DE29600466U1 - Brandschutzschaummasse - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine pastöse anorganische Schaummasse - beziehungsweise eine aus
mehreren pastösen Komponenten bestehende Zusammenstellung
zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes zur Anwendung im vorbeugenden baulichen
Brandschutz, welche beispielsweise mittels eines Kartuschenauspreßgerätes unmittelbar in einen Wand- oder
Deckendurchbruch eingebracht werden kann, dort vollständig aufschäumt und aushärtet.
Die Erfindung hat ferner das vollständig aufgeschäumte und ausgehärtete Schaumprodukt, welches durch die vollständige
Aufschäumung und Aushärtung der pastösen Schaummasse erhältlich ist, zum Gegenstand.
Aus dem Stand der Technik sind anorganische, fließfähige Formmassen bekannt, die zur Herstellung von Formkörpern in
horizontal ausgerichtete Formen gegossen werden und darin aushärten.
Diese Formmassen sind relativ dünnflüssig, um eine gleichmäßige Verteilung in der Form zu gewährleisten.
Die Dünnflüssigkeit führt zu dem Nachteil, daß derartige
0 Formmassen nicht zum Verfüllen von Wand- oder Deckendurchbrüchen geeignet sind. Denn sie verbleiben
nicht in solchen Öffnungen, sondern fließen der Schwerkraft gehorchend ungewollt aus diesen heraus.
Insbesondere bei Über-Kopf-Arbeiten macht sich dieser
Effekt nachteilig bemerkbar.
Auch zum Beschichten von Stahl- und Holzkonstruktionen und dergleichen sind diese Formmassen aufgrund ihrer
Dünnflüssigkeit ungeeignet.
Die erforderlichen Komponenten derartiger Formmassen
werden als Einzelkomponenten in teuren und aufwendigen Bau-Mischsystemen meist unter Beanspruchung einer
Versorgung mit Elektrizität am Einsatzort gemischt.
Solche Formmassen weisen daher den Nachteil auf, daß ihre Anwendung mit hohen Kosten verbunden, zeitraubend und
aufwendig ist und deshalb auf wenige Großprojekte be s ehränkt ist.
Außerdem sind Fehler beim Zusammengeben der einzelnen Komponenten am Einsatzort denkbar, die zu einer
verminderten Belastbarkeit des fertigen Formkörpers und im Falle einer Beflammung des geschwächten Formkörpers zu
verheerenden Folgen führen können.
Nach dem Aushärten weist die Formmasse in der Regel die Gestalt einer großflächigen Platte auf.
Bei kleinflächigen Brandschutzabschottungen für Kabel oder
kleine Rohre ergibt sich daher die Notwendigkeit, die großflächige Platte entsprechend den Abmessungen der zu
0 verschließenden kleinen Öffnung paßgenau zuzuschneiden und in diese dichtend einzusetzen.
Dieser Vorgang ist zeitraubend, erfordert besonders ausgebildetes Personal und setzt zahlreiche Gerätschaften
zur Bearbeitung der großformatigen Platte voraus.
Schließlich fällt ein erheblicher Ausschuß in Form des weggearbeiteten Materials an.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer anorganischen Schaummasse beziehungsweise
einer Zusammenstellung von Komponenten zu ihrer Herstellung -, mit deren Hilfe insbesondere kleinere
Wand- und Deckendurchbrüche, Lücken, Fugen und andere
schlecht zugängliche Bereiche unter den festgelegten Bedingungen des vorbeugenden baulichen Brandschutzes
schnell, hermetisch, ohne kostenintensive Anpassungsarbeiten und unter Vermeidung eines Ausschusses
verfüllt werden können, die auch zum Beschichten von
Stahl- und Holzkonstruktionen und dergleichen geeignet ist, deren Herstellung vor Ort keine aufwendigen Bau-Mischsysteme
erfordert, sondern schnell, einfach, kostengünstig und unabhängig von einer Versorgung mit
Elektrizität möglich ist und Fehlermöglichkeiten im Hinblick auf die Zusammensetzung der Schaummasse
ausschließt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Bereitstellung einer gattungsgemäßen Schaummasse beziehungsweise
einer Zusammenstellung von Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, festen
Schaumproduktes, welche die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Die erfindungsgemäße Schaummasse oder aus mehreren Teilen
bestehende Zusammenstellung von Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes,
umfaßt im wesentlichen eine anorganische, steinbildende Komponente (A), eine wasserhaltige Härter-Komponente (B),
die die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt, sowie eine schaumbildende
Komponente (C), welche als Schaumbildner eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe
Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure,
Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure, und Phosphorsäure, und die in einer zur Beeinflussung der
Porenstruktur und/oder Festigkeit ausreichenden Menge enthalten sind.
Unter dem Begriff „Zusammenstellung" wird im Sinne der
Erfindung die Summe beziehungsweise das räumliche Nebeneinander der noch nicht (vollständig) vermischten
Komponenten A, B und C verstanden.
Erfindungsgemäß werden die einzelnen Komponenten A, B und
C jeweils so formuliert, daß sie gerade noch fließfähig beziehungsweise pastös, lagerstabil und in bekannten
Gebinden wie ein-, zwei oder dreikammrigen Kunststoffkartuschen, Folienkartuschen, und Großkartuschen
vorkonfektioniert sind und über ein rohrförmiges Statikmischsystem mittels bekannter Auspreßgeräte
verarbeitet werden können.
