DE3150701A1

DE3150701A1 - Verfahren zur verarbeitung einer feucht-kruemeligen, anorganischen masse aus mineralischen leichtstoffen, hydraulischen bindemitteln und wasser durch ueberfuehrung in einen fluessigen zustand und formgebendes giessen oder haftendes aufbringen auf flaechen unter erzeugung einer festen masse mit einer niedrigen rohdichte und einer in der waerme- und verbrennungstechnik ausreichenden druckfestigkeit

Info

Publication number: DE3150701A1
Application number: DE19813150701
Authority: DE
Inventors: Dirk Dr.-Ing. 4044 Kaarst Becker; Ralf Ing.(Grad.) 4010 Hilden Dabrowski; Ilse 4006 Erkrath John
Original assignee: Kramer & Co KG Hans GmbH
Current assignee: Kramer & Co KG Hans GmbH
Priority date: 1981-12-21
Filing date: 1981-12-21
Publication date: 1983-07-14
Also published as: DE3150701C2

Description

Anorganische Massen für die Anwendung in der
Wärme- und Verbrennungstechnik erfordern Unbrennbarkeit,hohe Wärmedämmung und ausreichende Druckfestigkeit.
Solche Massen werden nach dem Stand der Technik als Stampfmassen in Formen eingebracht.Diese Notwendigkeit des Einbringens solcher,anorganischer,knetbarer Massen durch Einstampfen erfordert einen erheblichen Aufwand an Arbeit und Zeit.
Es ist Aufgabe der Erfindung,diesen Aufwand zu vermeiden und solche anorganischen Massen durch Überführen der Feststoffe in einen flüssigen Zustand und durch formgebendes Giessen oder haftendes Aufbringen auf Flächen mit niedriger Rohdichte und einer in der Wärme- und Verbrennungstechnik ausreichenden Druckfestigkeit herzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird als expandierter mineralischer Stoff geblähtes Naturglas, anorganischesthydraulisches Bindemittel und Wasser in einem Gewichtsverhältnis'Summe der anorganischen Stoffe: Wasser wie 1: 2,5 bis 3,8 eingesetzt unter Zugabe eines schaumbildendes, strukturschonendes Mittel in solcher Menge, dass soviel stabiler,feinblasiger Schaum gebildet wird,dass durch Bewegung der Masse ein fliessfähiger Zustand eintritt,der im abgebundenen,trockenen Zustand zu einer Rohdichte von 150 bis 300 g/l führt und im ruhenden Zustand zu einer formstabilen Grünstandfestigkeit und zu einer Druckfestigkeit bei Bruch von 0,15 bis 0,8 N/mm² ,und diese fliessfähige Masse,gegebenenfalls unter Zusatz von wasser-rückhaltendem,organischem Mittel, in Formen gegosseii,oder auf Flächen aufgebracht, derart,dass in einem Zeitraum von 30 bis 180 sec ohne Eintreten einer Nachverformung entformt wird.
Das Verfahren der Erfindung ist in Patentanspruch 1 definiert.Dia linteransprüche betreffen die alternative Ausgestaltung dieses Verfahrens Nach dem Verfahren der Erfindung wird als expandierter mineralischer Stoff silikatischer Zusammensetzung Perlit eingesetzt.Es ist möglich, eine Teilmenge durch expandierten Vermiculit zu ersetzen.
Dieser expandierte mineralische Stoff wird in einem Kornbereich bis 5 mm vorzugsweise eingesetzt.
Ein besonderer Kornbereich beträgt 0,03 bis 3,0 mm.
Zur Lösung der Aufgabe der Erfindung ist ein definiertes VerhAltnis,Summe der anorganischen Stoffe : Wasser wie 1:2,5 bis 3,8 einzustellen.
Sofern eine höhere Wassermenge eingesetzt wird, entsteht zwar eine fliessfähigeMasse,aber diese stellt eine technisch unbrauchbare Mischung dar.
Diese Masse würde zu einer Entmischung,also zu Inhomogenität mit einem Dichtegradienten führen.
Sofern solche Massen eingeformt werden,würden diese zu Formkörpern mit unterschiedlicher Druckfestigkeit führen durch Austreten von Wasser aus der Form und durch die Entmischung.
Eine geringere Wassermenge als dem erfindungsgemässem Verhältnis entspricht,würde zu der festen,bröckeligen Masse,knetbaren Masse nach dem Stand der Technik führen.
