DE2743168A1 - Geformtes, ausgehaertetes mineralisches erzeugnis und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

DR. ERICH NEUGEBAUER

PAT E N TA N WAL.T 8 MÜNCHEN 2β - POSTFACH 31 ZWEIBBÜCKENSTBASeE IO

(U KM mtl DBM DKUTSCHKN PATENTAMT)

8 MÜNCHEN

TELEFON (ORIl) 224337 Γ. 202501 TELEGRAMMADRESSE:

BAVARUPATEKT München

TELEX a-24477

26. September 1977 U-3845

Patent anmel doing

CONWED CORPORATION St. Paul, Minnesota 55164, U.S.A.

Geformtes, ausgehärtetes mineralisches Erzeugnis und Verfahren zu seiner Herstellung

80981 3/1030

0 1 / Ϊ 1 R O TELEGRAMMADRESSE:

DR. ERICH NEUGEBAUER _{β MÜNCHEN}

PATENTANWALT telefon (oeii) 224331 r. 2925βι

MÜNCHEN 2β - POSTFACH 31 0 1 / Ϊ 1 R O TELEGRAMMADRESSE:

ZWEIBBÜCKKN8TBAS6E IO £ / «♦ 4 I Q O °

(HEBEN DEM D K U T B C B E M PATENTAMT)

26. September 1977 1A-3845

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf ein platten- oder tafelförmiges Erzeugnis aus mineralischem Material sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Erzeugnisses, und sie betrifft insbesondere ein derartiges Erzeugnis, das ein Harzbindemittel und bis zu 95 Gew.% Perlitmaterial enthält. Ferner kann eine solche Tafel bis zu 25 Gew.% anderer Stoffe enthalten, z.B. mineralische Fasern, Zeitungspapier, Gips, Glasfasern und dergleichen.

Bei bekannten Naßverfahren zum Formen mineralischer tafelförmiger Erzeugnisse werden erhebliche Wassermengen zur Herstellung einer nassen Matte verwendet. Die Verwendung von Wasser ist für eine gute Mattenbildung, eine einwandfreie Hydration sowie zum Einbringen eines Stärkebindemittels erforderlich. Die Erzeugung nasser Matten ist bekannt, und zu diesem Zweck werden gewöhnlich Maschinen verwendet, die Langsiebpapiermaschinen ähneln. Die Verfahren, bei denen eine nasse Matte oder eine Aufschlämmung erzeugt wird, erfordern einen erheblichen Energieaufwand für die Entwässerung und Trocknung. Beispielsweise ist ein Verfahren zum Herstellen mineralischer Tafeln mittels einer Langsiebmaschine bekannt, zu dessen Durchführung zunächst eine Aufschlämmung hergestellt

809813/1030

UAKKKOKTtX: POSTSCHECKKONTO MÜNCHEN 15IV-BAYEHIbCHE BYPOTHEKEN- V. WECHSELBANK MÜNCHEN 4/B»«OO BANK MÜNCHEN 7O/1Z BOO · BAYEBISCHE VEKEINBBANK MÜNCHEN «β SIOO

wird, bei der die dispergierten festen Stoffe gewöhnlich weniger als 5 Gew.% der Aufschlämmung ausmachen» Zwar läuft ein erheblicher Teil des in der Aufschlämmung enthaltenen Wassers beim Bilden der nassen Matte ab, doch hat die nasse Matte gewöhnlich einen Wassergehalt von mindestens etwa 60 Gew.%, wenn sie in die Trockenpartie eintritt, und es werden erhebliche Energiemengen benötigt, um die das Bindemittel enthaltende nasse Matte zu trocknen, nachdem bereits Energie zum Entwässern der Aufschlämmung aufgewendet worden ist.

Ferner enthalten die bekannten mineralischen Tafeln gewöhnlich einen erheblichen Anteil an relativ teuren Fasererzeugnissen, z.B. mineralische Fasern, Glasfasern oder dergl. neben Zeitungspapier, um einen ausreichenden Zusammenhalt der Tafeln zu gewährleisten. Im allgemeinen wird bis jetzt angenommen, daß man bei normalen Verfahren zum Herstellen mineralischer Tafeln nicht mehr als etwa 50 Gew.% eines Füllstoffs, z.B. Perlit, verwenden soll. Zwar sind bereits mineralische Tafeln hergestellt worden, die bis zu 75 Gew.% Perlit enthalten, doch wenn Perlit zu mehr als 50 Gew.% vorhanden ist, besteht die Gefahr einer erheblichen Verschlechterung bestimmter Eigenschaften, z.B. der Festigkeit und des Geräuschdämpfungskoeffizienten, und außerdem geben die fertigen Tafeln erhebliche Staubmengen ab.

Durch die Erfindung ist nunmehr ein Erzeugnis aus mineralischem Material, insbesondere ein tafelförmiges Erzeugnis, geschaffen worden, das eine erhebliche Verbesserung gegenüber den bekannten mineralischen Tafeln der vorstehend geschilderten

809813/ 1030

Art darstellt, die mit Hilfe eines Naßverfahrens erzeugt werden. Das mineralische Erzeugnis nach der Erfindung enthält mindestens 75 Gew.% einer Kombination von Perlit mit einem Harzbindemittel für den Perlit. Gegebenenfalls kann man bis zu 25 Gew.% an anderen Stoffen, z.B. mineralische Fasern, Glasfasern, Zeitungspapier und dergl., verwenden, doch ist dies nicht unbedingt erforderlich. Die Beigabe solcher Stoffe kann in manchen Fällen bewirken, daß das fertige Erzeugnis verbesserte Eigenschaften aufweist. Der in dem minearlischen tafelförmigen Erzeugnis enthaltene Perlit wird gebrochen, während das Erzeugnis in seine endgültige Form gebrecht wird, jedoch bevor das Bindemittel erhärtet, wodurch sich eine erhebliche Steigerung der Festigkeit des fertigen Erzeugnisses erzielen läßt.

Bezüglich des Gehalts des erfindungsgemäßen Erzeugnisses an Perlit und Harzbindemittel ist zu bemerken, daß der Perlit 50 bis 95 Gew.% der gesamten Masse der Tafel ausmacht und daß das Harzbindemittel in einer Menge von 5 bis 50 Gew.% der gesamten Hasse der Tafel vorhanden ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung macht die Kombination aus Perlit und dem Harzbindemittel 95 Gew.X der Tafel aus. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsforra besteht die Tafel im wesentlichen ausschließlich aus der Kombination von Perlit mit dem Harzbindemittel, d.h. es sind nur kleinste Mengen anderer Stoffe vorhanden.

Im folgenden soll zunächst auf das Perlitmaterial eingegangen werden. Bekanntlich bezeichnet der Ausdruck "Perlit" in Ver-

809813/1030

bindung mit tafelförmigen Erzeugnissen das leichte Material, das man erhält, wenn man rohen Perlit erhitzt, bei dem es sich um ein natürlich vorkommendes kieselsäurehaltiges vulkanisches Glas handelt, das gebundenes Wasser enthält, welches beim Erhitzen auf eine hohe Temperatur zu einer erheblichen Ausdehnung der Teilchen führt, so daß die Teilchen ein Volumen annehmen, das um das 4- bis 20-fache größer ist als das ursprüngliche Volumen. Ferner unterscheidet man bei rohem Perlit gewöhnlich zwei verschiedene Arten, von denen die eine gewöhnlich als "lebendig" oder "aktiv" bezeichnet wird, v/ährend die andere als "tot" oder "inaktiv" bezeichnet wird. Die beiden Arten werden im Hinblick auf den Erweichungspunkt, den Wassergehalt, die Ausdehnungsfähigkeit und dergl. unterschieden, und diese Unterschiede, die zwar nicht genau definiert sind, bilden bei den betreffenden Industriezweigen die Beurteilungsgrundlage. Der expandierte Perlit, der normalerweise zur Herstellung mineralischer tafelförmiger Erzeugnisse verwendet wird, hat gewöhnlich ein mittleres Raumgewicht von weniger als 0,16. Dieser Wert wird im folgenden gelegentlich als der Ausgangswert der mittleren Raumdichte von Perlit bezeichnet. Aktive Perlite haben nach dem Expandieren gewöhnlich eine Raumdichte von etwa 0,032 bis etwa 0,064. Bei expandierten inaktiven Perliten liegt die Raumdichte gewöhnlich zwischen etwa 0,08 und etwa 0,16. Bekanntlich besteht der Unterschied zwischen aktivem und inaktivem Perlit jedoch nicht nur in der unterschiedlichen Dichte. Beispielsweise hat ein auf eine Dichte von 0,08 expandierter inaktiver Perlit ein erheblich zäheres Wandgefüge als ein

80981 3/ 1 030

auf eine Dichte von 0,064 expandierter aktiver Perlit, und der Unterschied wird erheblich größer als der Unterschied zwischen dem Wandgefüge eines Materials mit einer Dichte von 0,064 im Vergleich zu dem Wandgefüge eines Materials mit einer Dichte von 0,048, wenn in beiden Fällen aktiver Perlit verwendet wird.

Es wird angenommen, daß in einem späteren Zeitpunkt auch synthetischer Perlit oder andere ähnliche Materialien zur Verfügung stehen werden; die Erfindung ist auch bei solchen erst später zur Verfügung stehenden Materialien anwendbar, welche die gleichen Eigenschaften haben wie Perlit.

