1968-12-27 1976-12-02 Cipin, Jozef; Cipin geb. Singer, Helena; Antwerpen; Pirobouw N.V., Schoten; (Belgien) Material zur herstellung von waerme- und schallisolierenden schichten

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