Selbstverständlich ist es jedoch möglich, die Komponenten in Bulks vorzukonfektionieren und unmittelbar vor ihrem
Einsatz in Großmischern miteinander zu vermischen. Diese Vorgehensweise empfiehlt sich insbesondere bei
großflächigen Beschichtungsarbeiten an Holz- oder Stahlkonstruktionen sowie bei großflächigen Wand- und
/oder Deckenaussparungen.
Dank der vorliegenden Erfindung können anorganische Schäume erstmals bei allen im Brandschutzbereich denkbaren
Einsatzmöglichkeiten zur Anwendung kommen, insbesondere beim Verfüllen von kleineren Wand- oder
Deckendurchbrüchen.
Die anorganische, steinbildende Komponente (A) enthält
zumindest einen oder mehrere Feststoffe, aus der Gruppe (1) feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes
Alumosilikat mit Gehalten von amorphem Siliziumdioxid und
Aluminiumoxid,(2) glasartige, amorphe Elektrofilterasche,
(3) Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken,(4)
gemahlener, kalzinierter Bauxit, (5) Basaltmehl,(6) ungelöstes, amorphes SiO2, insbesondere aus einer
amorphen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder wasserhaltigen Kieselsäure oder aus
Hochtemperaturprozessen (Silica Fume), (7) Metakaolin, (8)
Quarzmehl, (9) Magnesiumsilikate (Talkum, Speckstein), (10) Glimmer, (11) Perlit, (12) Korund, (13) Flugasche,
(14) Kaolin, (15) Zeolith, (16) Tonerde, (17) Nakrit, (18) Dickit, (19) Granate, (20) Orthoklas,"(21) Mikroklin, (22)
Plagioklas, (23) Muskovit und (24) Rhylith.
Erfindungsgemäß bevorzugte Feststoffe sind Quarzmehl, Basaltmehl, Elöektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken,
Metakaolin, Perlit, Flugasche, Zeolith, Bauxit, Talkum, Glimmer, Speckstein, Granat, Dickit sowie Muskovit.
5
Herausragende Ergebnisse lassen sich mit den Feststoffen Bauxit, Talkum, Glimmer, Speckstein, Granat, Dickit sowie
Muskovit erzielen.
Die Teilchengröße des erfindungsgemäß verwendeten Feststoffes liegt im Bereich von 10 bis 500 &mgr;&idiagr;&eegr;,
vorzugsweise von 60 bis 400 &mgr;&idiagr;&eegr;, insbesondere von 80 bis
150 &mgr;&tgr;&eegr;.
Um den Feststoff in Form einer Paste handhaben zu können, wird er erfindungsgemäß in einem Trägerstoff suspendiert
beziehungsweise aufgeschlämmt.
Die steinbildende, anorganische Komponente (A) umfaßt deshalb zusätzlich einen Trägerstoff für den oder die
ausgewählten Feststoffe. In der Regel wird Wasser als Trägerstoff verwendet. Selbstverständlich ist es jedoch
möglich, anstelle von Wasser andere polare Lösungsmittel wie Alkohole zu verwenden. Gegebenenfalls enthält der
Trägerstoff ein Frostschutzmittel wie Glykol.
Zur Verhinderung des Absitzens des Festoffes in der Suspension sowie zur Herbeiführung und Verbesserung der
pastösen Eigenschaft der Suspension beziehungsweise der 0 Aufschlämmung, umfaßt die steinbildende anorganische
Komponente (A) weiterhin vorzugsweise einen Gerüststoff. Dieser stellt Zwischenräume zur Einlagerung einer
Suspension des Feststoffs in dem Trägerstoff bereit.
Bei dem Gerüststoff handelt es sich vorzugsweise um inerte, kleine und kugelförmige Körper. Besonders geeignet
sind solche kugelförmigen Körper, deren Oberflächen möglichst keine Rauhigkeit besitzen und deren Raumformen
der Geometrie einer Kugel exakt entsprechen.
Derartige Gerüststoffe sind besonders leicht gegeneinander verschiebbar und tragen hierdurch wesentlich dazu bei, daß
der Fließwiderstand der steinbildenden Komponente (A) gering ist und daß diese mit geringem Auspreßdruck
aus dem Gebinde, beispielsweise aus einer Kartusche oder Tube, ausgedrückt werden kann.
Die Teilchengröße des Gerüststoffes liegt im Bereich von
60 bis 700 &mgr;&tgr;&eegr;, vorzugsweise von 80 bis 450 &mgr;&pgr;&igr;,
insbesondere von 100 bis 300 &mgr;&idiagr;&eegr;.
Vorzugsweise ist der Gerüststoff - wie bereits ausgeführt - chemisch inert. Zumindest sollte er gegenüber den als
Schaumbildner in der schaumbildenden Komponente C enthaltenen Verbindungen inert sein.
Als Gerüststoffe geeignet sind insbesondere Glas- oder Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder
Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von
Aluminiumsilikat-Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im
Bereich von 1100 bis 1400 0C.
Als weiteren Bestandteil umfaßt die steinbildende Komponente (A) zumindest eine Verbindung, die bei einem PH
im Bereich von 2 bis 14 in Gegenwart des in der schaumbildenden Komponente C enthaltenen Schaumbildners,
das heißt in Gegenwart einer oder mehrerer Verbindungen, die ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid,
Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure,
Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, Gase freisetzt, welche zur Schaumbildung
genutzt werden. Bei den freigesetzten Gasen kann es sich beispielsweise um O2, Ammoniak (NH3) , Kohlendioxid oder
Kohlenmonoxid handeln.