Bezüglich des gemäß der Erfindung zu verwendenden Bindemittels sei bemerkt, daß es sich hierbei um jedes beliebige Harzbindemittel handeln kann, das geeignet ist, Kräfte von einem Perlitteilchen auf ein anderes Perlitteilchen zu übertragen, so daß Belastungskräfte gleichmäßig verteilt werden können, jedoch ohne die Gefahr, daß sich Risse leicht ausbreiten, wie es bei einem homogenen und spröden Feststoff der Fall sein würde; in diesem Zusammenhang sei auf die Definition einer Harzmatrix verwiesen, die auf Seite 40 des Werks "Fibre Reinforced Materials Technology", Van Nostrand Reinhold, New Yorfc, 1972, gegeben ist. Als Beispiele für verwendbare Harzbindemittel seien thermoplastische Harze genannt, z.B. verschiedene Latexarten, Polyvinylacetat und Acrylharze sowie Duroplaste, z.B. Harnstoff-Formaldehyde, Epoxyharze, Melamine, Phenolharze und Polyester. Gemäß der Erfindung wird die Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd bei weitem bevorzugt. Der Grund

809813/1030

hierfür besteht darin, daß es sich gezeigt hat, daß man bei der Verwendung von Harnstoff-Formaldehydbindemitteln ein hervorragendes Erzeugnis selbst dann erhält, wenn der Perlitgehalt sehr hoch ist. Die unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd hergestellten tafelförmigen Erzeugnisse weisen hervorragende Festigkeitswerte auf, ferner gute Geräuschabsorptionseigenschaften, eine gute Wasserfestigkeit, eine hervorragende Brandsicherheit und eine annehmbare Abgabe von Staub. Die Verwendung von Harnstoff-Formaldehydharzen erweist sich deshalb als besonders zweckmäßig, weil sie sich relativ leicht dispergieren lassen, weil sie ziemlich billig sind, weil sie toxikologisch gefahrlos sind, weil sie unter normalen Gebrauchsbedingungen durch Feuchtigkeit nicht wesentlich geschädigt werden und weil sie eine hervorragende Brandsicherheit bieten« Wird als Bindemittelsystera ein Harnstoff-Formaldehydharz verwendet, ist es möglich, auch zusätzlich andere Stoffe zu verwenden, die als Bindemittel wirken, z.B. Stärke, Phenolharze, Epoxyharze oder dergl., solange die Mindestmenge an Perlit und Harzbindemittel beibehalten wird.

Wird ein Harnstoff-Formaldehydharz als Bindemittel verwendet, wird dem Materialgemisch für die Tafeln schätzungsweise ein Katalysator zugesetzt. Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß es zweckmäßig ist, Ammoniumdihydrogenphosphat in einer Menge von 0,01 bis 1 % zu verwenden, und daß man zusammen damit bis zu etwa 1% Phosphorsäure verwenden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Katalysatorsystem 0,01 bis 0,6% Ammoniumdihydrogenphosphat und bis zu 0,1% Phosphorsäure verwendet. Optimale Ergebnisse werden

809813/1030

erzielt, wenn etwa 0,4 Gew.% Ammoniumdihydrogenphosphat zusammen mit etwa 0,04 Gew.% Phosphorsäure verwendet wird.

Bei einem erfindungsgemäßen tafelförmigen mineralischen Erzeugnis aus Perlit und Harnstoff-Formaldehyd ist es ferner vorteilhaft, zusätzlich zu dem Katalysatorsystem ein Silankopplungsmittel zu verwenden. Es wurde festgestellt, daß die Verwendung von etwa 0,01 bis etwa 0,1% und vorzugsweise von etwa 0,02 bis etwa 0,04 Gew.% eines Silankopplungsmittels zu erheblich besseren physikalischen Eigenschaften des Erzeugnisses, insbesondere hinsichtlich der Festigkeit und der Wasserbeständigkeit, führt. Die Verwendung eines Silankopplungsmittels ermöglicht sogar die Verwendung erfindungsgemäßer Tafeln außerhalb von Gebäuden, während mineralische Tafeln bekannter Art, wie sie gewöhnlich bei Decken verwendet werden, im allgemeinen nur für Innenräume geeignet sind, und dies auch nur in Bereichen, in denen sie einer relativ geringen Feuchtigkeit ausgesetzt sind. Als Silankopplungsmittel wird gemäß der Erfindung vorzugsweise das Erzeugnis Z-6020 der Firma Dow Corning verwendet, bei dem es sich um ein Aminosilan handelt.

Wie erwähnt, kann die Menge des Harzbindemittels etwa 5 bis etwa 50 Gew.% des Gehalts an Perlit und Harzbindemittel ausmachen. Insbesondere dann, wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit gewonnen worden ist, kann die Menge des Bindemittels etwa 5 bis etwa 50% betragen, während sie bei einem aus einem inaktiven Perlit hergestellten expandierten Perlit etwa 5 bis etwa 40% betragen kann. In jedem Fall

80981 3/ 1 030

beträgt die bevorzugte Mindestmenge etwa 10% des Bindemittels, und der bevorzugte Höchstwert beträgt selbst bei einem aus einem aktiven Perlit gewonnenen expandierten Perlit etwa 40%; optimale Ergebnisse lassen sich mit einem Bindemittelgehalt von etwa 15 bis etwa 35% erzielen.

Wird als Harzbindemittel Harnstoff-Formaldehyd verwendet, und sollen Tafeln zum Verkleiden von Decken hergestellt werden, liegt der Anteil des Bindemittels ohne Rücksicht auf die Art des verwendeten expandierten Perlits vorzugsweise im Bereich von etwa 10 bis etwa 20%. Hierbei wird ein Ausgleich zwischen den Kosten und den physikalischen Eigenschaften erzielt. Zwar ergeben sich gewöhnlich bessere physikalische Eigenschaften, insbesondere ein höherer Bruchmodul, wenn man den Gehalt an Harnstoff-Formaldehyd erhöht, wobei sich gemäß Fig. 1 offenbar ein optimaler Wert von 35% ergibt, doch sind die höheren Kosten eines solchen Erzeugnisses mit höherem Bruchmodul gewöhnlich bei Deckenverkleidungstafeln nicht gerechtfertigt. Vergleicht man die Herstellungskosten mit der Festigkeit, ist es bei Deckentafeln zweckmäßig, vorzugsweise einen Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittelgehalt von etwa 15 bis 20% vorzusehen.

Bis jetzt wird es im allgemeinen für unzweckmäßig gehalten, außer einem schonenden Mischen des expandierten Perlits mit dem Bindemittel während einer kurzen Zeitspanne irgendwelche sonstigen Arbeitsschritte durchzuführen, da der expandierte Perlit ziemlich empfindlich ist und zum Brechen neigt, wenn er zu lange gemischt wird. Gewöhnlich wird Perlit höchstens

809813/1030

etv/a 3 min lang und auf ziemlich schonende V/eise gemischt.

Gemäß der Erfindung hat es sich gezeigt, daß sich eine Tafel der genannten Art mit besseren Eigenschaften, insbesondere mit einer höheren Festigkeit, herstellen läßt, wenn man die Zerkleinerung des Perlits während der Herstellung in einem bestimmten Zeitpunkt durchführt. Insbesondere wurde festgestellt, daß es unbedingt erforderlich ist, den Perlit zu zerkleinern, während das Erzeugnis in seine endgültige Form gebracht wird und bevor das Bindemittel erhärtet ist, wenn bessere Eigenschaften erzielt werden sollen.» Genauer gesagt, ist hiermit gemeint, daß dem fertigen Erzeugnis seine endgültige Form durch das Brechen des Perlits gegeben wird. Soll ein tafelförmiges Erzeugnis hergestellt werden, wird das Gemisch aus Perlit und dem Bindemittel in Form einer Bahn auf ein zum Formen dienendes Band gegossen. Hierbei hat das Material bereits die Form eines tafelförmigen Erzeugnisses, wie es hergestellt werden soll, doch wird seine Dicke notwendigerweise verringert, wenn dieses Erzeugnis einem Druck ausgesetzt wird, um den Perlit zu brechen, und nach der Beendigung des Brechvorgangs hat das Erzeugnis seine endgültige Form. Wenn als endgültige Form die Form einer einem Tablett ähnelnden Schale erwünscht ist, wird dem Erzeugnis seine endgültige Gestalt in der Form verliehen, nachdem seine Dicke durch den Brechvorgang in der Form zur Zerkleinerung des Perlits verringert worden ist.

Diese Unterscheidung wird gemacht, weil es unbedingt erforderlich ist, daß der Brechvorgang so durchgeführt wird, daß

80981 3/1030

das Erzeugnis hierdurch in seine endgültige Form gebracht wird. Bis jetzt wird das Brechen des Perlits vor dem Mischen im trockenen Zustand oder als Bestandteil der Aufschlämmung für unzweckmäßig gehalten, denn hierbei geht der Vorteil, den der expandierte Perlit als Füllstoff bietet, weitgehend verloren. Außerdem bietet dieses Vorgehen häufig keinerlei Vorteil; in manchen Fällen erweist sich ein vorheriges Brechen des Perlits als bei weitem nicht so vorteilhaft wie ein Brechvorgang, durch den das Erzeugnis in die endgültige Form gebracht wird. Jedoch selbst dann, wenn der Perlit während eines vorbereitenden Arbeitsschritts gebrochen worden ist, z.B. beim Mischen im trockenen Zustand, führt das erfindungsgemäße Verfahren immer noch zu einem Erzeugnis, das eine erheblich höhere Festigkeit besitzt.

Weiterhin ist es erforderlich, den Perlit zu brechen, bevor das Bindemittel erhärtet ist. Da gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als Harzbindemittel ein Duroplast, insbesondere ein Harnstoff-Formaldehydharz, verwendet wird, muß der Perlit gebrochen werden, bevor das Bindemittel endgültig ausgehärtet ist. Entsprechendes gilt auch für andere Bindemittel. Wird dagegen ein thermoplastisches Bindemittel verwendet, z.B. ein Polyvinylacetat, das sich mittels Wärme reaktivieren läßt, ist es möglich, das Bindemittel erhärten zu lassen, ohne daß der Perlit gebrochen wird, woraufhin das Erzeugnis erhitzt wird, um das Bindemittel zu reaktivieren; hierauf wird der Perlit gebrochen, und danach kann das Bindemittel erneut erhärten. Ein solches Verfahren könnte sich als

809813/1030

vorteilhaft erweisen, wenn es erwünscht ist, zunächst eine große Anzahl von vorgeformten Erzeugnissen mit der endgültigen Form in einem Arbeitsgang herzustellen und danach das Bindemittel zu reaktivieren und den Perlit zu brechen.

Gemäß der Erfindung wird die Raumdichte des Perlits während des Brechvorgangs um einen Faktor verringert, der sich nach der Art des Perlits und der Menge des in dem Erzeugnis enthaltenen Harzes richtet. Das Brechen des Perlits hat den Zweck, die physikalischen Eigenschaften des fertigen Erzeugnisses zu verbessern und insbesondere den Bruchmodul zu erhöhen. Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn der Prozentsatz des Bindemittels niedriger ist, eine stärkere Zerkleinerung des Perlits erforderlich ist, wenn eine ausreichende Zunahme des Bruchmoduls erreicht werden soll. Gemäß der Erfindung kann man den Mindestbrechfaktor mit Hilfe der nachstehenden Gleichungen annähernd bestimmen:

y = 6,5 - 0,26 χ (1)

y = 3,1 - 0,035 χ (2)

y = 2,3 - 0,03 χ (3)

Hierin bezeichnet χ den gev.'ichtsprozentualen Anteil des Bindemittels bei dem Perlit-Bindemittel-Gemisch und y den Brechfaktor.