Es ist ein überraschender,technischer Effekt, dass das bevorzugte Verhältnis: Summe der ss.,rqnischen Stoffe:Wasser wie 1:2,5 bis 3,8 bei Freifallvermischuny oder 1: etwa 1,7 bei Zwangsvermischung zum fliessfahiyen 7ustand führt.
An die Masse gemäss der Erfindung wird aber auch die Anforderung gestellt,dass diese durch die Zugabe eines schaumbildenden; strukturschonenden Mittels zu einem stabilen,feinblasigen Schaum führt,der durch Bewegung der Masse im abgebundenen,trockenen Zustand zu einer-definierten Rohdichte von 150 bis 300 g/l und im ruhenden Zustand zu einer formstabilen Grünstandfestigkeit und zu einer Druckfestigkeit 2 bei Bruch von 0,15 bis 0,8 N/ mm führt.
Diese Anforderungen werden nur durch die rombination der Summe der anorganischen Stoffe mit dem schaumbildenden,strukturschonenden Mittel erreicht.Das schaumbildende Mittel stellt eine Auswahl dar,die nicht zu einer zu geringen Schaumbildung oder zu einem nur grobblasigen Schaum führt.Es hat sich. überraschend gezeigt,dass kationische Mittel nicht geeignet sind.
Es ist aber auch erforderlich,dass diese Mittel durch ausgewählte ,grenzflächenaktive Eigenschaften eine "strukturschonende Wirkung" ausüben.
Unter dieser Wirkung wird verstanden,dass bei der Bewegung der anorganischen Masse keine Zerkleinerung des expandierten mineralischen Stoffes durch ein gegenseitiges Abreiben stattfindet'wodurch eine unkrontollierbare Änderung der Rohdichte im abgebundenen, trockenden Zustand und auch keine ausreichende Formstabilität bei der Grünstandfestigkeit erreicht würde.
Erst nachdem dieser technische Effekt durch die Lehre der Erfindung erkannt ist,kann die Auswahl geeigneter, strukturschonender Mittel getroffen werden.
Nur durch die Kombination dieses anorganischen und organischen Stoff-Systems in Wasser ist es möglich'diese zunächst feste Masse in einen fliessfähigen Zustand überzuführen,der aber die überraschende Eigenschaft hat,dass dieser nach der Verformung oder Haftung sich rasch wieder verfestigt mit definierten Parametern,die sich aus der gestellten Aufgabe ergeben,und die eine rasche Entformung in der kurzen Zeit von 30 bis 180 sec gestatten.
Für die Optimierung des Verfahrens der Erfindung ist es vorteilhaft,dass das Gewichtsverhältnis expandierter mineralischer Stoff:hydraulischem Bindemittel 70-50:30-50 % beträgt.
beträgt.Gerade dieses Verhältnis führt zu den definierten Parametern,die zur Lösung der Aufgabe der Erfindung notwendig sind.
Dieses Verhältnis wird jedoch auch durch den Zusatz eines schaum-bildenden,strukturschonenden Mittels beeinflusst.
Es mag verschiedene,theoretische Betrachtungen geben,wie dieses quasi-tixothrope Verhalten der anorganischen Masse aufgehoben und danach in kurzer Zeit wieder der feste,ursprüngliche Zustand eingestellt wird.Wesentlich ist,dass das Verfahren gemäss der Erfindung diesen neuen, technischen Effekt für die Lösung der Aufgabe der Erfindung verwendet.Nur die Masse-gemäss der Erfindung ergibt überraschend diesen fliessfähigen Zustand,der ohne eine Verformung nach dem Giessen oder Auftragen,wie durch Spritzen,zu einer formstabilen Grünstandfestigkeit und zu einer definierten Rohdichte und Druckfestigkeit bei Bruch führt.
Zur Messung der Grünstandfestigkeit und der Druckfestigkeit gemäss dem Verfahren der Erfindung werden die in der Fachindustrie bekannten Standartmethoden verwendet.
Für das Verfahren der Erfindung ist es vorteilhaft,die alternativen Stoffe,Kornbereiche und Mengen einzusetzen.Das Verfahren der Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugte Auswahl beschränkt.