Die besondere Bedeutung dieser Verbindung liegt auch darin, daß ihr die Funktion eines Keimbildners bei der
0 Schaumerzeugung zukommt.
Grundsätzlich kann jede beliebige Verbindung, welche in diesem PH-Bereich Gase freisetzt, im Rahmen der
vorliegenden Erfindung Verwendung finden. Vorzugsweise ist die Gase freisetzende Verbindung jedoch ausgewählt aus
der Gruppe (NH4)Cl, NH4CH3COO, (NH4) 2CO3, (NH4J3PO4, (NHJ2SO4
oder ein Peroxid, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Natriumperoxid (Na2O2) , Wasserstoffperoxid (H2O2) ,
Natriumperborat (NaBO3 · 4 H2O) oder
Natriumhydrogencarbonat (NaHCO3) .
30
30
Als Gase freisetzende Verbindungen sind erfindungsgemäß
besonders bevorzugt NH4Cl, Natriumperborat und Natriumperoxid.
100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A)
enthalten den oben definierten Feststoff in einem Bereich von 35 bis 90 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 40 bis 75
Gew.-Teilen, insbesondere von 50 bis 60 Gew.-Teilen.
100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A)
enthalten die Gase abspaltende Verbindung im Bereich von 1 bis 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 3 bis 15 Gew.-Teilen,
insbesondere von 5 bis 8 Gew.-Teilen.
100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) enthalten den Trägerstoff, beispielsweise Wasser, im
Bereich von 9 bis 64 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 15 bis 50 Gew.-Teilen, insbesondere von 20 bis 40 Gew.-Teilen.
100 Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) enthalten den im wesentlichen kugelförmigen, zumindest
gegenüber dem in der schaumbildenden Komponente C enthaltenen Schaumbildner inerten Gerüststoff im Bereich
von 0 bis 55 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 15 bis 40 Gew.-Teilen, insbesondere von 20 bis 30 Gew.-Teilen.
Die Herstellung der Komponente A kann beispielsweise in einem kesseiförmigen Reaktionsgefäß erfolgen. Bei
Raumtemperatur wird das Wasser vorgelegt und unter Rühren gibt man den Gerüststoff, den Feststoff und die Gase
freisetzende Verbindung hinzu. Es wird solange gerührt,
bis sämtliche in der Mischung enthaltene Feststoffe benetzt sind. Anschließend wird ein Unterdruck ( etwa
mbar) angelegt und das Rühren für etwa 15 Minuten fortgesetzt, um Luftblasen aus der Mischung zu entfernen.
Man erhält die Komponente A in Form einer Aufschlämmung
mit einer Viskosität im Bereich von 20 bis 150 Pa-s.
Die erfindungsgemäße Schaummasse oder aus mehreren Teilen
bestehende Zusammenstellung von Komponenten zur Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes,
umfaßt ferner eine pastöse, wasserhaltige Härter-Komponente (B), die die Härtungsreaktion der
steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt. Als mineralischer Leim für die miteinander zu
verbindenden Feststoff- und Gerüststoffteilchen der steinbildenden Komponente (A) kommen insbesondere
Wassergläser zur Anwendung, die durch Zusatz eines handelsüblichen Stabilisators stabilisiert sein können.
0 Zur Erhöhung der Viskosität der wäßrigen Wasserglaslösung auf einen Wert im erwünschten Bereich von 20 bis 150 Pa-s
kann überschüssiges Wasser abgedampft werden.
Die wasserhaltige Härter-Komponente (B) umfaßt in der
Regel eine gegebenenfalls eingeengte, wässrige Alkalisilikatlösung mit 1,2 bis 2,5 Mol SiO2 je Mol K2O
und/oder Na2O und/oder eine wässrige Aluminiumsilikatlösung und/oder eine fließfähige Masse mit
Gehalten von 1,5 bis 10 Gew.-Teilen Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO2 und Aluminiumoxid und 0,7 bis
11
2,5 Gew.-Teilen K2O beziehungsweise 0,55 bis 1,5 Gew,
Teilen Na2O je 1 Gew. Teil gelöstes SiO2.
100 Gew.-Teile der Härter-Komponente (B) enthalten die
Alkalisilikatlösung, Aluminiumsilikatlösung oder die fließfähige Masse, welche ein Oxidgemisch aus SiO2 und
Aluminiumoxid sowie von K2O oder Na2O umfaßt, im Bereich
von 50 bis 90 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 55 bis 80 Gew.-Teilen, insbesondere von 60 bis 70 Gew.-Teilen, einen
handelsüblichen flüssigen und/oder festen Stabilisator im Bereich von 0 bis 20 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 5 bis
15 Gew.-Teilen, insbesondere von 7 bis 12 Gew.-Teilen sowie Wasser im Bereich von 10 bis 30 Gew.-Teilen,
vorzugsweise von 15 bis 27 Gew.-Teilen, insbesondere von 20 bis 25 Gew.-Teilen.
Die erfindungsgemäße Schaummasse oder Zusammenstellung
enthält 2 bis 5 Gew.-Teile der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der Härter-Komponente (B).
Die erfindungsgemäße Schaummasse oder aus mehreren Teilen bestehende Zusammenstellung von Komponenten zur
Herstellung eines anorganischen, festen Schaumproduktes, umfaßt ferner eine pastöse schaumbildende Komponente (C),
welche als Schaumbildner eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe
Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure,
Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure
und Phosphorsäure, und in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge
enthalten sind.