In allen drei Fällen werden die Y/erte für y auf das nächste Zehntel abgerundet, wenn der Mindestwert des Brechfaktors annähernd ermittelt werden soll.

Die Gleichung (1) wird angewendet, wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit gewonnen worden ist und das

809813/1030

Gemisch etwa 5 bis 15% des Bindemittels enthält.

Die Gleichung (2) wird benutzt, wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit hergestellt worden ist und das Gemisch etwa 15 bis 50% des Bindemittels enthält.

Die Gleichung (3) wird benutzt, wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist und das Gemisch etwa 5 bis 40% des Bindemittels enthält.

In jedem Fall v/ird der Ausgangswert der mittleren Raumdichte des Perlite auf die nächste ganze Zahl abgerundet, wenn die anzuwendende Gleichung bestimmt werden soll.

Die Anwendung der vorstehenden Gleichungen läßt sich auch wie folgt ausdrücken:

Wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit gewonnen worden ist, gilt folgendes:

1) y - 6,5 - 0,26 x, wobei χ zwischen etwa 5 und 15 liegt;

2) y = 3,1 - 0,035 x, wobei χ zwischen etwa 15 und 50 liegt. Wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist, gilt folgendes:

3) y = 2,3 - 0,03 x, wobei χ zwischen etwa 5 und 40 liegt. In jeder drei Gleichungen bezeichnet y den Brechfaktor und χ den gewichtsprozentualen Gehalt des Perlit-Bindemittelgemisches an dem Bindemittel.

Beträgt der Bindemittelgehalt 20 Gew.%, und ist der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden, ist somit ein Mindestbrechfaktor von etwa 1,7 erforderlich;

809813/1030

hat das Gemisch einen Bindemittelgehalt von 10 Gew.«, und ist der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit hergestellt worden, ist ein Brechfaktor von mindestens etwa 4 erforderlich. Bei den genannten Brechfaktoren handelt es sich um Mindestwerte; jedoch lassen sich erhebliche Vorteile erzielen, wenn sogar noch höhere Brechwerte angewendet werden, wie es aus den weiter unten behandelten Beispielen ersichtlich ist. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung hat der Brechfaktor mindestens den Wert 3, wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit gewonnen worden ist, und zwar ohne Rücksicht auf den prozentualen Anteil des Bindemittels, und wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist, hat der Brechfaktor mindestens den Wert 2,5. Es ist sogar vorzuziehen, ohne Rücksicht auf die Art des Perlits und des Bindemittelgehalts mit einem Mindestwert des Brechfaktors von 4 zu arbeiten. Bei Brechfaktoren zwischen 5 und 10 lassen sich hervorragende Ergebnisse erzielen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Einflusses des prozentualen Bindemittelgehalts auf die Festigkeit;

Fig. 2 in einer graphischen Darstellung die theoretischen Wert der Raumdichte von verdichteten Gemischen aus ungebrochenem Perlit und Harnstoff-Formaldehyd;

809813/1030

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens; und

Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Einflusses des Wassergehalts auf die Festigkeit.

Um den Brechfaktor des Perlits zu ermitteln, wird die gemessene Dichte des fertigen Erzeugnisses mit der theoretischen Dichte verglichen. Hieraus ergibt sich eine Angabe über die Verringerung des Schüttvolumens des Perlits, woraus der Brechfaktor ersichtlich ist. In Fig. 2 ist ein Verfahren zum Ermitteln des Brechfaktors graphisch dargestellt.

In Fig. 2 ist die theoretische Dichte des Geraisches aus Perlit und Bindemittel über dem gewichtsprozentualen Bindemittelgehalt aufgetragen. Die theoretische Dichte wurde auf der Basis des Gesetzes über Gemische berechnet. Gemäß diesem Gesetz werden sämtliche Bestandteile im größtmöglichen Ausmaß verdichtet, um Zwischenräume zwischen benachbarten Bestandteilen zu beseitigen, ohne daß jedoch irgendwelche Bestandteile komprimiert oder gebrochen werden. Im vorliegenden Fall wurde ein Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel verwendet. Jedem Fachmann dürfte es möglich sein, weitere Kurven hinzuzufügen, die für andere Werte der Dichte von Perlit gelten, sowie weitere Kurven für andere Bindemittel aufzustellen.

Betrachtet man ein zusammengesetztes Material, das 40^ Harnstoff-Formaldehyd und 60% Perlit enthält, wobei der Anfangsmittelwert der Raumdichte etwa 0,096 beträgt, würde die theoretische Dichte den Wert 0,16 haben, wenn man in Fig. 2 den

809813/1030

Vert am Anfang der Kurve für 0,096 abliest, wo der Bindemittelgehalt den Wert Null hat. Nunmehr sei angenommen, daß ein Erzeugnis aus 40% Harnstoff-Formaldehyd und 60% Perlit mit einem Raumgewicht von 0,096 hergestellt und in der erfindungsgemäßen V.'eise gebrochen wird. Ferner sei angenommen, daß die Raümdichte des fertigen Erzeugnisses nach dem Brechen und dem Erhärten des Bindemittels etwa 0,64 beträgt. Da sich das Harnstoff-Formaldehydharz nicht in einem bemerkbaren Ausmaß verdichten läßt, ist aus Fig. 2 ersichtlich, daß die scheinbare Dichte des Perlits etwa 0,384 beträgt, wenn man diesen Wert wiederum bei dem Bindemittelgehalt Null an der Kurve abliest, für v/elche die Koordinaten 40% Harnstoff-Formaldehyd und eine Raumdichte von etwa 0,64 gelten. Somit ist ein Perlit mit einer Raumdichte von 0,096, dessen scheinbare Dichte 0,384 beträgt, entsprechend dem Brechfaktor 4 gebrochen worden.

Das Ausmaß der Schwierigkeit, mit der sich ein bestimmter expandierter Perlit brechen läßt, richtet sich nach der Art des Ausgangsmaterials sowie dem Anfangsv/ert der mittleren Raumdichte. Im allgemeinen lassen sich die aus aktiven Perliten hergestellten expandierten Perlite erheblich leichter brechen als die aus inaktiven Perliten hergestellten. Zwar ist bei einem aus einem inaktiven Perlit hergestellten expandierten Perlit eine Verringerung des Schüttvolumens möglich, doch wird vorzugsweise ein expandierter Perlit aus aktivem Perlit verwendet, bei dem der Anfangswert der Schüttdichte vor dem Brechen zwischen etwa 0,032 und etwa 0,064 und vorzugsweise bei etwa 0,048 liegt, denn ein solcher Perlit läßt

809813/1030

sich erheblich leichter brechen, und er liefert ein tafelförmiges Erzeugnis, das in jeder Beziehung ebenso gut ist wie ein Erzeugnis, bei dem der Perlit anfänglich eine höhere mittlere Schüttdichte aufwies, oder sogar noch besser. Bei einem Perlitmaterial mit einer Dichte von etwa 0,048 ist es möglich, das Schüttvolumen bei einem Gemiscn aus Perlit mit Harnstoff-Formaldehyd auf ein Fünftel zu verringern, wenn man

ο
nur einen Druck von etwa 4 kg/cm" aufbringt.

Zum Formen einer erfindungsgemäßen Tafel unter Benutzung der Vorrichtung nach Fig. 3 werden die trockenen Stoffe zunächst gemischt. Bei diesen trockenen Stoffen handelt es sich um Perlit sowie andere Stoffe, z.B. mineralische Fasern, Glasfasern, Zeitungspapier, Gips, Kieselerde und dergleichen. Danach wird gemä. Fig. 3 das Bindemittel in dem trockenen Gemisch mit Hilfe eines Mischers 10 dispergiert. Es ist gewöhnlich zweckmäßig, ein Trägermaterial, z.B. V.'asser, zu verwenden, um das Bindemittel in dem trockenen Gemisch zu dispergieren. Hierzu sei bemerkt, daß die verwendete V'asscrmenge im Vergleich zu der bei den bekannten Naßverfahren benötigten Vi'assermenge relativ klein sein kann. Genauer gesagt, kann man die verwendete 1,'assermenge auf bis zu 20 Gew. ^ des gesamten Gemisches oder sogar einen noch niedrigeren V.'ert verringern. V.'ird eine so kleine Vassermenge verv/endet, benötigt man für die Trocknung erheblich weniger Energie als bei den Verfahren zum Herstellen nasser Matten, bei denen zwar ein erheblicher Teil des V/asser durch natürliches Ablaufen, Absaugen und Pressen beseitigt wird, die jedoch beim Eintreten in den Trockenofen gewöhnlich immer noch 60 Gew.% V.'asser oder mehr enthalten.

809813/1030

Bei bestimmten in Wasser dispergierbaren Bindemitteln v.ie Harnstoff-Formaldehyd hat es sich jedoch gezeigt, daß bis zu einem bestimmten Punkt größere Wassermengen zu höheren Festigkeitswerten führen können. Dies wird durch die graphische Darstellung in Fig. 4 veranschaulicht, wo der Bruchmodul über den· gewichtsprozentualen Wassergehalt aufgetragen ist, und zwar für Gemisch aus Perlit mit einer Dichte von etwa 0,048 und Harnstoff-Formaldehyd bei einer konstanten endgültigen Dichte von etwa 0,256. Gemäß Fig. 4 hat eine Masse aus 10 Gew.% Harnstoff-Formaldehyd und 90 Gew./U Perlit bei 35% Wasser einen erheblich höheren Bruchmodul als bei einem Wassergehalt von 25%. Jedoch führt eine Erhöhung des Wassergehalts über 35% hinaus nicht zu einer weiteren Steigerung der Festigkeit. In der Praxis könnte sich eine solche Steigerung sogar als schädlich erweisen, denn sie könnte infolge eines zu hohen Dampfdrucks während der Trocknung und Aushärtung zum Abblättern der geformten Tafeln führen. Ferner zeigt Fig. 4, daß das Erzeugnis mit 20% Harnstoff-Formaldehyd eine höhere Festigkeit erreicht, bis der Wassergehalt etwa 50% beträgt, und daß sich danach nur noch ein geringer zusätzlicher Vorteil erzielen läßt. Bei einem noch höheren Gehalt des Harnstoff-Formaldehyds von 35% bzw. 50% nimmt die Festigkeit des Erzeugnisses auch oberhalb eines Wassergehalts von 50% weiter zu.

