DE3202488A1 - Feuerhemmendes baumaterial und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Feuerhemmendes baumaterial und verfahren zu dessen herstellung

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DE3202488A1 DE19823202488 DE3202488A DE3202488A1 DE 3202488 A1 DE3202488 A1 DE 3202488A1 DE 19823202488 DE19823202488 DE 19823202488 DE 3202488 A DE3202488 A DE 3202488A DE 3202488 A1 DE3202488 A1 DE 3202488A1
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Description

LEINWEBER & ZIMMERMANN
Yoshida Kogyo K. K.
Tokio, Japan
Tatsuro Okamura
Yamaguchi-ken, Japan
PATENTANWÄLTE
Dipl.-Ing. H. Leinweber (1930-75) Dipl.-Ing. Heinz Zimmermann Dipl.-Ing. A. Gf. v. Wengersky
Rosental 7 · D-8000 München 2
2. Aufgang (Kustermann-Passage) Telefon (089) 2603989 Telex 528191 lepatd Telegr.-Adr. Leinpat München
den 27. Januar 1982
Unser Zeichen Z/lI-YK-141
Feuerhemmendes Baumaterial und
Verfahren zu dessen Herstellung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerheiranendes Baumaterial, das eine hervorragende Isolierung gegen Hitze und Schall bildet und zur Formung verschiedenarti-
ger Tafeln oder Platten, beispielsweise für Decken und Wände geeignet ist und als auf- oder einspritzbares Isolationsmaterial verwendbar ist, und die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Baumaterials.
Es braucht nicht erwähnt zu werden, daß in der Bauindustrie derzeit eine Vielzahl von Baumaterialien verwendet wird, was von den jeweiligen Anforderungen an das Gebäude und den Bauplatz abhängt. Die Anforderungen an Baumaterialien sind so verschiedenartig, daß ein Material, das für ein Gebäude geeignet ist, bei einem anderer. Gebäude nicht immer geeignet ist. Verschiedene Eigenschaften sind jedoch nahezu bei allen Baumaterialien wichtig, wie z.B. mechanische Festigkeit, Unbrennbarkeit oder schwere Entflammbarkeit und Wärme- und Schallisolierung sowie geringe Gestehungskosten.
Was die geringen Gestehungskosten von Baumaterialien anbelangt, so können gleichzeitig zwei Vorteile erzielt werden, wenn Industrieabfall in Baumaterial iimgewandelt werden kann, wobei das Problem der Abfallbeseitigung gelöst wird, wie z.Bu die Umweltvergiftung, und der zweite Vorteil besteht in dem wirtschaftlichen Nutzen des Baumaterials, das sich mit ctußerordentlich geringen Kosten aus dem Industrieabfall erzeugen laß-.
Demzufolge wurden verschiedene Versuche unternommen, um unbrauchbare Industrieabfall^ zur Herstellung von Baumaterial zu verwenden. Unglü :klicüerweise sind nur sehr wenig erfolgreiche Beispiele bekannt, bei denen Baumaterialien von hohem Gebrauchswert aus einem andernfalls unbrauchbaren oder sogar schädlichen Industrieabfall als Ausgangsmaterial hergestellt werden können.
Um einen Überblick über die Industriezweige zu geben, die mit ernsthaften Schwierigkeiten bei der Abfallbeseitigung zur Vermeidung von Umweltvergiftungen zu kämpfen hat en, sei die Aluminiumindüstrie als bekanntes Eeispiel erwähni . Bekanntlich wurden Aluminiumgegenstänöe in den vergai genen Jahren selten im Zustand der durch Strangpressen, (ließen od. dgl. bewirkten Formgebung mit 1 lankor Ober fl'Ai hr· vorwondot, sondern mointona nach einer Behandlung der Oberfläche.