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Erfindungsgemäß bevorzugte Schaumbildner sind Salzsäure, Schwefelsäure, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid,
Natriumhydroxid, Calciumhydroxid und Wasserstoffperoxid.
Besonders herausragende Ergebnisse wurden mit Bariumhydroxid, Natriumhydroxid und Calciumhydroxid als
Schaumbildner erzielt.
Basisch wirkende Schaumbildner sind erfindungsgemäß insbesondere dann bevorzugt, falls der Untergrund
korrosionsempfindlich ist.
Die schaumbildende Komponente (C) umfaßt neben dem soeben näher definierten Schaumbildner als Trägerstoff Wasser und
0 als Gerüststoff, welcher Zwischenräume zur Einlagerung der
Aufschlämmung des Schaumbildners und eines Verdickungsmittels in Wasser bereitstellt, zumindest
gegenüber dem Schaumbildner inerte Feststoffkügelchen
und/oder Glas- beziehungsweise Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder Flugasche aus
Steinkohlekraftwerken in Form von Aluminiumsilikat-Hohlkugeln
mit einem Schmelzpunkt im Bereich von 1100 bis 1400 0C.
Zur Angleichung der Viskosität der Komponente (C) an die Viskositäten der Komponenten (A) und (B) kann die
schaumbildende Komponente (C) zusätzlich ein oder mehrere Verdickungsmittel umfassen, welche ausgewählt sind aus der
Gruppe Bentonite, Zeolithe, inerte Füllstoffe, Phyllosilikate, Kieselsäuren und Kieselerden und gegenüber
Calciumhydroxid inerte, anorganische und organische Fasern.
Bevorzugte Verdickungsmittel sind Kieselsäuren, Bentonite
sowie anorganische und organische Fasern. 10
100 Gew.-Teile der schaumbildenden Komponente (C) enthalten den Schaumbildner im Bereich von 5 bis 60 Gew.-Teilen,
vorzugsweise von 7 bis 40 Gew.-Teilen, insbesondere von 10 bis 30 Gew.-Teilen, Wasser im Bereich
von 20 bis 70 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 25 bis 60 Gew.-Teilen, insbesondere von 30 bis 50 Gew.-Teilen, das
Verdickungsmittel im Bereich von 0 bis 10 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-Teilen, insbesondere von 1
bis 2 Gew.-Teilen und die im wesentlichen kugelförmigen,
zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerten Gerüststoffe im Bereich von 0 bis 75 Gew.-Teilen, vorzugsweise von 10
bis 60 Gew.-Teilen, insbesondere von 30 bis 40 Gew.-Teilen.
Die Herstellung der schaumbildenden Komponente C erfolgt beispielsweise indem man in ein kesseiförmiges
Reaktionsgefäß den Gerüststoff, den Schaumbildner und das Verdickungsmittel gibt. Falls einer der vorgelegten
Bestandteile in Substanz oder in wässriger Lösung oxidatxonsempfxndlich ist, empfiehlt sich zur Erhöhung der
Lagerbeständigkeit nun das Anlegen eines Vakuums (etwa 100 mbar) und eine anschließende Spülung mit einem Inertgas
wie Stickstoff oder Argon. Das Anlegen eines Vakuums und
das Spülen mit Stickstoff kann wiederholt werden. Man
setzt dann das Wasser zu und rührt die Mischung
wie Stickstoff oder Argon. Das Anlegen eines Vakuums und
das Spülen mit Stickstoff kann wiederholt werden. Man
setzt dann das Wasser zu und rührt die Mischung
nötigenfalls in einer Stickstoffatmosphäre. Man erhält so
die Komponente C in Form einer pastösen Mischung mit einer Viskosität im Bereich von 20 bis 150 Pa-s.
die Komponente C in Form einer pastösen Mischung mit einer Viskosität im Bereich von 20 bis 150 Pa-s.
Die erfindungsgemäße Schaummasse oder Zusammenstellung
enthält 3 bis 15 Gew.-Teile, vorzugsweise 4 bis 9 Gew.-Teile,
insbesondere 6 bis 8 Gew.-Teile, der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der schaumbildenden Komponente
enthält 3 bis 15 Gew.-Teile, vorzugsweise 4 bis 9 Gew.-Teile,
insbesondere 6 bis 8 Gew.-Teile, der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der schaumbildenden Komponente
(C) .
Die erfindungsgemäße Schaummasse oder Zusammenstellung
enthält 0,2 bis 5 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-Teile, insbesondere 1 bis 2,5 Gew.-Teile, der Härter-Komponente
(B) je Gew.-Teil der Schaumbildner-Komponente
(C) .
enthält 0,2 bis 5 Gew.-Teile, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gew.-Teile, insbesondere 1 bis 2,5 Gew.-Teile, der Härter-Komponente
(B) je Gew.-Teil der Schaumbildner-Komponente
(C) .
Erfindungsgemäß sind die Viskositäten der drei Komponenten
A, B und C so aufeinander abgestimmt, daß die zum
Aufschäumen notwendige Durchmischung in einem
Statikmischer erreicht werden kann.
Aufschäumen notwendige Durchmischung in einem
Statikmischer erreicht werden kann.
Vorzugsweise entsprechen die Viskositäten der drei
Komponenten einander im wesentlichen und liegen jeweils im Bereich von 20 bis 150 Pa-s, vorzugsweise von 25 bis 120
Pa-s, insbesondere von 30 bis 90 Pa-s.