Zwar lassen sich bei einem höheren Wassergehalt höhere Festigkeitswerte erzielen, doch muß man einen Abgleich zwischen dem Energieverbrauch und der Festigkeit anstreben, und ferner

8098 13/1 030

It

ist die Gefahr eines Abblätterns während der Trocknung und Aushärtung zu berücksichtigen. Im Hinblick hierauf wird es gemäß der Erfindung bevorzugt, ohne Rücksicht auf den Gehalt an Harnstoff-Formaldehyd mit einem Vassergehalt von etwa 20% bis 40% zu arbeiten, wobei der Vassergehalt insbesondere zwischen etwa 25% und 35% liegt.

Nach der Herstellung des Gemisches aus Perlit und Harzbindemittel wird das Gemisch in die endgültige Form gebracht, woraufhin das Bindemittel erhärten kann. Sollen flache Tafeln hergestellt werden, ist es zweckmäßig, gemäß Fig. 3 das Gemisch 11 mittels einer Abgabekammer 12, die durch einen Vorratsbehälter 14 gespeist wird, auf ein endloses Band 15 zu gießen und es dann mit Hilfe eines endlosen Bandes 16 einer Vorverdichtung zu unterziehen; das endlose Band 16 ist zweckmäßig als Sieb ausgebildet, und es läuft über Rollen 18. Danach wird die Materialbahn mit Hilfe einer Schneideinrichtung 20 so zugeschnitten, daß die einzelnen Stücke in eine Presse 22 passen. Die zugeschnittene Tafel wird dann in der Presse derart gebrochen, daß man ein Erzeugnis erhält, dessen Dicke zwischen etwa 3 und etwa 50 mm und vorzugsweise zwischen etwa 4,8 und etwa 19 mm liegt. Das fertige Erzeugnis vird gewöhnlich eine Dichte von etwa 0,128 bis etwa 1,28 haben, vorzugsweise jedoch eine Dichte von etwa 0,16 bis etwa 0,8 und insbesondere eine Dichte von etwa 0,24 bis et\^a 0,72. Gegebenenfalls kann die Tafel gemäß Fig. 3 mit Hilfe einer entsprechenden Einrichtung 24 beschnitten werden. In jedem Fall wird die Tafel dann ausgehärtet, und zwar zweckmäßig in einer Trockeneinrichtung 26 mit einem einzigen durchlaufenden Förderband.

809813/1030

2$

Je nach dem verwendeten Bindemittel ist es gegebenenfalls möglich, ohne eine besondere Trocknung auszukommen.

Zwar werden gemäß der Erfindung vorzugsweise Erzeugnisse in Form ebener Tafeln oder Platten hergestellt, doch ist es auch möglich, Formteile anderer Art herzustellen. Für die Herstellung erfindungsgemäßer Formteile stehen mehrere verschiedene Verfahren zur Verfügung. Beispielsweise ist es möglich, die Masse in die untere Hälfte einer Form einzubringen, dann die obere Formhälfte aufzusetzen, das Material zu komprimieren, um den Perlit zu brechen und seine Raumdichte zu verringern, und dann das Bindemittel auszuhärten, während sich das geformte Erzeugnis noch in der Form befindet. Alternativ kann man das gebrochene geformte Erzeugnis aus der Form entnehmen, und zwar erforderlichenfalls nach einer teilweisen Aushärtung in der Form, es auf einer Unterstützung anordnen und dann das Bindemittel erhärten lassen. Bei einem anderen Verfahren ist es möglich, das gebrochene geformte Erzeugnis der Form zu entnehmen, das Erzeugnis ohne Verwendung einer Unterstützung auf einem Sieb anzuordnen und dann das Bindemittel aushärten zu lassen. Natürlich richtet sich die Wahl des anzuwendenden Verfahrens weitgehend nach der Konsistenz der zu formenden Masse, der Gestalt des Erzeugnisses, der Verweilzeit in der Form und ähnlichen Faktoren.

Formen können natürlich auch benutzt werden, wenn ein tafelförmiges Erzeugnis hergestellt werden soll. Soll z.B. eine Tafel hergestellt werden, deren Ränder nach dem Einbau der Tafel sichtbar sind, und wird eine solche Tafel mit Hilfe

809813/1030

einer Presse hergestellt, kann der obere Teil des Presse mit einer Form versehen sein, die einem Negativ der fertigen Tafel entspricht und dazu dient, die Tafel während des Brechens des Perlits mit den gewünschten Schaukanten zu versehen. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, z.B. die Einrichtung 24 nach Fig. 3 zum Zurichten der Kanten zu benutzen. Da eine solche Schaukante dünner ist als die übrigen Teile der Tafel, ist zur Erzeugung der dünneren Ränder eine höhere Verdichtung erforderlich, und daher wird der Perlit im Bereich der Ränder in einem höheren Ausmaß gebrochen, so daß sich die Festigkeit entsprechend erhöht. Hierin besteht ein wichtiger Vorteil, denn gerade an den Rändern der Tafeln muß die höchste Festigkeit vorhanden sein.

Geformte Erzeugnisse können natürlich jede gewünschte Dicke oder Wandstärke erhalten. Das erfindungsgemäß erforderliche Ausmaß des Brechens des Perlits gilt sowohl für Tafeln als auch für andere Formteile, und daher haben solche Formteile im allgemeinen die gleiche Dichte wie tafelförmige Erzeugnisse,

Beim Formen des Ej ^.^ugnisses ist es ferner möglich, während des Brechvorgangs Oberflächenmuster einzuprägen; dies gilt sowohl für tafelförmige Erzeugnisse als auch für Formteile. Der obere Teil der Form oder die obere Platte 28 der Presse 22 nach Fig. 3 wird mit einem Negativ des einzuprägenden Musters versehen, das während des PreßVorgangs auf dem Erzeugnis abgebildet wird. Es hat sich gezeigt, daß ein solches Muster selbst dann auf hervorragende V/eise wiedergegeben wird, wenn das Erzeugnis dem Druck nur während einer sehr

809813/1030

kurzen Zeit ausgesetzt wird. Insbesondere wurde festgestellt, daß die erfindungsgemäßen Erzeugnisse nur eine sehr geringe elastische Nachwirkung zeigen, so daß es nicht erforderlich ist, das Erzeugnis während des gesamten Aushärtungsvorgangs einem Druck auszusetzen. Vielmehr hat es sich gezeigt, daß bei tafelförmi jen Erzeugnissen eine Preßzeit von weniger als 1 see ausreicht, um eine gute Wiedergabe des Oberflächenmusters zu gewährleisten.

Ohne Rücksicht darauf, ob es sich um eine Tafel oder ein Formteil handelt, ist es natürlich erforderlich, das Bindemittel auszuhärten, nachdem der Perlit gebrochen worden ist. Das Aushärtungsverfahren richtet sich nach dem verwendeten Bindemittel. Während bei manchen Bindemitteln Wärme erforderlich ist, können andere Bindemittel bei Raumtemperatur ausgehärtet werden. Wird als Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehydharz verwendet, erfolgt die Aushärtung vorzugsweise durch eine Erhitzung auf eine Temperatur zwischen etv/a 170 und etwa 205 C, und zwar auf die Dauer von etwa 30 bis 40 min. Es sei bemerkt, daß es sich bei diesen Temperatur- und Zeitangaben durchaus nicht um kritische Werte handelt und daß es nur erforderlich ist, eine solche Temperatur und eine solche Einwirkungszeit zu wählen, daß eine Trocknung des Erzeugnisses und eine Aushärtung des Bindemittels in einem solchen Ausmaß erfolgt, daß sich ein ausreichender Zusammenhalt des Erzeugnisses ergibt und man ein selbsttragendes Erzeugnis erhält. Natürlich wirken sich der Grad der Trockenheit und das Ausmaß der Aushärtung auf unterschiedliche Weise auf den Zusammenhalt des

809813/1030

Erzeugnisses aus. Wird als Bindemittel Harnstoff-Formaldehyd verwendet, genügt eine Verringerung des Wassergehalts auf unter 10% und eine Aushärtung auf mindestens zwei Drittel des theoretischen Endwertes, um das Erzeugnis selbsttragend zu machen. Bei dem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung wird der Feuchtigkeitsgehalt bis unter 5% gesenkt, und das Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel wird bei den genannten Temperaturen im wesentlichen vollständig ausgehärtet.

Die erfindungsgemäß unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd hergestellten mineralischen Tafeln lassen sich leicht und sauber sägen oder fräsen. Zu den weiteren vorteilhaften Eigenschaften der Erzeugnisse gehören eine ausreichende Brandsicherheit, eine gute Wasserbeständigkeit, gute Geräuschdämpfungseigenschaften, eine hervorragende Maßstabilität auch bei hoher Feuchtigkeit, eine natürliche bakterizide Wirkung, eine hohe Stoßfestigkeit und eine hohe Kohäsionsfestigkeit.

Bei den unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehyd hergestellten erfindungsgemäßen Erzeugnissen beträgt der geschätzte Geräuschdämpfungskoeffizient mindestens 20, und er liegt in vielen Fällen über 30. Es wurden Werte bis zu 50 erzielt, und es wird angenommen, daß sogar noch höhere Werte erreichbar sind. Auf dem Gebiet der Herstellung von Tafeln aus mineralischem Material ist es bekannt, daß der geschätzte Geräuschdämpfungskoeffizient weitgehend von mehreren Faktoren abhängt, z.B. von den Herstellungsbedingungen, von der Oberflächenbehandlung, vom Vorhandensein oder Nichtvorhandensein akustischer Öffnungen und dergl., und es wurde festgestellt,

809813/1030

daß sich die gleichen Faktoren auch auf den geschätzten Geräuschdänpfungskoeffizienten der erfindungsgemäßen Erzeugnisse auswirken.

Bei den hier behandelten Erzeugnissen wird die Festigkeit gewöhnlich anhand des Bruchmoduls beurteilt. Die erfindungsgemäßen Tafeln weisen einen ziemlich guten Bruchmodul auf. Wird als Bindemittel ein Harnstoff-Formaldehydharz verwendet, bleibt ein guter Wert des Bruchmoduls selbst bei hoher Feuchtigkeit und sogar nach einem vollständigen Eintauchen in Vasser erhalten. Um die Festigkeit zu erhöhen, kann man eine oder beide Flachseiten des fertigen Erzeugnisses durch Aufkleben eines Flachmaterials verstärken. Hierzu sind Materialien geeignet, zu denen Papier, Textilmaterial, Hetallfolien, gewebte Glasfasermatten, Hoch- und Hiederdrucklaminate und dergl. gehören.

