DE2708577C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus einem geschäumten Isoliermaterial mit geblähtem Zuschlagstoff, Verstärkungsfaser, Bindemittel und Wasser sowie ein gemäß diesem Verfahren hergestelltes Isoliermaterial.

Aus der DE-AS 19 64 796 ist ein Isoliermaterial aus geblähtem Zuschlagstoff, Verstärkungsfaser, Bindemittel und Wasser bekannt. Dieses Material wird nicht gebrannt, sondern mit einem bei Raumtemperatur an freier Luft aushärtenden Bindemittel versetzt. Beim Anmachen einer Mischung aus Perlit oder Vermiculit mit Gips oder Zement tritt eine beträchtliche Volumenverringerung bzw. Schwindung ein, die eine erhebliche Verschlechterung des Isolationsvermögens zur Folge hat. Dies soll bei dem bekannten Material durch die Zugabe eines Schaumbildners vermieden werden.

Aus der US-PS 36 89 611 ist ferner ein keramisches Isoliermaterial bekannt geworden, das als Blähton bezeichnet wird. Dieses Isoliermaterial wird dadurch gewonnen, daß der Ton bei einer solchen Temperatur gebrannt wird, das eine keramische Sinterbindung entsteht. Die Brenntemperatur hierbei liegt oberhalb 1000°C. Aufgrund der keramischen Sinterbindung tritt beim Brennen und anschließendem 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, daß 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, 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 900°C 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 zu Herstellung von Kalziumsilikat bedeutet dies eine sehr starke Vereinfachung, da bei der Herstellung von Kalziumsilikat sehr hohe Investitionskosten erforderlich sind, um die benötigten Dampferzeuger oder 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.

Vorzugweise liegt die Brenntemperatur des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Bereich 650°C bis 850°C, wobei der Bereich zwischen 680°C bis 720°C 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 chemische 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 so lange 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 Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 0,1 bis 0,2 w/m · K bei 500°C aufweist.

Das nach 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 mit einem Zusatz von höchstens 2% eines Benetzungsmittels.

Dieses erfindungsgemäße Isoliermaterial ist besonders gegenüber Kalziumsilikaten von Vorteil, da es nicht in hydratisierter 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 Streifigkeit zu geben, ist 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 µm und auf eine Länge von 10 bis 50 mm geschnitten verwendet wird. Die Art der Schlichte hat kaum Einfluß auf die Durchführung 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 700°C liegt. Auf diese Weise ist es möglich, ein glasfaserverstärktes Isoliermaterial herzustellen, das alle Vorteile eines glasfaserverstärkendes Materials aufweist.

Um die Schaumbildung beim Mischen zu erleichtern, wird dem Isoliermaterial während des Mischvorgangs ein Benetzungsmittel beigefügt. 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:

Octadecylamin-ethoxylat
Ethanol-ethoxylat
Nonylphenol-ethoxylat
Kokosnußöl-alkylolamid
Natrium-fettalkohol-ethoxylat-sulfat
Natrium-nonylphenol-exylat-sulfat
Natrium-alkylether-sulfat
Natrium-dodecylbenzol-sulfat
Natrium-alkylnaphthalin-sulfat
Natrium-lauryl-sulfat

Die Zusammensetzung der Mischung des Isoliermaterials vor der Erzeugung des gelbildenden Schaums ohne Wasser ist folgende:

0,5% 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 fest bis brüchig mit säulenartigen Nadeln.