Eine bevorzugte,alternative Massnahme verwendet ein wasser-rückhaltendes Mittel in einer Menge von 0,2 bis 0,7 Gewichtsprozent,auf die Menge der anorganischen Stoffe gerechnet.
Dieser Zusatz bietet den technischen Effekt, dass mit der Wassermenge in dem definierten Verhältnis zur Summe der anorganischen Stoffe bis an die obere Grenze geganyen werden kann.
Es findet dennoch kein Austreten von Wasser bei der Verformung der anorganischen Masse statt,und die Formstabilität wird bei der Grünstandfestigkeit erreicht.
Das Verfahren gemäss der Erfindung gestattet die Einstellung des fliessfähigen Zustandes durch Bewegung der Masse herbeizuführen.
Das Verfahren der Erfindung gestattet das Gewichtsverhältnis Summe der anorganischen Stoffe: Wasser von der Form der Bewegung abhängig zu machen.Das Freifallvermischen erfolgt insbesondere durch Rühren,Mischen, Anwendung von Vibration.Das Zwangsvermischen, insbesondere durch Drehflügel-oder Schneckenmischer führt zur Einsparung von Wasser.
Diese technologische Massnahme der Herbeiführung der Bewegung der Gesamtmasse wird durch den technischen Effekt der Wirkung des Wassers und des sich bildenden Schaumes als Gleitmittel gefördert.Das überführen der Masse in den fliessfähigen Zustand durch die Auswahl der Komponenten und durch die Einstellung ihrer Verhälnisse in Verbindung mit dieser mechanischen Massnahme stellt insgesamt ein komplexes System dar,welches erst zur Lösung der Aufgabe der Erfindung führt.
Diese Bewegung durch Rühren oder durch Vibration erfolgt nach dem Verfahren gemäss der Erfindung nur für kurze Zeit,um den fliessfähigen Zustand einzustellen,wie für 1 min.
Eine weitere,bevorzugte Massnahme des Verfahrens gemäss der Erfindung liegt darin,dass der fliessfähige Zustand in der Form nach der Einführung zer ?lasse durch Vibration in der Form vervolle F --; - - - der Erfindung ist dann vorteilhaft,wenn die Masse nicht dem fliessfähigen Zustand nach der Messmethode yemäss der Erfindung entspricht.
Dies ist beispielsweise dann der Fall,wenn die ausfliessende Menge nicht den Mindestwert von 100 g /sec erreicht.In diesem Fall kann der fliessfähige Zustand zur Einstellung der Parameter gemäss dem Verfahren der Erfindung durch Vibration innerhalb der Form erfolgen.
Diese alternative Massnahme stellt also eine Unterstützung der Massnahmen des Verfahrens der Erfindung dar.Es wäre aber auch möglich, diese Massnahme erst nach dem Einführen der Masse gemäss der Erfindung in die Form durchzuführen.
Das Einführen der Masse gemäss der Erfindung in die Formen kann im freien Fall erfolgen.
Die Entformung ist in kürzester Zeit möglich.
Das Verfahren gemäss der Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert.
Ausgangsstoffe: Perlit,Siebkennlinien gemäss Anspruch 11.
Portlandzement,Klasse PZ 55.
Schaumbildendes,strukturschonendes Mittel: Handelsprodukt "Hostapur OS"'der Hoechst AG, Frankfurt.
Wasser-rückhaltendes Mittel :Handelsprodukt "Tylose MBH",der Hoechst AG,Frankfurt.
Wasser Leitungswasser bei Raumtemperatur.
Es werden je Versuch 50 g expandierter mineralischer Stoff in Form von Perlit und 50 g des hydraulischen Bindemittels eingesetzt.Es werden je Versuch 0,5 g des scaumbildenden,strukturschonenden Mittels und 2,5 g des wasser-rückhaltenden Mittels eingesetzt.
Die Herstellung der Masse erfolgt nach dem Verfahren der Erfindung unter Rühren für je 1 min.Die Masse im fliessfähigen Zustand wird im freien Fall in die Messapparatur eingesetzt.
Versuch Nr. 1 2 3 4 5 6 Wasser ml 140' 175 200 300 325 400 Rohdichte g/l 210 250 260 190 180 120 Druckfestig- 0,01 0,29 0,33 0,20 0,19 0,029 keit N/nin GiessfähigReit - - - + + + Giessgeschwin- 0 0 15 250 400 550 digkeit g/10 sec Die Giessgeschwindigkeit beträgt vergleichsweise mit Wasser von Ramtemperatur 1300 g/10 sec.