Komponenten einander im wesentlichen und liegen jeweils im Bereich von 20 bis 150 Pa-s, vorzugsweise von 25 bis 120
Pa-s, insbesondere von 30 bis 90 Pa-s.
Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines poröser,, anorganischen Schaumproduktes
liegt in der Verwendung eines oder mehrerer Schaumbildner in der pastosen schaumbildenden Komponente C, welche
ausgewählt sind aus der Gruppe Natriumhydroxid, Kaiiumhydroxid, Bariumhydroxid, Calciumhydroxid,
Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und
Phosphorsäure, und in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge
in einer pastösen Schautrarasse enthalten sind, welche eine anorganische, steinbildende Komponente (A), eine
wasserhaltige Harter-Komponente (B), die die
Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt und eine schaumbildende
Komponente (C) umfaßt.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen pastösen
Schaummasse, das heißt zum Vermischen der steinbildenden Komponente A, der Härterkomponente B und der
schaumbildenden Komponente C, empfiehlt sich folgendes Vorgehen:
Zunächst werden wie oben aufgezeigt die einzelnen Komponenten (A), (B) und (C) hergestellt und nachfolgend
in das jeweilige Gebinde abgefüllt.
Vorzugsweise wird jede der Komponenten in eine separate
Kartusche oder Tube eingebracht. 30
16
Es ist jedoch auch möglich, die steinbildende Komponente (A) und die Härter-Komponente (B) beziehungsweise die
Härter-Komponente (B) und die schaumbildende Komponente
(C) nach einem Mischvorgang jeweils gemeinsam in eine Kartusche oder Tube abzufüllen.
Unmittelbar vor der Anwendung werden die drei vorkonfektionierten Komponenten beispielsweise durch
Verrühren mittels eines Spatels oder eines Großmischers miteinander gründlich vermischt. Nach kurzer Zeit beginnt
die Schaummasse bereits vorsichtig aufzuschäumen und kann
aufgrund ihres ausgezeichneten Haftvermögens sofort zur Verfüllung von Wand- oder Deckendurchbrüchen verwendet
werden.
Besonders vorteilhaft ist es, die Vermischung der einzelnen Komponenten in einem am Gebindehals
vorgesehenen, rohrförmigen Statikmischsystem mit zwei oder drei Kartuschenkammern vorzunehmen, wobei sich jede
Komponente vorzugsweise in einer eigenen Kartuschenkammer befindet. Schnell, punktgenau und unter Vermeidung
jeglichen Ausschusses sowie jeglicher Fehlermöglichkeit im Hinblick auf die Zusammensetzung der erhaltenen pastösen
Schaummasse kann auf diese Weise die Herstellung und Applikation der erfindungsgemäßen Schaummasse erfolgen.
Erfindungsgemäß werden im Falle der Verwendung eines
Statikmischsystems zuerst die Komponenten A und B (Steinbildner und Härter) in einer Vormischstrecke am
0 Gebindeaustritt gemischt oder bereits miteinander gemischt vorgelegt. Nachfolgend wird der Mischung der Komponenten A
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und B die schaumbildende Komponente C zugeführt. Die an das Ende der Vormischstrecke anschließende rohrförmige
Mischstrecke, welche von den drei Komponenten A, B und C gleichzeitig passiert wird, ist vorzugsweise so lange, daß
die Schaummasse bereits beim Austritt aus dem Statikmischer-Rohr eine zumindest etwas aufgeschäumte,
pastöse und tropffreie Konsistenz aufweist. Die pastöse Schaummasse wird zum weiteren Aufschäumen und Aushärten in
eine zu verschließende Öffnung oder in eine Form eingebracht.
Ein solches Statikmischsystem umfaßt beispielsweise drei zylinderförmige Kartuschen, die über ihre Seitenwände
zumindest teilweise miteinander in Verbindung stehen und deren Längsachsen parallel zueinander verlaufen. Die
Kartuschen der steinbildenden Komponente (A) und der Härter-Komponente (B) können in eine mit einer Mischwendel
ausgestattete Vormischstrecke münden. Parallel zu dieser
kann der Hals der Kartusche von Komponente (C) verlaufen.
Die Mischung der Komponenten (A) und (B) kann nach der Passage der Vormischstrecke auf die aus dem parallel
verlaufenden Kartuschenhals zugeführte Komponente (C) treffen und gemeinsam mit dieser in einem
nachgeschalteten, auf den Kartuschenhals aufgesetzten, rohrförmigen Statikmischer mit Mischwendel einer
intensiven Vermischung unterzogen werden. Die Länge dieses rohrförmigen Statikmischers wird so gewählt, daß die
austretende Schaummasse bereits etwas aufschäumt.
0 Mit Hilfe des freien Endes des rohrförmigen Statikmischers kann die erfindungsgemäße Schaummasse punktgenau und in
der gewünschten Menge ausgebracht werden, wobei es aufgrund der zumindest etwas erhöhten Viskosität und dem
ausgezeichneten Anhaftungsvermögen der Schaummasse nicht
zu deren Herauslaufen aus einem Wand- oder Deckendurchbruch kommt.
Nach dem Einbringen der erfindungsgemäßen Schaummasse in
die zu verschließende Öffnung findet das abschließende Aufschäumen und die Härtungsreaktion statt. Bereits nach
etwa 15 Minuten besitzt das Schaumprodukt eine Festigkeit, die eine Bearbeitung zum Beispiel mittels eines Spatels,
einer Säge oder einer Kelle zuläßt. Die endgültige Festigkeit des fertigen Schaumproduktes wird in
Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur etwa 3 0 bis 45 Minuten nach dem Vermischen der Komponenten erreicht.