Die in der Aluminiumindustrie am häufigsten verwendete Oberflächenbehandlung ist selbstverständlich die Oberflächenanod-sierung, bei der die Oberfläche des ij-uminiumartike-s in einem sauren Elektrolytbad elektrolytisch oxidier ; wird, damit sie mit einer dünnen aber dichten Schicht aus Aluminiumoxid überzogen wird, so daß sie gegen c lemische und mechanische Angr-if f e widerstandsfähiger ist und schön aussieht. Ein bei der Anodisierung von Aluminiumgegenständen auftretendes Problem besteht darin, daß eine beträchtliche Menge metallisches Alaminium unvermeidbar in dem Elektrolytbad gelöst wird und daß dieses gelöste Aluminium schließlich in Form von amorphem Aluminiumhydroxid ausfällt, das einen gelartigen Schlamm bildet, wenn die Elektrolytlösung zur Beseitigung als Abwasser neutralisiert wird.
Der gelartige Schlamm enthält üblicherweise grosse Volumenmengen, wie z.B. 70 bis 90 Gewichtsprozent Wasser, er läßt sich aber schlecht filtrieren, so daß es praktisch nicht möglich ist, einen derartigen Aluminiumhydroxidschlamm zu trocknen. Die einzige Möglichkeit, Aluminiumhydroxidschlamm zu beseitigen besteht daher da-
rin, diesen Schlamm im gelartigen Zustand in rekultiviertes Land oder ins Meer zu schütten.
Diese Art der Abfallbeseitigung ist selbstverständlich unbefriedigend, selbst wenn man von den großen Kosten absieht,· die der Transport eines solchen wasserhaltigen Abfalls zu einer geeigneten Stelle in wiedergewonnenem Land oder im offenen Meer erfordert. Wiedergewonnenes Land, das mit einem solchen gelartigen Schlamm gefüllt ist, hat beispielsweise eine geringe Festigkeit, was sich in einer verminderten Brauchbarkeit des Landes äußert. Dem Ausschütten des Schlamms in das offene Meer stehen Bestimmungen zur Verhinderung einer Wasservergiftung entgegen. In der Aluminiumindustrie stellt daher die Beseitigung des gelartigen Aluminiumhydroxidschlamms eins der schwierigsten Probleme dar.
In einer früheren Anmeldung haben die Erfinder bereits ein neuartiges Baumaterial mit hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich der Wärme- und Schallisolierung und der schweren Entflammbarkeit vorgeschlagen, das auf der Grundlage des vorstehend erwähnten, überaus schädlichen Aluminiumhydroxidschlamms als reines Inc'ustrieabfallprodukt hergestellt wird (siehe japanische Patentanmeldung Nr. 55-178211). Bei der Herstellung des in dieser Patentanmeldung beschriebenen Baumaterials treten je^doch verschiedene Probleme auf.
Das Herstellungsverfahren erfordert beispielsweise die Verwendung einer starken Lauge, wie z.B. Natr.'.umhydroxid und einer starken Säure, vie z.B. Phosphorsäure, so daß Arbeitsunfälle unvermeidbar sind, selbst wenn aufwendige Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Darüberhinaus muß das Herstellungsverfahren in verschie-
denen Stufen durchgeführt werden, so daß es zeitaufwendig und schwer kontrollierbar ist. Außerdem erfordert dieses Herstellungsverfahren ein Aufschlemmen der Materialien d i.rch Hinzufügen einer beträchtlichen Menge wasser und d -e nachfolgende Beseitigung des Wassers durch FiltratLon, was zwangsläufig viel Zeit in Anspruch nimmt, wob?i noch da; Problem der Beseitigung der großen Mengen a ι vergiftetem Wasser hinzukommt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zagrunde, einen Weg zur Beseitigung des vorstehend beschriebenen giftigen Aluminiumhydroxidschlamms in gelartiger Form zu finden, der in großen Mengen in der Aluminiumindustrie anfällt, ohne daß dabei irgendwelche Probleme einer Umweltverschmutzung auftreten.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines neuartigen leichten und feuerhemmenden Baumaterials, das eine hervorragende Wärme- und Schallisolierung ergibt, das in Form vorgefertigter Gegenstände, wie z.B. Wandtafeln, Deckentafeln od. dgl. oder als Auf- oder Einspritzisoliermaterial zur Bildung einer Isolierschicht an der Decke oder der Wand eines Gebäudes verwendbar ist, und das aus einem extrem billigen Ausgangsmaterial herstellbar ist, wie der vorstehend erwähnte Aluminiumhydroxidschlamm, wobei die Probleme überwunden werden, die bei der Herstellung ähnlicher Baumaterialien aus Aluminiumhydroxidschlamm auftraten.