Es wurden mehrere Versuche durchgeführt, um die verschiedenen Merkmale der Erfindung erkennbar zu machen. Soweit keine anderen Angaben gemacht verden, wurden die Versuche jeveils unter den gleichen nachstehend genannten Bedingungen durchgeführt. Die trockenen Materialien, d.h. der Perlit sowie Zeitungspapier, Glasfasern, Glimmer usw., vurden im trockenen Zustand gemischt, woraufhin eine wäßrige Lösung eines Harnstoff-Formaldehydharzes zusammen mit einem Katalysator dem trockenen Gemisch beigefügt und damit gemischt wurde. Der Perlit hatte eine mittlere Anfangsraumdichte von etwa 0,048 und wurde aus einem aktiven Perlit hergestellt. In Fällen, in denen eine mittlere Anfangsdichte des Perlits von etwa

809813/1030

0,08 bis 0,11 angegeben ist, wurde der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit gewonnen. Die verwendete V/assermenge betrug etwa 35 ml auf 100 g des festen Materials, und als Katalysatoren wurden 0,04'j Phosphorsäure und 0,4% Ammoniumdihydrogenphosphat verwendet. Bei dem verwendeten Harnstoff-Formaldehydharz betrug das Verhältnis ZAv-ischen Formaldehyd und Harnstoff 1,2. Dieses Material wird von der Firma Reichold Chemicals unter den Handelsbezeichnungen "Foramine 21-082" bzw. "Foramine 21-042" auf den Markt gebracht; hierbei handelt es sich um zwei einander sehr ähnliche Erzeugnisse. Hierauf wurde das Gemisch in die Form einer Tafel gebracht, gebrochen, um die Raumdichte des Perlits mindestens auf ein Drittel zu verringern, und dann etwa 35 min lang bei einer Temperatur von etwa 182 bis 193°C getrocknet und ausgehärtet. Die fertigen Tafeln, deren Dicke etwa 12,5 mm betrug, wurden bezüglich verschiedener Eigenschaften geprüft. Der Bruchmodul der Tafeln ist in kg/cm angegeben. Hierbei handelt es sich um Prüfungen bekannter Art. In bestimmten Fällen wurde die Härte mit Hilfe eines speziellen Verfahrens gemessen, bei dem die unterschiedliche Eindringtiefe einer Stahlkugel mit einem Durchmesser von etwa 51 mm gegenüber der zu prüfenden Tafel ermittelt wird; hierbei wir'd zuerst

2 10 see lang ein Druck von etwa 1 kg/cm und danach 15 see

2
lang ein Druck von etwa 4 kg/cm zur l/irkung gebracht.

Beispiel 1

Eine mineralische Faserplatte bekannter Art, die von der Conwed Corporation, St. Paul, Minnesota, bezogen wurde, wurde bezüglich verschiedener Eigenschaften untersucht. Die Platte

80981 3/1030

oder Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,272, einen Bruchmodul von etwa 14,4 und eine Härte entsprechend einer Eindringtiefe von etwa 2,3 mm bei der vorstehend beschriebenen Härteprüfung. Die Tafel war mit Hilfe eines Naßverfahrens auf einer Langsiebmaschine aus einer wäßrigen Aufschlämmung mit einem Feststoffgehalt von weniger als 5% hergestellt worden. Das feste Material in der Aufschlämmung enthielt etwa 55% mineralische Fasern, 15% eines Stärkebindemittels, 15% sekundäre Fasern und 15% eines Perlits mit einer mittleren anfänglichen Raumdichte von etwa 0,128.

Beispiel 2

Gemäß der Erfindung wurde eine Tafel hergestellt, bei der die festen Stoffe zu 70 Gew.% aus Perlit, zu 15 Gew.% aus Cellulosefasern (Zeitungspapier) und zu 15 Gew.% aus Harnstoff-Formaldehydharz bestanden. Die fertige ausgehärtete Tafel wurde geprüft und zeigte eine Dichte von etwa 0,275,

2 einen Bruchmodul von etwa 14 kg/cm und einen Härtewert von etwa 0,75 mm.

Beispiel 3

In diesem Fall setzte sich das Materialgemisch zu 75% aus Perlit, zu 10% aus Cellulosefasern und zu 15% aus dem Harnstoff-Formaldehydharz zusammen. Nach dem Aushärten besaß die Tafel eine Dichte von etwa 0,278, einen Bruchmodul von etwa

2
17,9 kg/cm und einen Härtewert von etwa 0,76 mm.

Beispiel 4

Der Gehalt an Cellulosefasern wurde erneut herabgesetzt, so daß das Materialgemisch in diesem Fall 80% Perlit, 5% Cellu-

80 98 13/1030

losefasern und 15% Harnstoff-Formaldehydharz enthielt. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,278, einen Bruchmodul von etwa 18,6 kg/cm und einen Härtewert von etv/a 0,76 mm.

Beispiel 5

In diesem Fall wurden keine Cellulosefasern verwendet, und das Haterialgeraisch enthielt 85% Perlit und 15% Harnstoff-Formaldehydharz. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von

ο etwa 0,269, einen Bruchmodul von etwa 19 kg/cm und einen Härtewert von etwa 0,5 mm. Diese Tafel wurde außerdem nach den Vorschriften des Underwriters Laboratory geprüft und dem Flammentest UL-94 bei senkrechter Anordnung unterzogen, wobei sie den Anforderungen mit der Bezeichnung SE-O entsprach.

Kommentar

Aus den vorstehend beschriebenen Beispielen ist ersichtlich, daß die Beigabe von Cellulosefasern, z.B. von Zeitungspapier, nicht zu einer vorteilhaften Wirkung bezüglich der Eigenschaften des erfindungsgemäßen Erzeugnisses führt, und daß diejenigen Erzeugnisse den höchsten Bruchmodul haben, bei denen ein geringerer Gehalt an Zeitungspapier vorhanden ist.

Beispiel 6

In diesem Fall enthielt das Materialgemisch 65% Perlit, 15% Harnstoff-Formaldehydharz und 20% Glasfasern mit einer mittleren Länge von etwa 6,5 mm. Solche Glasfasern werden gewöhnlich bei Kunststoffen zur Verstärkung verwendet. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,272 und einen Bruchmodul

2
von etwa 15 kg/cm .

80981 3/1030

Beispiel 7

Es wurde erneut gemäß dem Beispiel 6 vorgegangen, jedoch wurden die Glasfasern durch Glimmer ersetzt, und ein Silankopplungsmittel (Z-6020) wurde in einer Menge von 0,04% beigefügt. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,27

2 und einen Bruchmodul von etwa 13 kg/cm .

Kommentar

Vergleicht man die Ergebnisse der Beispiele 6 und 7 mit denen des Beispiels 5, ist ersichtlich, daß bei den erfindungsgemäßen Erzeugnissen die gebräuchlichen, zur Verstärkung dienenden Füllstoffe selbst dann nicht zu einer Steigerung des Bruchmoduls führen, wenn sie in relativ großen Mengen verwendet werden.

Beispiel 8

Die hergestellte Tafel enthielt 85% Perlit, 10% Cellulosefasern und 5% Harnstoff-Formaldehydharz. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,277 und einen Bruchmodul von etwa 4,9 kg/cm .

Beispiel 9

In diesem Fall enthielt das Material der Tafel 70% Perlit, 10% Cellulosefasern und 20% Harnstoff-Formaldehydharz. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,28 und einen Bruch-

2
modul von etwa 21 kg/cm .

Beispiel 10

Das Materialgemisch für die Tafel enthielt 91% Perlit und 9% Harnstoff-Formaldehydharz. Die fertige Tafel hatte eine

809813/1030

Dichte von etwa 0,25 und einen Bruchmodul von etwa 9,6 kg/cm ,

Beispiel 11

Das Beispiel 30 wurde wiederholt, jedoch wurde die Menge des Harnstoff-Formaldehydharzes verdoppelt, so daß das Materialgemisch 18% Harnstoff-Formaldehydharz und 82% Perlit enthielt.

Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,256 und einen

2
Buchmodul von etwa 19 kg/cm .

Beispiel 12

Das Beispiel 10 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall die Menge des Harnstoff-Formaldehydharzes annähernd vervierfacht, so daß das Materialgemisch zu 35% aus Harnstoff-Formaldehyd und zu 65% aus Perlit bestand. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,253 und einen Bruchmodul von etwa 22 kg/cm².

Beispiel 13

Das Beispiel 10 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall der Anteil des Harnstoff-Formaldehydharzes auf 50% erhöht, so daß der Perlit nur noch 50% ausmachte. Das fertige Erzeugnis hatte eine Dichte von etwa 0,256 und einen Bruchmodul von etwa 20 kg/cm².

Kommentar

Die Beispiele 8 bis 13 zeigen, daß der Bruchmodul des Erzeugnisses in einem erheblichen Ausmaß durch die in dem Stoffsystem enthaltene Menge an Harnstoff-Formaldehydharz beeinflußt wird. Zwar kann man Harzmengen bis herab zu 5% Harnstoff-Formaldehydharz verwenden, doch nehmen die Werte des

80981 3/ 1 030

Bruchmoduls in einem erheblichen Ausmaß zu, wenn man den Prozentsatz an Harnstoff-Formaldehyd steigert. Gemäß Fig. 1 beginnt jedoch der Bruchmodul zurückzugehen, sobald der Anteil des Harnstoff-Formaldehyds 35« überschreitet. Somit erscheint ein Harnstoff-Formaldehydgehalt von 35£ im Hinblick auf die Festigkeit als ein optimaler Y/ert, und zwar mindestens für eine Tafel, bei der das Ausgangsgemisch 35^' Wasser enthält und die fertige Hasse eine Dichte von etv/a 0,256 hat. Auch ist zu bemerken, daß bei dieser Gruppe von Beispielen der Unterschied bezüglich des Bruchmoduls zwischen den Beispielen 9 und 11 trotz der verwendeten Menge an Harnstoff-Formaldehyd der gleiche ist. Dieser Unterschied wird auf die höhere Brechwirkung bei dem Beispiel 9 zurückgeführt, die sich durch die höhere Dichte bemerkbar macht.