Die Zuführung der Komponenten hintereinander ist wichtig, um beim Austritt aus dem Statikmischer eine bereits etwas
aufschäumende und weitgehend tropffreie Masse zu erhalten,
die sofort auch an senkrechten Wänden oder bei Über-Kopf-Anwendungen
eine Anhaftung an dem Untergrund sicherstellt.
Das nach dem oben beschriebenen Verfahren hergestellte, vollständig aufgeschäumte, ausgehärtete anorganische
Schaumprodukt besitzt eine Dichte im Bereich von 40 bis 1000 kg/m3, vorzugsweise von 60 bis 700 kg/m3,
insbesondere von 100 bis 500 kg/m3 , eine realtive Druckfestigkeit im Bereich von 0,2 bis 60 Nmm
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vorzugsweise von 1 bis 45 Nmm" , insbesondere von 5 bis 0 3 0 Nmm"2 sowie einen mittleren Porendurchmesser im Bereich
von 0,1 bis 10 mm, vorzugsweise von 0,5 bis 5 mm, insbesondere von 1 bis 2 mm.
Das Volumen des fertig aufgeschäumten und ausgehärteten Schaumproduktes steht zu dem Volumen der noch
ungeschäumten pastösen Schaummasse, das heißt zu dem Volumen der ungeschäumten Mischung der Komponenten A, B
und C, in einem Verhältnis im Bereich von 1,01 : 1 bis 10:1, vorzugsweise von 1,01 : 1 bis 6:1, insbesondere von
1,01 : 1 bis 3:1.
Ein weiterer besondere Vorteil des erfindungsgemäßen,
vollständig aufgeschäumten und ausgehärteten Schaumproduktes liegt darin, daß dessen
Feuerwiderstandsdauer gemäß der Norm DIN 4102 Teil 9 langer als 180 Minuten ist sowie darin, daß es der
Baustoffklasse Al {Nichtbrennbare Baustoffe) nach der
Norm DIN 4102 Teil 1 und den Feuerwiderstandsklassen S 180 (Kabelabschottungen) und R 120 (Rohrabschottungen)
nach der Norm DIN 4102 Teil 11 angehört.
Das erfindungsgemäße, vollständig aufgeschäumte und ausgehärtete Schaumprodukt kann aufgrund seiner
hervorragenden Wärmedämmeigenschaften als Brandschutzabschottung von Durchführungen in Decken und
Wänden für Kabel aller Art sowie für kleine und große Rohre verwendet werden.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße pastöse
Schaummasse beziehungsweise das erfindungsgemäße voll aufgeschäumte und ausgehärtete Schaumprodukt auch zum
Verfüllen von Brandschutz-klassifizierten Baufugen in
hervorragender Weise verwendet werden, sofern keine Bauteilbewegungen durch die Fuge aufgenommen werden
müssen.
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Auch in nicht-klassifizierten Brandschutzbereichen ist
eine Verwendung der erfindungsgemäßen pastösen Schaummasse und des erfindungsgemäßen ausgehärteten
Schaumproduktes von Vorteil. Beispielsweise können alle Arten von Aussparungen in Decken und Wänden, bei denen es
auf eine dichte, nicht brennbare Verfüllung ankommt, hiermit verschlossen werden.
Bedingt durch die große Porengröße des voll aufgeschäumten und ausgehärteten Schaumproduktes weist
dieses eine ausgesprochen geringe Dichte auf. Aus diesem Grunde ist es für eine Verwendung im Flugzeug- oder
Schiffsbau geradezu prädestiniert.
1) Herstellung der steinbildenden Komponente A:
In einem kesseiförmigen Reaktionsgefäß werden bei
Raumtemperatur, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente A, 34 Gew.-Teile Wasser vorgelegt und unter
Rühren 21 Gew.-Teile Hohlglaskugeln (Gerüststoff) mit
21
einem Durchmesser von 300 &mgr;&idiagr;&eegr; und 45 Gew.-Teile Feststoff
zugegeben, wobei sich 100 Gewichtsteile des Feststoffes aus 20 Gew.-Teilen Granat, 20 Gew.-Teilen Zeolith, 36
Gew.-Teilen Muskovit, 20 Gew.-Teilen Dickit und 4 Gew.-Teilen NH4Cl (Gase abspaltende Verbindung)
zusammensetzen.
Es wird solange gerührt, bis die Feststoffe benetzt sind. Anschließend wird ein Unterdruck (100 mbar) angelegt und
das Rühren für etwa 15 Minuten fortgesetzt, um Luftblasen aus der Mischung zu entfernen.
Man erhält die steinbildende Komponente A in Form einer Aufschlämmung, deren Viskosität etwa bei 100 Pa-s liegt.
2. Herstellung der Härter-Komponente B:
Eine handelsübliche Wasserglaslösung mit 20 Gew.-Teilen
Na2O, 34 Gew.-Teilen SiO2 und 6 Gew.-Teilen eines
handelsüblichen Stabilisators wird gegebenenfalls so
lange eingeengt, bis sie etwa 40 Gew.-Teile Wasser, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente B, enthält
und ihre Viskosität etwa 100 Pa-s beträgt.