Die wesentlichen Bestandteile des erfindungsgemäs- ; en Baumaterials sind Aluminiumhydroxid in einem gelar-1-igen Zustand, wie z.B. Aluminiumhydroxidschlamm, ein organisches Fasermaterial, wie z.B. aufgelöste Papier-
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schnitzel, und ein feuerhemmender Stoff, wie z.B. phosphorhaltige organische oder anorganische Verbindungen. Das Baumaterial kann ferner ein wasserdichtes Agens, wie z.B. eine Paraffinemulsion, enthalten, wenn Wasserdichtheit erforderlich ist, und es kann ein wasserlösliches Bindemittel enthalten, wie z.B. eine wässriς■e Lösung aus einem Äthylenvxnylacetatcopolymerharz, wer η die Zerstreubarkeit, Schleif barkeit und Formbarkeit det' Materials wählbar sein soll.
Das vorstehend beschriebene Baumaterial gemäß der Erfindung kann mit einem Verfahren hergestellt werden, bei dem ein zerteiltes faseriges organisches Material; wie z.B. zerteilte Papierschnitzel, mit einer wässrigen Lösung aus einem feuerhemmenden Agens, vorzugsweise einer anorganischen Phosphorverbindung vermischt und geknetet werden, um die Fasern mit der Lösung zu imprägnieren, woraufhin das faserige Material mit einem Aluminiumhydroxidschlamm aus gelartigem Aluminiumhydroxid vermischt wird, um eine fließfähige gleichförmige lasse zu bilden, die in ein trockenes Material mit bestinmtem Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wird, und das troc!k ?ne Material schließlich in Flocke.n zerteilt wird.
Wie dies aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, sind die Grundbestandteile des erfindungsgerräßen Baumaterials das organische Fesermaterial und das gelartige Aluminiumhydroxid, das in Form des Aluminii. tihydroxidschlamms erhalten wire . Das organische FaE ermaterial ist selbstverständlic h nicht auf bestimmt e Arten beschränkt, wenngleich es sich meistens um ZeJlulosematerial handelt, und es kann von verschiedenen Quellen erhalten werden, wie z.B. Abzugsschächte in faser-
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virarbeitenden Fibriken, z.B. Spinnereien und Webereien. In Hinblick auf Ixe Beschaffung großer Mengen handelt e ; sich bei dem organischen Fasermaterial jedoch vorz igsweise um Papierschnitzel, wie z„B. geschnitzeltes Zaitungspapier, das bereits in ein flockenartiges Matarial zerteilt ist.
Das flockige organische Fasermaterial wird mit
einer wässrigen Lösung aus einem feuerhemmenden Agens gemischt und geknetet, bei dem es sich vorzugsweise um eine anorganische Phosphorverbindung, wie z.B. Natriumpaosphat Na .,PO ^, Natriumhydrogenphosphat Na2HPO. und cjl. handelt. Ir Bedarfsfall können auch andere feuert.emmende Stoffe, wie z.B. halogenhaltige organische
I tiosphorverbindi;ngen verwendet werden, die in Wasser
löslich oder ni<ht löslich sind. Der Knetvorgang sollte fortgesetzt verden, bis die wässrige Lösung des
ίeuerhemmenden itoffes von dem organischen Fasermaterial, wie z.B. den zermahlenen Papierschnitzeln voll- £ tändig absorbiert ist. Der feuerhemmende Stoff, beispielsweise Phosphat, verringert die Entflammbarkeit
des organischen Fasermaterials und verleiht diesem
- euerhemmende Eigenschaften.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform kann das
"euerhemmende Baumaterial 50 bis 70 Gewichtsprozent
organisches Fasermaterial, 30 bis 50 Gewichtsprozent
jelartiges Aluminiumhydroxid und 10 bis 50 Gewichtsprozent eines feuerhemmenden Stoffes enthalten, wobei sich diese Angaben jeweils auf die Trockenmasse bezieien.
Wenn Natriumphosphat als feuerhemmender Stoff verwendet wird, dann muß Sorgfalt aufgewendet werden, um zu verhindern, daß die starke Basizität desselben auf
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-Sf-
das organische t'asormaterial oder andere BesLandteiIe schädliche Auswirkungen hat. Der basische Charakter der Mischung wird daher vorzugsweise verringert, indem beispielsweise verdünnte Phosphorsäure hinzugefügt wird.