Beispiel 14

Es wurde eine Tafel aus einem Gemisch hergestellt, das 70% Perlit, 15% Cellulosefasern und 15% Harnstoff-Formaldehydharz enthielt. In diesem Fall wurde anstelle des genannten Materials "Foramine" das Erzeugnis "Parez 615" vervendet, bei dem es sich um ein kationisches Harnstoff-Formaldehydharz der Firma American Cyanamid handelt. Das fertige Erzeugnis hatte eine Dichte von etwa 0,266 und einen Bruchmodul von etwa 10 kg/cm .

Beispiel 15

Das Beispiel 14 wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Erzeugnisses Parez 615 ein von der Anmelderin hergestelltes Harnstoff-Formaldehydharz verwendet, das auf bekannte V/eise

809813/1030

erzeugt worden war und bei dem das Verhältnis zwischen Formaldehyd und Harnstoff 2,0 betrug. In diesem Fall hatte das fertige Erzeugnis eine Dichte von etwa 0,266 und einen Bruchmodul von etwa 14,3 kg/cm .

Kommentar

Die Beispiele 14 und 15 zeigen, daß man zur Herstellung der erfindungsgemäßen Erzeugnisse verschiedene Harnstoff-Formaldehydharze verwenden kann.

Beispiel 16

Das Beispiel 5 wurde wiederholt, jedoch wurde zusätzlich zu 85% Perlit und 15% Harnstoff-Formaldehydharz ein Silankopplungsmittel, und zwar Z-6020, in einer Menge von 0,02 Gew.% verwendet. Das fertige tafelförmige Erzeugnis hatte eine Dichte von etwa 0,256 und einen Bruchmodul von etwa 19 kg/cm Diese Tafel und die Tafel nach den Beispielen 1 und 5 wurden 24 Stunden lang in Wasser eingetaucht, woraufhin der Bruchmodul erneut ermittelt wurde. Die Tafel nach dem Beispiel 1

2 hatte einen Bruchmodul von nur etwa 0,63 kg/cm , diejenige

2 nach dem Beispiel 5 einen Bruchraodul von etwa 7,1 kg/cm und diejenige nach dem vorliegenden Beispiel einen solchen

2
von etwa 18 kg/cm .

Kommentar

Die gemäß dem Beispiel 16 durchgeführt Prüfung zeigte, daß das erfindungsgemäße Erzeugnis eine gute Wasserfestigkeit hat und daß die Beifügung eines Silankopplungsmittels zu einer erheblichen Steigerung der Wasserfestigkeit des erfindungsgemäßen Erzeugnisses beitragen kann.

809813/1030

Beispiel 17

Drei nach dem Beispiel 16 hergestellte Tafeln wurden auch bezüglich der Staubentwicklung untersucht. Zu diesem Zweck \Nfurde eine Prüfung in einem geschlossenen Raum durchgeführt, bei der die normale Handhabung solcher Tafeln nachgeahmt wurde, da eine Staubentwicklung allgemein als unerwünscht gilt. Um die Menge des von einer bestimmten Tafel abgegebenen Staubs zu messen, wird das Gewicht der Tafel vor und nach der Prüfung ermittelt, und hierauf wird der Gewichtsverlust bestimmt. Bei der Tafel nach dem Beispiel 1 betrug der Gewichtsverlust 3,5% und bei der Tafel nach dem Beispiel 5 etwa 7,4%, während sich bei der Tafel nach dem Beispiel 16 nur ein Gewichtsverlust von 1,6% ergab.

Kommentar

Die Prüfung nach dem Beispiel 17 zeigte, daß die Verwendung des Silankopplungsmittels vorteilhaft ist, da sie zu einer Verringerung der Staubentwicklung bei den erfindungsgemäßen Erzeugnissen führt.

Beispiel 18

Das Beispiel 5 wurde wiederholt. In diesem Fall vurde die Tafel bei der Formgebung in einem solchen Ausmaß gebrochen, daß sich die Raumdichte des Perlits etwa um den Faktor 9,3 verringerte. Das fertige Erzeugnis hatte eine Dichte von etwa 0,56, einen Bruchmodul von etwa 64 kg/cm und einen Härtewert von etwa 0,1 mm. Der Elastizitätsmodul der Tafel, der mit Hilfe einer bekannten Prüfmaschine der Bauart Riehle ermit-

2
telt wurde, betrug 16 174 kg/cm .

809813/103Q

Beispiel 19

Das Beispiel 18 wurde wiederholt, jedoch enthielt das Material der Tafel zusätzlich das Erzeugnis Z-6020 in einer Menge von 0,04%. In diesem Fall hatte die fertige Tafel eine Dichte von etwa 0,55, einen Bruchmodul von etwa 69 kg/cm , einen Härtewert von 0,076 mm und einen Elastizitätsmodul von etwa 19 970 kg/cm².

Kommentar

Die Beispiele 18 und 19 zeigen, daß die Verwendung eines Silankopplungsmittels eine Steigerung des Bruchmoduls des fertigen Erzeugnisses zusätzlich zu einer Verbesserung der Uasserfestigkeit und einer Verringerung der Staubentwicklung führt, wie sie aus den Beispielen 16 und 17 ersichtlich ist.

Beispiel 20

Es wurde eine Tafel aus einer Masse hergestellt, die 90% Perlit, 10% Harnstoff-Formaldehydharz und 0,04% des Erzeugnisses Z-6020 enthielt. Das Schüttvolumen des Perlits wurde durch Brechen der Tafel zur Erzeugung der endgültigen Form um den Faktor 2,3 verkleinert. Diese Verringerung des Schüttvolumens wurde aus der gemessenen Dichte des fertigen ausgehärteten Erzeugnisses von etwa 0,128 im Vergleich zur theoretischen Dichte von etwa 0,056 ohne ein Brechen des Perlits berechnet. Die fertige Tafel hatte nur einen Bruchmodul von etwa 1,75 kg/cm .

Beispiel 21

Das Beispiel 20 wurde wiederholt, jedoch unter Anwendung eines Brechfaktors von 3,7, wie er sich aus der endgültigen

809813/1030

Dichte der Tafel von etwa 0,2 ergibt. Mit der Zunahme der Brechwirkung erhöhte sich der Bruchmodul auf etwa 5,3.

Beispiel 22

Das Beispiel 20 wurde erneut wiederholt, jedoch wurde der Brechfaktor auf 5,8 erhöht. Die fertige Tafel hatte einen

2
Brechmodul von etwa 64,6 kg/cm .

Beispiel 23

Das Beispiel 20 wurde noch einmal wiederholt, wobei der Brechfaktor auf 11 erhöht wurde. In diesem Fall hatte die

ο fertige Tafel einen Bruchmodul von etwa 67 kg/cm .

Kommentar

Die Beispiele 20 bis 23 zeigen, daß ein stärkeres Erechen des Perlits während der Herstellung der endgültigen Form des Erzeugnisses zu einer erheblichen Steigerung des Bruchmoduls führt. Jedoch gibt es eine Untergrenze, die vom Brechfaktor überschritten werden muß, wenn bei den erfindungsgemäßen Erzeugnissen ein ausreichender Bruchmodul erzielt werden soll. Wird der Perlit während der erfindungsgemäßen Herstellung der endgültigen Form des Erzeugnisses nicht gebrochen, liegt der Bruchmodul von tafelförmigen Erzeugnissen aus Perlit und Harnstoff-Formaldehyd erheblich tiefer als bei den erfindungsgemäßen Erzeugnissen. Bei einem Geraisch aus Perlit und Harnstoff-Formaldehyd, das 10% Harnstoff-Formaldehyd und und aus einem aktiven Perlit hergestellten expandierten Perlit enthält, ergibt sich erfindungsgemäß bei der Anwendung der weiter oben angegebenen Gleichung (1) ein Mindestwert des Brechfaktors von 3,9. Das Beispiel 20 zeigt, daß man bei

8098 13/1030

einem Brechfaktor von 2,3 ein Erzeugnis mit einem Bruchrnodul von nur etwa 1,75 kg/cm erhält, während eine Steigerung des Brechfaktors auf 3,7 zu einem Erzeugnis mit einem Bruchmodul von etwa 5,3 führt.

Beispiel 24

Das Beispiel 20 wurde wiederholt, jedoch wurde die Menge des Perlits auf 85% verringert und die Menge des Harnstoff-Formaldehyds auf 15% erhöht. In diesem Fall wurde auf die Tafel nur ein Druck aufgebracht, der zu einer Verdichtung ausreichte, so daß der Perlit nur in einem vernachlässigbaren Ausmaß gebrochen wurde. Die verdichtete Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,08, die gemäß Fig. 2 der theoretischen Dichte einer nicht gebrochenen Tafel gleichwertig ist. Der Bruchmodul der ausgehärteten, verdichteten, jedoch nicht gebrochenen Platte betrug nur etwa 2 kg/cm .

Beispiel 25

Das Beispiel 24 wurde wiederholt, jedoch wurde der Brechfaktor auf 2,7 erhöht, was daraus ersichtlich wurde, daß die fertige Tafel eine Dichte von etwa 0,165 aufwies. Gemäß den weiter oben angegebenen Gleichungen (1) und (2) beträgt der angenäherte Hindestwert des Brechfaktors bei der vorliegenden Masse 2,6, und somit müßte ein Brechfaktor von 2,7 eine Tafel liefern, deren Bruchmodul erheblich besser ist als derjenige einer ungebrochenen Platte. In diesem Fall erhöhte

2 sich der Bruchmodul auf etwa 7 kg/cm .

80981 3/1030

Beispiel 26

Das Beispiel 24 wurde wiederholt, jedoch wurde der Brechfaktor auf etwa 4 gesteigert. Die fertige Tafel hatte einen

2
Bruchmodul von etwa 17 kg/cm .

Beispiel 27

Das Beispiel 24 wurde erneut wiederholt, wobei der Brechfaktor auf 8,2 erhöht wurde. In diesem Fall ergab sich ein Bruchmodul von etwa 50 kg/cm .