3. Herstellung der schaumbildenden Komponente C:
In ein kesseiförmiges Reaktionsgefäß werden, bezogen auf 100 Gewichtsteile der Komponente C, 3,5 Gew.-Teile
Hohlglaskugeln (Gerüststoff) mit einem Durchmesser von
300 &mgr;&tgr;&eegr;, 20 Gew.-Teile Natriumhydroxid (Schaumbildner) und
22 ,
2 Gew.-Teile Bentonit (Verdickungsmittel) und 43 Gew.-Teile Wasser (Trägerstoff) gegeben. Anschließend wird
gerührt, bis die Feststoffe vollständig gelöst
beziehungsweise benetzt sind.
Die Komponente C fällt als pastöse Mischung mit einer Viskosität von etwa 100 Pa-s an.
beziehungsweise benetzt sind.
Die Komponente C fällt als pastöse Mischung mit einer Viskosität von etwa 100 Pa-s an.
Claims (14)
1. Pastöse Schaummasse oder aus mehreren Teilen bestehende Zusammenstellung von pastösen Komponenten zur Herstellung
eines anorganischen, porösen und festen Schaumproduktes, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine pastose anorganische,
steinbildende Komponente (A), eine pastöse wasserhaltige Härter-Komponente (B), die die Härtungsreaktion der
steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich bewirkt, sowie eine pastöse schaumbildende Komponente (C)
umfaßt, welche als Schaumbildner eine oder mehrere Verbindungen enthält, die ausgewählt sind aus der Gruppe
Natriumhydroxid, Kaiiumhydroxid, Bariumhydroxid,
Calciumhydroxid, Wasserstoffperoxid, Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure
und Phosphorsäure, und in einer zur Beeinflussung der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge
enthalten sind.
2. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Komponenten A, B und C
vorkonfektioniert jeweils in einem Gebinde enthalten sind, welches eine Kunststoffkartusche, Folienkartusche,
Großkartusche oder ein Bulk ist.
3. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
anorganische, steinbildende Komponente (A) im wesentlichen einen oder mehrere Feststoffe aus der Gruppe
I. feinteiliges, wenigstens teilweise amorphes Alumosilikat mit Gehalten von amorphem
Siliziumdioxid und Aluminiumoxid,
II. glasartige, amorphe Elektrofilterasche,
III. Elektrofilterasche aus Braunkohlekraftwerken,
IV. gemahlener, kalzinierter Bauxit,
V. Basaltmehl,
VI. ungelöstes, amorphes SiO2, insbesondere aus einer
amorphen, dispers-pulverförmigen, entwässerten oder
wasserhaltigen Kieselsäure oder aus Hochtemperaturprozessen {Silica Fume),
VII. Metakaolin,
VIII. Quarzmehl,
IX. Magnesiumsilikate (Talkum, Speckstein), X. Glimmer,
XI. Perlit,
XII. Korund,
XIII. Flugasche,
XIV. Kaolin, XV. Zeolith,
XVI. Tonerde,
XVII. Nakrit,
XVIII. Dickit,
XIX. Granate,
0 XX. Orthoklas,
XXI. Mikroklin,
XXII. PIagioklas,
XXIII. Muskovit oder
XXIV. Rhylith enthält.
4. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steinbildende,
anorganische Komponente (A) zusätzlich umfaßt als Trägerstoff für die Feststoffe Wasser, als Gerüststoff,
welcher Zwischenräume zur Einlagerung einer Aufschlämmung
der Feststoffe in Wasser bereitstellt, kleine kugelförmige Körper aus zumindest gegenüber dem jeweiligen
Schaumbildner inertem Material und/oder Glas- oder Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder
Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von Aluminiumsilikat-Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im
Bereich von 1100 bis 1400 0C , sowie mindestens eine Verbindung, die bei einem PH im Bereich von 2 bis 14 und
bei Zugabe des Schaumbildners Gase freisetzt.
5. Schaummasse oder Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gase
freisetzende Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe (NH4)Cl, NH4CH3COO, (NH4J2CO3, (NH4J3PO4, (NH4J2SO4 oder ein
Peroxid ist, welches ausgewählt ist aus der Gruppe Natriumperoxid (Na2O2) , Wasserstoffperoxid (H2O2) ,
Natriumperborat (NaBO3 · 4 H2O) oder Natriumhydrogencarbonat
(NaHCO3) ist.
30
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6. Schaummasse oder Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß 100
Gewichtsteile der steinbildenden Komponente (A) 35 bis 90 Gew.-Teile Feststoff, dessen Teilchengröße im Bereich von
10 bis 500 &mgr;&idiagr;&eegr; liegt, 1 bis 20 Gew.-Teile der bei einem PH
von 2 bis 14 in Gegenwart des Schaumbildners Gase abspaltenden Verbindung, 9 bis 64 Gew.-Teile Wasser sowie
0 bis 55 Gew.-Teile des im wesentlichen kugelförmigen, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerten Gerüststoffs
enthalten.
7. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
wasserhaltige Härter-Komponente (B) eine wässrige Alkalisilikatlösung mit 1,2 bis 2,5 Mol SiO2 je Mol K2O
und/oder Na2O und/oder eine wässrige Aluminiumsilikatlösung
und/oder eine fließfähige Masse mit Gehalten von 1,5 bis 10 Gew.-Teilen Oxidgemisch mit Gehalten von amorphem SiO2
und Aluminiumoxid und 0,7 bis 2,5 Gew.-Teilen K2O beziehungsweise 0,55 bis 1,5 Gew.-Teilen Na2O je 1 Gew.
Teil gelöstes SiO2 umfaßt.