Der nächste Schritt besteht darin, daß das erhaltene Gemisch mit Aluminiumhydroxidschlamm vermengt und geknetet wird, um eine gleichförmige Mischung zu erzielen, in der sich der gelartige Aluminiumhydroxidschlamm ablagert und an der Oberfläche des organischen Fasermaterials anhaftet. Dieses Aluminiumhydroxid kann für sich allein dem organischen Fasermaterial eine ausreichende Feuerbeständigkeit verleihen, weil es in Aluminiumoxid A1„O_ umgewandelt wird, wenn es im Erandfall erhitzt wird, wobei Aluminiumoxid eine Feuerbeständigkeit bis über 2000 C hat, so daß die schwere Entflammbarkeit des organischen Fasermaterials durch den synergistischen Effekt des feuerhemmenden Agens und des Aluminiumhydroxid vervollständigt wird.
Wenn das Baumaterial wasserdicht sein soll, dann kann ein wasserdichtes Agens,.wie z.B. eine Paraffinemulsion oder eine Wachsemulsion während oder nach der Beimischung des Alumxnxumhydroxidschlamms beigegeben werden.
Nachfolgend ist ein Beispiel der Zusanunenseti ung der Mischung für das erfindungsgemäße Baumaterial in Gewichtsprozent bezogen auf die Trockenmasse angeςfeben.
Zerteilte Papierschnitzel 34 %
Natriumphosphat 20 %
Aluminiumhydroxidschlamm 34 %
Paraffinemulsion 12 %
Das so erha .tene Gemisch ist f Iiei51:ähig und wird sodann getrocknet und zerteilt. Es ist zu beachten, daß das Gemisch, das einem MahlVorgang unterworfen werden soll, vorzugsweise bis zu einem Wassergehalt von 20 bis 30 % getrocknet werden sollte, weil das Phosphat und das Aluminiumhydroxid in einem vollständig trockenen Gemisch von den Pasern der aufgelösten Papierschnitzel anfallen würde und im Verlauf des MahlVorgangs in Form einzelner Teile!en herumfliegen würde.
Wenn das Plospha t und das Aluminiumhydroxid an einer Zerteilunc in einzelne Teilchen vollständig gehindert werden ε oll, dann sollte das Gemisch vor dem Trocknen vorzugtweise mit einem organischen Bindemittel, wie z.B. eine wässrige Lösung eines Bindemittels aus einem Copolymerharz aus Äthylen und Vinylacetat vermischt werden. Nachfolgend ist ein Beispiel der Zusammensetzung einer solchen Mischung in Gewichtsprozent 1ezogen auf die Trockenmasse angegeben, wobei eine halocenhaltige organisch« Phosphorverbindung anstelle von Phosphat als f euerher tnendes Mittel benutzt wird.
Aufgelöste Papierschnitzel 32 %
Feuerhemmendes Mittel 13 %
Aluminiumhydroxidschlamm 32 %
Äthylenvinylacetatharzemulsion 10 %
Paraffinemulsion 13 %
Das in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte zerteilte Material ist flockig, und es hat ein sehr geringes Schüttgewicht, das eine hervorragende Wärme- und Schallisolierung ergibt, wenngleich hohe mechanische Festigkeitswerte von dem Material als solchen nicht erwfirtet werden können.
Das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Baumaterial kann in der nachstehend beschriebenen Weise praktisch benutzt werden.
Der erste Anwendungsfall besteht in der Verwendung als Material zur Ausformung verschiedenartiger tafelförmiger Gegenstände zur Verwendung bei Wänden und Decken. In diesem Fall wird das zerteilte Material erneut mit Wasser vermischt, damit es fließfähig wird, wobei vorzugsweise ein Bindemittel, wie z.B. Kalk und Klebstoff zugefügt wird. Dieses fließfähige Gemisch wird mit einem bekannten Verfahren in eine plattenartige Form gebracht und zur Verfestigung getrocknet. Die in dieser Wei.se ausgebildeten Tafeln oder Platten bewirken eine ausgezeichnete Wärme- und Schallisolierung sovie eine Wasseriichtheit, und sie sind für Bauwerke geeignet'.