Auswertung der Ergebnisse.
Versuch l:Keine Giessfähigkeit,keine Druckfestigkeit, Versuch 2;Keine Giessfähigkeit,hohe Druckfestigkeit, Versuch 3 :Keine ausreichende Giessfähigkeit, ausreichende Rohdichte,hohe Druckfestigkeit,nur geringe Giessgeschwindigkeit.
Versuch 4:Gute Giessfähigkeit,gute Giessgeschwindigkeit,ausreichende Rohdichte und Druckfestigkeit, Versuch 5:Gute Giessfähigkeit,gute Giessgeschwindigkeit'ausreichende Rohdichte und Druckfestigkeit, Versuch 6:Giessfähigkeit mit Inhomogenität,Auslaufen von Wasser aus der Form'keine Grünstar;dfestigkeit.Keine ausreichende Rohdichte.
Die Feststellung der Rohdichte im abgebundenen,trockenen Zustand und der Druckfestigkeit bei Bruch erfolgte nach der Eingabe der MasSe in eine Form und nach der Entschalung nach 35 sec.
Die Versuche zeigen,dass der fliessfähige Zustand der Masse gemäss dem Verfahren der Erfindung nur mit dem Verhältnis der Summe der anorganischen Stoffe ; Wasser einzustellen ist.Wenn die Wassermenge zu niedrig ist,wird keine Giessfähigkeit erreicht.Wenn die Wassermenge zu hoch ist,besteht Giessfähigkeit,aber es wird keine ausreichende Grünstandfestigkeit erzielt.
Bei diesen Versuchen wird unter "Giessfähigkeit" der fliessfähige Zustand gemäss demVerfahren der Erfindung verstanden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung bietet den Vorteil,dass ein rasches und vollständiges, homogenes Verfüllen der auszuformenden Räume erfolgt.Die niedrige Rohdichte bei der notwendigen Druckfestigkeit bis zum Bruch gestattet eine gute Wärmedämmwirkung bei der Verwendung der Masse nach dem Verfahren der Erfindung.
Die Masse nach dem Verfahren der Erfindung kann beispielsweise als Wärmedämm-Hinterfüll-Mörtel für Schornstein-Isolierungen,für Schottmassen zum Abdichten von Kabelschächten,als Putzbelag für den vorbeugenden Brandschutz,sowie für Ofenauskleidungen eingesetzt werden.
Das Verfahren der Erfindung vermeidet hohe Investierungskosten für Pressanlagen und gestattet in technologisch einfacher Arbeitsweise eine grössere Durchsatzkapazität.
'Verfahren zur Verarbeitung einer feucht-krümeligen,anorganischen Masse aus mineralischen Leichtstoffen,hydraulischen Bindemitteln und Wasser durch Überführung in einen flüssigen Zustand und formgebendes Giessen oder haftendes Aufbringen auf Flächen unter Erzeugung einer festen Masse mit einer niedrigen Rohdichte und einer in der Wärme-und Verbrennungstechnik ausreichenden Druckfestigkeit"

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e X Verfahren zur Verarbeitung einer feuchtkrümeligen,anorganischen Masse aus mineralischen Leichtstoffen,hydraulischen Bindemitteln und Wasser durch Überführung in einen flüssigen Zustand und formgebendes Giessen oder haftendes Aufbringen auf Flächen unter Erzeugung einer festen Masse mit einer niedrigen Rohdichte und einer in der Wärme-und Verbrennungstechnik ausreichenden Druckfestigkeit,dadurch gekennzeichnet,dass als expandierter mineralischer Stoff geblähtes Naturglas, hydraulisches Bindemittel und Wasser eingesetzt werden unter Zugabe eines schaumbildenden, strukturschonenden Mittels in solcher Menge,dass soviel stabiler,feinblasiger Schaum gebildet wird,dass durch Bewegung der Masse ein fliessfähiger Zustand eintritt/der im abgebundenen,trockenen Zustand zu einer Rohdichte von 180 bis 300 g/l führt und im ruhenden Zustand zu einer formstabilen Grünstandfestigkeit und zu einer Druckfestigkeit bei Bruch von 0,15 bis 0,8 N/mm2,und diese fliessfähige Masse,gegebenenfalls unter Zusatz eines wasser-rückhaltendes Mittel, in Formen gegossen, oder auf Flächen aufgebracht wird und in einem Zeitraum von 30 bis 180 sec ohne Eintreten einer N'achformung entformt wird, oder auf den Flächen haftet.