8. Schaummasse oder Zusammenstellung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gew.-Teile der Härter-Komponente
(B) 50 bis 90 Gew.-Teile Alkalisilikatlösung, Aluminiumsilikatlösung oder der fließfähigen Masse, welche
ein Oxidgemisch aus SiO2 und Aluminiumoxid sowie von K2O
oder Na2O umfaßt, 0 bis 20 Gew.-Teile· eines flüssigen und/oder festen Stabilisators und 10 bis 30 Gew.-Teile
Wasser enthalten.
9. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß 2 bis
Gew.-Teile der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil der Härter-Komponente (B) enthalten sind.
10. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der
Ansprüche l bis 9, dadaurch gekennzeichnet, daß die schaumbildende Komponente (C) neben dem jeweiligen
Schaumbildner als Trägerstoff Wasser, als Gerüststoff, welcher Zwischenräume zur Einlagerung der Aufschlämmung
des Schaumbildners und eines Verdickungsmittels in Wasser
bereitstellt, zumindest gegenüber dem Schaumbildner inerte Feststoffkügelchen und/oder Glas- beziehungsweise
Hohlglaskugeln und/oder Elektrofilterasche und/oder Flugasche aus Steinkohlekraftwerken in Form von
Aluminiumsilikat-Hohlkugeln mit einem Schmelzpunkt im
Bereich von 1100 bis 1400 0C und als Verdickungsmittel
zur Angleichung der Viskosität der Komponente (C) an die Viskositäten der Komponenten (A) und (B), mindestens einen
Stoff umfaßt, der ausgewählt ist aus der Gruppe Bentonite, Zeolithe, inerte Füllstoffe, Phyllosilikate, Kieselsäuren
und Kieselerden und gegenüber Calciumhydroxid inerten, anorganischen und organischen Fasern.
11. Schaummasse oder Zusammenstellung··nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß 100 Gew.-Teile der schaumbildenden Komponente (C) 5 bis 60 Gew.-Teile
Schaumbildner, 20 bis 70 Gew.-Teile Wasser, 0 bis 10 Gew.
Teile Verdickungsmittel und 0 bis 75 Gew.-Teile der im wesentlichen kugelförmigen, zumindest gegenüber dem
Schaumbildner inerten Gerüststoffe enthalten.
12. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der
Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß 3 bis 15 Gew.-Teile der steinbildenden Komponente (A) je Gew.-Teil
der schaumbildenden Komponente (C) enthalten sind.
13. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der
Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß 0,2 bis 5 Gew.-Teile der Härter-Komponente (B) je Gew.-Teil der
schaumbildenden Komponente (C) enthalten sind.
14. Schaummasse oder Zusammenstellung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Viskositäten der drei Komponenten A, B und C einander im
wesentlichen entsprechen und jeweils im Bereich von 20 bis 150 Pa-s liegen.
s-
yi. Poröses anorganisches Schaumprodukt, dadurch
gekennzeichnet, daß es erhältlich ist durch die Verwendung eines oder mehrerer Schaumbildner, die ausgewählt sind aus
der Gruppe Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Bariumhydroxid, CaIciumhydroxid, Wasserstoffperoxid,
Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Citronensäure, Essigsäure und Phosphorsäure, in einer zur Beeinflussung
der Porenstruktur und/oder der Festigkeit ausreichenden Menge in einer Schaummasse, enthaltend eine anorganische,
steinbildende Komponente (A), eine wasserhaltige Härter-Komponente
(B), welche die Härtungsreaktion der steinbildenden Komponente (A) im alkalischen Bereich
bewirkt und eine schaumbildende Komponente C und daß das Verhältnis des Volumens des aufgeschäumten Schaumproduktes
zu dem Volumen der ungeschäumten Mischung der Komponenten
A, B und C im Bereich von 1:1 bis 10:1 liegt.
1$. Poröses anorganisches Schaumprodukt nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß es erhältlich ist, indem man
die Komponenten A, B und C in einem Statikmischsystem mit zwei oder drei Kartuschenkammern miteinander vermischt,
wobei zuerst die Komponenten A und B {Steinbildner und Härter) in einer Vormischstrecke gemischt oder bereits
miteinander gemischt vorgelegt werden und nachfolgend die Schaumungskomponente C zugeführt wird und die gemeinsame,
rohrförmige Mischstrecke so lange ist, daß die Schaummasse bereits beim Austritt aus dem Statikmischer-Rohr eine
zumindest etwas aufgeschäumte, pastöse und tropffreie Konsistenz aufweist und daß diese Schaummasse zum weiteren
Aufschäumen und Aushärten in eine zu verschließende Aussparung oder in eine Form eingebracht wird, wobei das
ausgehärtete, nachexpandierte Schaumprodukt eine Dichte im Bereich von 40 bis 1000 kg/m3, eine realtive
Druckfestigkeit im Bereich von 0,2 bis 60 Nmm"2 , einen
mittleren Porendurchmesser im Bereich von 0,1 bis 10 mm,
eine Feuerwiderstandsdauer gemäß der DIN 4102 Teil 9, die langer als 180 Minuten ist sowie die Zugehörigkeit zu der
Baustoffklasse Al nach DIN 4102 Teil 1 und den
Feuerwiderstandsklassen S 180 und R 120 der Norm DIN 4102 Teil 11 aufweist.
Feuerwiderstandsklassen S 180 und R 120 der Norm DIN 4102 Teil 11 aufweist.
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|
R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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|
R158 | Lapse of ip right after 8 years |
Effective date: 20040803 |