Beispiel 28

Das Beispiel 24 wurde erneut wiederholt, jedoch unter Anwendung eines Brechfaktors von 11,2. Hierbei hatte die fertige

2 Tafel einen Bruchmodul von etwa 102 kg/cm .

Kommentar

Die Beispiele 24 bis 28 ähneln den Beispielen 20 bis 23 insofern, als sie erneut zeigen, daß eine Steigerung des Brechfaktors zu einer Zunahme der Festigkeit der Tafel führt, die sich im Bruchmodul widerspiegelt. Von besonderem Interesse ist hierbei das Beispiel 24, das zeigt, daß sich ohne ein Brechen des Perlits nur ein sehr niedriger Uert des Bruchmoduls erreichen läßt.

Beispiel 29

Das Beispiel 20 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall die Menge des Perlits auf 80% verringert und die Menge des Harnstoff-Formaldehyds auf 20% erhöht. Bei dieser Masse wurde mit mehreren verschiedenen Brechfaktoren gearbeitet, wobei die nachstehenden Ergebnisse erzielt wurden:

809813/1030

Dichte Brechfaktor Bruchmodul 0,128 2* 1,4

0,16 2,5 4,2

0,256 4 14,8

0,627 9,8 95

Beispiel 30

Das Beispiel 20 wurde erneut wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall die Perlitmenge auf 65% verringert, während die Menge des Harnstoff-Formaldehyds auf 35% erhöht wurde. Es wurden wiederum Versuche mit verschiedenen Brechfaktoren durchgeführt, deren Ergebnisse im folgenden zusammengestellt

Dichte Brechfaktor Bruchmodul 0,11 1,5* 1,4

0,16 2,1 4,2

0,253 3,3 21

0,52 6,8 122

Beispiel 31

Das Beispiel 20 wurde erneut wiederholt, jedoch betrug in diesem Fall der Anteil des Perlits und des Harnstoff-Formaldehydharzes jeweils 50%. Die Ergebnisse bei verschiedenen Brechfaktoren sind im folgenden zusammengestellt:

809813/1030

Dichte Brechfaktor Bruchmodul 0,12 1,3* 1,4

0,16 1,7 4,2

0,22 2,3 9,8

0,43 4,5 53

0,61 6,4 102

Kommentar

Die Beispiele 29 bis 31 zeigen in Verbindung mit den Beispielen 20 bis 28, daß gemäß der Erfindung bei jedem Gehalt an Harnstoff-Formaldehyd eine Steigerung der Brechwirkung zu einer Erhöhung des Bruchmoduls führt. Bei den durch einen Stern bezeichneten Brechfaktoren handelt es sich um solche, die gemäß den weiter oben angegebenen Gleichungen unter den erfindungsgemäßen Mindestwerten liegen.

Ferner zeigen diese Beispiele, daß es bei Massen mit einem höheren Gehalt an Harnstoff-Formaldehyd in einem geringeren Ausmaß erforderlich ist, den Perlit zu brechen, um den gewünschten Nindestwert des Bruchmoduls zu erreichen. Bei dem Beispiel 20 ergab sich bei einem Brechfaktor von 2,3 nur ein Bruchmodul von etwa 1,75, während bei dem Beispiel 31 der gleiche Brechfaktor zu einem Bruchmodul von 9,8 führte. Dieser Unterschied ist natürlich auf den unterschiedlichen Gehalt des Materials an Harnstoff-Formaldeh3^rd zurückzuführen.

Beispiel 32

Bei diesem Beispiel wurde Perlit in einer Menge von 85£ zusammen mit 15% eines Acrylharzbindemittels verwendet. Bei dem

80981 3/1030

Bindemittel handelte es sich um eine wäßrige Acrylharzlösung, die etwa 30% Feststoffe enthielt, wie sie von der Firma B.F. Goodrich unter der Handelsbezeichnung "Carboset 531" auf den Markt gebracht v/ird. Wurde die Tafel durch Brechen in ihre endgültige Form gebracht, wurde der Perlit entsprechend dem Brechfaktor 4 gebrochen, und das Erzeugnis hatte eine Dichte

ο von etwa 0,25 und einen Bruchmodul von etwa 8 kg/cm .

Beispiel 33

Das Beispiel 32 wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Acrylharzes ein Epoxyharz verwendet. Hierbei handelte es sich um das Erzeugnis "Epon 828" der Shell Chemical Company. Die fertige Tafel hatte eine Dichte von etwa 0,3 und einen Bruchmodul von etwa 19,3 kg/cm .

Kommentar

Die Beispiele 32 und 33 zeigen, daß man gemäß der Erfindung neben Harnstoff-Formaldehyd auch andere Bindemittel verwenden kann. Bei dem Erzeugnis Carboset 531 handelt es sich um ein thermoplastisches Material, während Epon 828 ein Duroplast ist.

Beispiel 34

Es wurde eine Tafel aus einer Masse hergestellt, die 85% Perlit, 15% Harnstoff-Formaldehydharz und 0,04% des Erzeugnisses Z 6020 enthielt. In diesem Fall wurde der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt, und der expandierte Perlit hatte eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,08. Bei dieser Masse wurden verschiedene Brechfaktoren angewendet; die Ergebnisse sind im folgenden zusammengestellt: 809813/1030

Dichte Brechfaktor Bruchmodul 0,233 2,3 17

0,32 3,2 22,6

0,4 4,1 43

Beispiel 35

Das Beispiel 34 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall die Perlitmenge auf 65% herabgesetzt und die Menge des Harnstoff-Formaldehyds auf 35% erhöht. Auch in diesem Fall wurde mit mehreren verschiedenen Brechfaktoren gearbeitet; die Ergebnisse sind im folgenden zusammengestellt.

Dichte Brechfaktor Bruchmodul 0,233 1,8 16,3

0,28 2,1 22,7

0,53 4,0 110

Beispiel 36

Das Beispiel 34 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall der Perlit mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etwa 0,08 durch einen Perlit mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etwa 0,11 ersetzt. Auch dieses Ferlitmaterial wurde durch Expandieren aus einem inaktiven Perlit hergestellt. Bei den verschiedenen Brechfaktoren wurden die nachstehenden Ergebnisse erzielt:

Dichte Brechfaktor Bruchmodul

0,137 1,1* 0,5

0,277 2,2 7

0,41 3,2 21,5

0,566 4,4 56

809813/ 1030

Beispiel 37

Das Beispiel 35 wurde wiederholt, wobei anstelle des Perlits mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etwa 0,08 ein Perlit mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etwa 0,11 verwendet wurde. In diesem Fall wurden die nachstehenden Ergebnisse bei den verschiedenen Brechfaktoren erzielt.

Dichte Brechfaktor Bruchmodul

0,185 1,1* ' 4,8

0,34 2,0 23,3

0,47 2,9 70,5

0,574 3,5 105

Kommentar

Die Beispiele 34 bis 37 zeigen, daß sich die Erfindung sowohl bei expandierten Perliten aus inaktivem Perlit als auch bei expandierten Perliten aus aktivem Perlit anwenden läßt. Die durch einen Stern bezeichneten Brechfaktoren liegen unter den angenäherten erfindungsgemäßen Mindestwerten des Brechfaktors nach der Gleichung (3). Ebenso wie aus aktivem Perlit hergestellter expandierter Perlit zeigt auch ein aus inaktivem Perlit hergestellter expandierter Perlit eine Zunahme des Bruchmoduls bei höheren Werten des Brechfaktors.

Beispiel 38

Das Beispiel 34 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall das Perlitmaterial vorgebrochen, bevor es mit dem Bindemittel vereinigt wurde. Das Perlitmaterial wurde entsprechend einem Brechfaktor von 1,9 vorgebrochen, was dem angenäherten Mindest-

809813/1030

Bruchmodul	,25
1	,5
7	,5
45

wert des Brechfaktors für expandierten inaktiven Perlit bei 15 Ge\.'.% Harnstoff-Formaldehyd und 85 Gew.% Perlit gleichwertig ist. Der expandierte Perlit wurde in einer Plattenpresse vorgebrochen und dann mit dem Karnstoff-Formaldebyd-Bindemittel gemischt. Die geformte Tafel wurde dann durch einen v/eiteren Brechvorgang in ihre endgültige Form gebrecht, Im letzteren Fall handelt es sich um den beschriebenen erfindungsgemäßen Brechvorgang. Hierbei wurden für die verschiedenen Brechfaktoren die nachstehenden Ergebnisse erzielt:

Dichte Brechfaktor 0,29 1,7*

0,41 2,3

0,61 3,5

Beispiel 39

Das Beispiel 38 wurde wiederholt, jedoch wurde in diesem Fall die Menge des Harnstoff-Formaldehyds auf 35% erhöht und die Perlitmenge auf 65% gesenkt. Bei dem Perlit wurde mit dem gleichen Vorbrechfaktor von 1,9 gearbeitet. Bei den verschiedenen Brechfaktoren wurden die nachstehenden Ergebnisse erzielt:

Dichte Brechfaktor Bruchmodul 0,31 1,4 11,4

0,50 2,2 S

0,60 2,6 15,3

Beispiel 40

Das Beispiel 3li wurde wiederholt, jedoch wurde anstelle des Perlitmaterials mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte

809813/1030

von etwa 0,08 ein Perlitmaterial mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etwa 0,11 verwendet. Die erzielten Ergebnisse sind für die verschiedenen Brechfaktoren im folgenden zusammengestellt.