2.Verfahren nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet, dass eine Teilmenge des expandierten mineralischen Stoffes durch expandierten Vermiculit ersetzt wird.
3.Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,dadurch gekennzeichnet,dass der expandierte mineralische Stoff in einem Kornbereich bis 5 mm verwendet wird.
4.Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2,dadurch gekennzeichnet,dass der expandierte mineralische Stoff in einem Kornbereich von 0,03 bis 3,o mm verwendet wird.
5.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet,dass das Gewichtsverhältnis expandierter mineralischer Stoff : hydraulischem Bindemittel 70-50:30-5n % betracht.
6.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5,dadurch gekennzeichnet,dass als hydraulisches Bindemittel Portlandzemente der Klassen P 35,P 45, P 55 und/oder Tonerdezement verwendet wird.
7.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6,dadurch gekennzeichnet,dass als schaumbildendes,strukturschonendes Mittel eine anionische und/oder nichtionische Verbindung mit grenzflächenaktiven Eigenschaften eingesetzt wird.
8.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7'dadurch gekenzeichnet,dass als schaumbildendes,strukturschonendes Mittel das Handelsprodukt "Hostapur OS", oder "HOE S 1703",der Hoechst AG,Frankfurt eingesetzt wird.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,dass als schaumbildendes,strukturschonendes Mittel ein ionisches Gemisch aus Alkensulfonat und Hydroxylalkansulfonat eingesetzt wird.
10.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,dass als wasserrückhaltendes,organisches Mittel hochveresterte Methyl-hydroxyethyl-Cellulose oder Carboxymethyl-Cellulose eingesetzt wird.
ll.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass als expandierter mineralischer Stoff Perlit mit den folgenden Siebkennlinien als Summen-% eingesetzt wird; grösser 3,0 mm 0 % " 2,0 " 1 % " 1,0 " 4,5 % " 0,5 " 10,0 % " 0,2 " 35,0 % " 0,1 " 45,0 % " 0,05 " 67,0 % " 0,03 " 83,0 % " 0 "100,0 %.
12.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass das wasserrückhaltende,organische Mittel in Mengen von 0,2 bis 0,7 Gewichtsprozent,auf die Menge der anorganischen Stoffe gerechnet, zugesetzt wird.
13.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,dass die frei fliesende Masse in eine vorgegebene Form raumausfüllend eingeführt wird, oder auf schrägen oder senkrechten Flächen haftend aufgebracht wird.
14.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,dass der fliessfähige Zustand durch Rühren oder durch Vibration erzeugt wird.
15.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet,dass die Bewegung derart erfolgt,dass das Wasser zusammen mit dem sich bildenden Schaum als Gleitmittel für die anorganischen Feststoffteilchen wirkt und dadurch der fliessfähige Zustand erzeugt wird.
16.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet,dass in der Masse ein solcher,fliessfähiger Zustand eingestellt wird,dass diese eine Fliessgesdhwin digkeit von mindestens 100 g/10 sec nach folgender Messmethode aufweist: Ausflussbecher aus zylindrischem Gefäss, Durchmesser 95 mm,Höhe 130 mm,Durchmesser der Ausflussöffnung 16 mm.

Einfliessender Masse im fliessfähigen Zustand bei Raumtemperatur,Füllhöhe 8Q mm, Ausfliessen unter Rühren mit 1100 U/min, Messung der ausgeflossenen Menge innerhalb von 10 sec.
17.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 16 in Abänderung des Verfahrens nach Anspruch l,dadurch gekennzeichnet,dass die Einstellung des fliessfähigen Zustandes der Masse durch Vibration in der Form unterstützt oder in dieser durchgeführt wird.
18.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch ekennzeichne,dass das Gewichtsverhältnis: Summe der anorganischen Stoffe: Wasser wie 1 : 2,5 bis 3,8 bei der Bewegung der Gesamtmasse durch Freifallvermischung beträgt.
19.Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet dass das Gewichtsverhältnis: Summe der inorganischen Stoffe: Wasser wie 1 : 1,7 bei Bewegung der Gesamtmasse. durch Zwangsmischung beträgt.