Das Gefüge weist üblicherweise eine Zeilenstruktur auf. Die Härte auf der Mohs-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 750°C und 1200°C 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 und einer Teilchengröße unter 0,35 mm, das bei einer Höchsttemperatur zwischen 1000°C und 1200°C gebläht wird. Das geblähte Material sollte vorzugweise 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 Erdalkalimetallen. Die Struktur des Montmorillonit besteht aus zwei Grundbestandteilen, der Aluminium-Oktaeder-Schicht und der Silizium-Tetraeder-Schicht. Ein Elementarelement des Montmorillonits besteht daher aus zwei Silizium-Tetraeder- Schichten, zwischen denen eine Aluminium-Oktaeder-Schicht liegt. Die negative Ladung des Montmorillonitgitters 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 thixotrope Gele durch Adsorption an den Elementarschichten zu bilden wobei eine entsprechende Vergrößerung in Richtung der c-Achse eintritt. Das adsorbierte Wasser wird bei einer Erhitzung auf 100 bis 200°C wieder abgegeben, jedoch bleibt das Hydroxylkristallwasser im allgemeinen im Montmorillonit, bis der Ton auf 700 bis 800°C erhitzt wird, wobei allerdings einige weniger bekannte Bentonitformen ihr Kristallwasser bei Temperaturen in der Gegend von 600°C 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 I

Das für diese Mischung erforderliche Perlit wird aus einem Perlitgestein mit einer Teilchengröße unter 0,35 mm hergestellt, das auf eine Schüttgewicht von 30 bis 60 kg/m³ gebläht ist.

Das erforderliche Bentonit weist Natrium als wichtigstes austauschbares Kation auf. Ein für die vorliegende Erfindung brauchbares Bentonit hat folgende chemische Zusammensetzung:

SiO₂69,3% Al₂O₃12,2% Fe₂O₃ 3,1% TiO₂ 0,26% K₂O 0,42% Na₂O 3,1% MgO 2,7% CaO 2,6

Gewichtverlust beim Brand

(1000°C) 6,7%

Die erfolgreich bei Laborversuchen verwendetee Glasfaser besteht aus auf 13 mm Faserlänge geschnittene E-Glasfaser (60 end continous roving K filament). Bei der Erstellung von Chargen in großem Maßstab kann die Faserlänge vergrößert werden.

Das in diesem Beispiel verwendete Benetzungsmittel in Nonylphenol- ethoxylat.

Die Zusammensetzung in Gewichtsprozenten der Mischung ist folgende:

Wasser66,67% Perlit26,67% Bentonit 5,97% Glasfaser 0,67% Benetzungsmittel 0,02%

Beispiel II

Aufgrund 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 erfindungsgemäßen 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.

Wasser66,67% Perlit29,26% 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:

SiO₂62,0% Al₂O₃20,9% Fe₂O₃ 3,8% TiO₂ 0,15% K₂O 0,47% Na₂O 2,2% MgO 2,7% CaO 1,2%

Gewichtverlust beim Brennen

(1000°C) 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 Benetzungsmittel 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 Teilchengröße unter 1,68 mm Durchmesser 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, aufgrund 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:

Wasser66,67% Perlit25,00% 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 und III beschriebenen Mischungen wird in fünf Hauptschritten durchgeführt:

Schritt

Wiegen1 Mischen2 Gießen oder Pressen3 Trocknen4 Brennen5

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-Flügelmischer, Planetenrührwerke, Bandschneckenmischer und Padelrührer sein. Planetenrührwerke sind bevorzugt.

• a) Wasser und Benetzungsmittel werden in den Mischer eingebracht und der Mischvorgang begonnen.
• b) Bentonit wird hinzugefügt und das Mischen fortgesetzt, bis der Ton dispergiert ist.
• c) Etwa die Hälfte des Perlit wird hinzugefügt und der Mischvorgang fortgesetzt, 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 Verfahrensweise 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

Aufgrung des hohen Wasseranteils im Brei ist es vorzuziehen, das Gießen in porösen Formen vorzunehmen, um auf diese Weise eine möglichst große Oberfläche für 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 ist. 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 × 300 mm × 300 mm kann als durchgetrocknet nach 72 Stunden angesehen werden, wenn die Trocknung bei 80°C 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 Formköpers 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 ist.

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 720°C. 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 daß eine Beschädigung der Formstücke durch Thermoschock eintritt.