Dichte Brechfaktor Bruchmodul

0,34 1,4* 6

0,66 2,8 13,6

Beispiel 41

Das Beispiel 39 wurde wiederholt, jedoch wurde das Perlitmaterial mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etv/a 0,08 durch ein Perlitmaterial mit einer anfänglichen mittleren Schüttdichte von etwa 0,11 ersetzt. Bei den verschiedenen Brechfaktoren wurden die nachstehenden Ergebnisse erzielt:

Dichte Brechfaktor Bruchmodul

0,50 1,6 52

0,54 1,8 70

Kommentar

Die Beispiele 38 bis 41 zeigen, daß gerade das erfindungsgemäße Brechen des Perlits, mittels dessen die Tafel in ihre endgültige Form gebracht wird, zu der Steigerung der Festigkeit führt und daß ein einfaches Vorbrechen des Perlits nicht ausreicht. Wie bei den weiter oben behandelten Beispielen handelt es sich bei den mit einem Stern bezeichneten Brechfaktoren um diejenigen, welche unter dem erfindungsgemäßen angenäherten Mindestwert des Brechfaktors nach der Gleichung (3) liegen. Selbst bei einem Vorbrechen entsprechend einem

809813/1030

Claims (40)

ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen eines mineralischen Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gemisch hergestellt wird, das Perlit und ein Harzbindemittel für den Perlit enthält, wobei mindestens 75 Gew.% des Feststoffgehalts des Gemisches aus Perlit und dem Harzbindemittel bestehen, wobei sich der Perlit in seiner expandierten Form befindet und anfänglich eine mittlere Schüttdichte von nicht mehr als etwa 0,16 aufweist, wobei die Kombination aus Perlit und dem Harzbindemittel etwa 50 bis etwa 95 Gew.% Perlit und etwa 5 bis etwa 50 Gew.% des Harzbindemittels enthält, wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit gewonnen worden ist, und wobei die Kombination aus Perlit und dem Harzbindemittel etwa 60 bis etwa 95 Gew.% Perlit und etwa 5 bis 40 Gew.% des Harzbindemittels enthält, wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist, daß die genannten Stoffe gemischt werden, daß aus dem Gemisch ein geformtes Erzeugnis hergestellt wird, daß das geformte Erzeugnis einem Druck ausgesetzt wird, um ihm seine endgültige Form zu geben, wobei der Druck ausreicht, um das Schüttvoluraen des Perlits entsprechend einem Brechfaktor zu verringern, der dann, wenn der expandierte Perlit

809813/1030

ORIGINAL INSPECTED

aus einem aktiven Perlit hergestellt worden ist, der Gleichung y » 6,5 - 0,26 x,in der χ zwischen etwa 5 und etwa 15 liegt, bzw. der Gleichung y = 3,1 - 0,35 x, in der χ zwischen etwa 15 und etwa 50 liegt, entspricht, bzw. dann, wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist, der Gleichung y = 2,3 - 0,03 x, in der χ zwischen etwa 5 und etwa 40 liegt, wobei in jeder der drei vorstehenden Gleichungen y den Brechfaktor und χ den gevichtsprozentualen Gehalt des Bindemittels der Kombination aus dem Perlit und dem Harzbindemittel bezeichnet, und daß danach das Harzbindemittel ausgehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit hergestellt wird und der Br^chfaktor mindestens etwa den V«'ert 3 hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt wird und der Brechfaktor mindestens etwa den V/ert 2,5 hat.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechfaktor mindestens etwa den Wert 4 hat.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Brechfaktors zwischen etwa 5 und etwa 10 liegt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Perlit eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,032 bis etwa 0,064 hat.

809813/1030

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Perlit eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,048 hat.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Harzbindemittel in einer Menge von etwa 10 bis 40 Gew.% bezogen auf das Gemisch aus Perlit und dem Harzbindemittel vorhanden ist.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus Perlit und dem Harzbindemittel bis zu 95 Gew.% des Feststoffgehalts des Gemisches ausmacht.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Gemisches aus Perlit und dem Harzbindemittel im wesentlichen dem gesamten Feststoffgehalt des Gemisches entspricht.

11. Verfahren zum Herstellen eines mineralischen Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gemisch aus Perlit und einem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel für den Perlit hergestellt wird, wobei mindestens 75 Gew.% des Feststoffgehalts des Gemisches aus der Korabination von Perlit mit dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel bestehen, wobei der Perlit in seiner expandierten Form verwendet wird und einen anfänglichen mittleren Wert der Schüttdichte von nicht mehr als etwa 0,16 aufweist, wobei die Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel etwa 50 bis etwa 95 Gew.% Perlit und etwa 5 bis 50 Gew.% des Hanstoff-Formaldehyd-Bindemittels enthält, wenn der expandierte Perlit

80981 3/1030

aus einem aktiven Perlit hergestellt worden ist, bzw. wobei die Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel etwa 60 bis etwa 95 Gew.% Perlit und etwa 5 bis 40 Gew.% des Harnstoff-Formaldehyd-Binderaittels enthält, wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist, daß die genannten Stoffe gemischt werden, daß aus dem Gemisch ein geformtes Erzeugnis hergestellt wird, daß das geformte Erzeugnis einem Druck ausgesetzt wird, um ihm seine endgültige Form zu geben, wobei der Druck ausreicht, um das Schüttvolumen des Perlits entsprechend einem Mindestwert eines Brechfaktors zu verringern, der dann, wenn der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit hergestellt worden ist, der Gleichung y = 6,5 - 0,26 x, in der χ etv/a gleich 5 bis etwa 15 ist, bzw. der Gleichung y = 3,1 - 0,35 x, in der χ etwa gleich 15 bis etwa 50 ist, entspricht, bzw. der dann, wenn der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt worden ist, der Gleichung y = 2,3 - 0,03 x, in der χ gleich etv/a 5 bis etwa 40 ist, entspricht, wobei in jeder der vorstehenden Gleichungen y den Brechfaktor und χ den gewichtsprozentualen Harnstoff-Formaldehyd-Eindemittelgehalt der Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel bezeichnet, und daß danach das Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel ausgehärtet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierte Perlit aus einem aktiven Perlit hergestellt wird und der Wert des Brechfaktors mindestens etwa gleich 3 ist.

809813/1030·

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der expandierte Perlit aus einem inaktiven Perlit hergestellt wird und der Vert des Brechfaktors mindestens etwa gleich 2,5 ist.

14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Brechfaktors mindestens etwa gleich 4 ist.

15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des Brechfaktors mindestens etwa 5 bis etwa beträgt.

16. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Perlit eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,032 bis etwa 0,064 hat.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Perlit eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,048 hat.

18. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus den genannten Stoffen außerdem etwa 0,01 bis etwa 0,1 Gew.% eines Silankopplungsmittels enthält.

19. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus den genannten Stoffen zusätzlich ein Katalysatorsystem enthält, das zu etwa 0,01 bis etwa 1,0
Gew.% aus Ammoniumdihydrogenphosphat und zu etwa 1 Gew.% aus Phosphorsäure besteht.

809813/1030

20. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd bis zu etwa 95 Gew.% des Feststoffgehalts des Gemisches ausmacht.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Korabination aus Perlit und Harnstoff-Formaldehyd im wesentlichen dem gesamten Feststoffgehalt des Gemisches entspricht.

22. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus den genannten Stoffen außerdem mindestens etwa 20 Gew.% V/asser, bezogen auf das Gesamtgemisch, enthält.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in ei ier Menge von etwa 25 bis etwa 35 Gew.% vorhanden ist.

24. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittels etwa 15 bis etwa 35 Gew.% der Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel entspricht.

25. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittels etwa 10 bis etwa 20 Gew.% der Kombination von Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel entspricht.

26. Verfahren zum Herstellen eines mineralischen Erzeugnisses, dadurch gekennzeichnet , daß ein Gemisch hergestellt wird, das Perlit und ein Harnstoff-Formal-

809813/1030

dehyd-Bindemittel für den Perlit enthält, wobei die Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel mindestens etwa 95 Gew.% des Feststoffgehalts des Gemisches ausmacht, wobei die Kombination etwa 60 bis etwa 90 Gew.1 Perlit und etwa 10 bis etwa 40 Gew.% des Harzbindemittels enthält, wobei der Perlit aus einem aktiven Perlit hergestellt worden ist, sich im expandierten Zustand befindet und eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,032 bis etwa 0,064 aufweist und wobei das Gemisch außerdem etwa 25 bis etwa 40 Gew.% Wasser, bezogen auf die Kombination aus dem Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd, enthält, daß die genannten Stoffe so gemischt werden, daß im wesentlichen keine Verringerung des Schüttvolumens des Perlits eintritt, daß aus dem Gemisch ein geformtes Erzeugnis hergestellt wird, daß das geformte Erzeugnis einem Druck ausgesetzt wird, um ihm seine endgültige Form zu geben, wobei der Druck ausreicht, um das Schüttvolumen des Perlits entsprechend einem Brechfaktor zu verringern, der mindestens etwa den Wert 4 hat, und daß das Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel ausgehärtet wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus den genannten Stoffen außerdem etwa 0,01 bis etwa 0,1 Gew.% eines Silankopplungsmittels enthält.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus den genannten Stoffen außerdem ein Katalysatorsystem enthält, das seinerseits etwa 0,01 bis etwa 1,0 Gew.% Ammoniumdihydrogenphosphat und bis zu etwa 1 Gew.% Phosphorsäure enthält.

809813/1030

29. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge der Korabination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd im wesentlichen dem gesamten Feststoffgehalt des Gemisches entspricht.

30. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß Wasser in einer Menge von etwa 25 bis etwa 35 Gew.% vorhanden ist.

31. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittels etwa 15 bis etwa 20 Gew.% der Kombination aus Perlit und dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel entspricht.

32. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechfaktor zwischen etwa 5 und etwa 10 liegt.

33. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Perlit eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,048 hat.

34. Geformtes, ausgehärtetes mineralisches Erzeugnis aus Perlit und einem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel für den Perlit, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens 75 Gew.% des mineralischen Erzeugnisses aus einer Kombination von Perlit mit dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel bestehen, daß die Kombination etwa 80 bis etwa 90 Gew.% Perlit und etwa 10 bis etwa 20 Gew.% Harnstoff-Formaldehyd enthält, daß der Perlit, der in seiner expandierten Form eine anfängliche mittlere Schüttdichte von etwa 0,032 bis etwa 0,064 aufwies, entsprechend einem Brechfaktor gebrochen worden

809813/1030

ist, der mindestens etwa den Wert 3 hat, und daß das geformte, ausgehärtete Erzeugnis eine Dichte von etwa 0,16 bis etwa 0,8 hat.

35. Erzeugnis nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dichte etwa 0,24 bis etwa 0,72 beträgt.

36. Erzeugnis nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugnis im wesentlichen ausschließlich aus der Kombination von Perlit mit dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel besteht.

37. Erzeugnis nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Erzeugnis etwa 0,01 bis etwa 0,1 Gew.% eines Silankopplungsmittels, bezogen auf das Gewicht der Kombination des Perlits mit dem Harnstoff-Formaldehyd-Bindemittel, enthält.

38. Erzeugnis nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Silankopplungsmittel in einer Menge von etwa 0,02 bis etwa 0,04 Gew.% vorhanden ist.

39. Erzeugnis nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß das geformte Erzeugnis ein platten- oder tafelförmiges Erzeugnis mit einer Dicke von etwa 4,7 bis etwa 19 mm ist.

40. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 33, gekennzeichnet durch einen Mischer (10), eine Stoffaufgabeeinrichtung (12), eine Vorpresse (16, 18), eine hydraulische Presse (22), eine Beschneidungseinrichtung (24) und einen Trockner (26).

809813/ 1030