Falls die fertigen Formstücke Verwendung finden sollen, ohne das die die Biegefestigkeit 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 0,2%, gemessen über eine Musterabmessung von 300 mm.

Zeichnerische Darstellung des Verfahrensablaufs

Die Fig. 1 zeigt das Verfahren in seiner einfachsten Form. Die Grundstoffe sind beziffert, um anzuzeigen in welcher Reihenfolge sie in den Mischbehälter gegeben werden.

Die darüber gezeigte Fig. 2 entspricht im wesentlichen dem vorhergehenden Flußdiagramm, enthält jedoch die Verfeinerung eines abgetrennten Mischvorgangs 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 "geschäumte 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 "geschäumte Schaum"-Struktur zu erzeugen.

Physikalische Eigenschaften

Die physikalischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Isoliermaterials ändern sich entsprechend den verwendeten Rohmaterialien, der Zusammensetzung und dem Herstellungsverfahren. Indessen wurde für das gemäß dem Beispiel I hergestellte Isoliermaterial folgende Eigenschaften festgestellt:

Dichte225 kg/m₃ Bruchmodul320 kPa Druckfestigkeit280 kPa Wärmeleitfähigkeit0,13 w/m · K bei 500°C

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 500°C fallen. Anders als Kalziumsilikat weist das erfindungsgemäße Isoliermaterial eine sehr geringe Schrumpfung während des Gebrauchs auf. Längenänderungen bei Temperaturen bis 800°C sind praktisch vernachlässigbar klein. Bei 900°C jedoch tritt eine erhebliche Schrumpfung ein, so daß eine realistische höchste Temperatur, der das erfindungsgemäße Isoliermaterial ausgesetzt werden kann, bei 850°C 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 ist.

Claims (11)

1. Verfahren zum Herstellen von Formstücken aus einem geschäumten Isoliermaterial mit geblähtem Zuschlagstoff, Verstärkungsfaser, Bindemittel und Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Bentonit verwendet und mit den übrigen Bestandteilen zu einem gelbildenden Schaum verarbeitet, geformt, getrocknet und das getrocknete Schaumformstück bei einer Temperatur unterhalb von 900°C und unterhalb der Temperatur gebrannt wird, bei der ein keramisches Sintern eintritt, aber oberhalb der Temperatur, bei der das Kristallwasser des Bentonits freigesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke bei 650 bis 850°C gebrannt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formstücke bei 680 bis 720°C gebrannt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brenntemperatur unter der Erweichungstemperatur von E-Glasfaser liegt.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch mechanische Mittel unter Luftzufuhr ein Schaum gebildet wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der getrocknete Schaum so lange gebrannt wird, daß sich selbst das Innere der Schaumformteile wenigstens während 2 Stunden auf Brenntemperatur befindet.

7. Isoliermaterial aus geblähtem Zuschlagstoff, Verstärkungsfaser, Bindemittel und Wasser, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es als Bindemittel Bentonit sowie höchstens 2% eines Benetzungsmittel einschließlich des Wasseranteils enthält und als gelbildener Schaum bei einer Temperatur von 900°C und unterhalb der Temperatur gebrannt ist, bei der ein keramisches Sintern eintritt, aber oberhalb der Temperatur, bei der das Kristallwasser des Bentonits freigesetzt wird.

8. Isoliermaterial nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch E-Glasfaser als Verstärkungsfaser.

9. Isoliermaterial nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch einen Gewichtsanteil ohne Wasser von 0,5% bis 20%Verstärkungsfaser 40% bis 95%geblähtem Zuschlagstoff 5% bis 40%Bentonit

10. Isoliermaterial nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Gewichtsanteil ohne Wasser von  1% bis  5% Verstärkerfaser
70% bis 85% geblähtem Zuschlagstoff
10% bis 30% Bentonit

11. Isoliermaterial nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch Bläh-Perlit als geblähtem Zuschlagstoff.