Zur Herstellung von Platten oder Tafeln mit dam erfindungsgemäßen Baumaterial ist es selbstverständlich nicht notwendig, daß das bereits getrocknete Baumaterial in der beschriebenen Weise erneut aufgeschlemmt wird. Die Schritte des Trocknens und Zerteilens können nach der Hinzufügung des wasserdichten Agens zu der Mischung wahlweise auch weggelassen werden, wobei die Mischung unmittelbar mit einem Bindemittel, wie σ.B. Kalk tnd einem Klebstoff vermischt und in Tafeln oder Platten umgeformt wird, die sodann bis zur Verfestigung getrocknet werden.
Die zweite Anwendungsmöglichkeit tu-steht dar: n, das erfindungsgemäße Baumaterial als Au:1.- oder Einspritzisoliermaterial zu verwenden. Das zerteilte flock..ge erfindungsgemäße Material wird dabei zusammen mit einem Klebstoff mittels einer Spritzpistole auf die Oberfläche von Wänden oder Decken aufgespritzt, so daß auf
der Oberfläche eine Schicht der gewünschten Dicke gebildet wird, die den Wänden oder Decken eine hervorragende Wirme und Schallisolierung verleiht.
In ähnlicher Weise können Isolationsplatten mit dem e ;findungsgemäßeι zerteilten Material hergestellt werden, iidem die aus den Material gebildete Schicht sandwichartLg angeordnet wird, wobei diese Schicht in der vorstehand beschriebenen Weise ggf. unter Hinzufügung eines Klebstoffs auf eine Platte aus Sperrholz oder Aluminium aufgespritzt wird. Diese Isolationsplatten bewirken nicht nur eine hervorragende Wärme- und Schallisolierung, sondern sie haben auch eine hohe mechanische Festigkeit, vas von der Dicke der Hüllplatten abhängt. Die Isolationsplatten sird auch in einem hohen Maße feuerhemmend cder feuerfest, wenn. Aluminiumplatten zum Abdecken der £chicht aus erfindungsgemäßem Material benutzt werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, f ind die mit dei vorliegenden Erfindung erzielbaren Vorteile beträchtlich, weil Baumaterialien von wirtschaft-2ichem Wert aus Aluminiumhydroxidschlamm wirtschaftlich hergestellt werden können, der bislang einen reinen In-r dustrieabfall darstellte, dessen Beseitigung bisher nur ι lit großen Kosten und Schwierigkeiten möglich war. Ausr.erdem ist die Herstellung des erfindungsgemäßen Baumaterials mit keinerlei Sicherheitsproblemen verbunden, veil dabei keine gefährlichen Chemiekalien benutzt werien. Die bei der Herstellung verwendete Wassermenge ist verhältnismäßig klein, so daß beim Filtrieren und Trock- !ien sehr viel Zeit und Arbeit gespart wird und bei der Herstellung keine Probleme hinsichtlich der Abfallbeseitigung auftreten, weil beim Herstellungsverfahren nur
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wenig oder gar kein vergiftetes Wasser anfällt. Demzufolge sind die Gesamtkosten des erfindungsgemäßen Baumaterials wegen der geringen Kosten der Äusgangsmat?-
rialien und der geringen Verfahrenskoster- außergewcinlich niedrig.

Claims (9)

Patentansprüche
1. Baumaterial, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
einem aufgelöste ι organischen faserigen Material und
aus Aluminiumhydroxid in gelartigem Zustand besteht,
die mit einem feaerhemmenden Agens vermischt sind.
2. Baumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgelöste organische faserige Material aus
aufgelösten Papierschnitzeln besteht.
3. Baumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das feuerhemmende Agens eine anorganische Phosphorverbindung ist.
4. Baumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichr.et, daß es ein wasserabweisendes Agens enthält.
5. Baumaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es ein organisches Bindemittel enthält.
6. Baumaterial nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die anorganische Phosphorverbindung Natriumphosphat oder Natriumhydrogenphosphat ist.
7. Baumaterial nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserabstoßende Agens eine Paraffinemulsion oder eine Wachsemulsion ist.
8. Baumaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Bindemittel eine wässrige Emul-
sion eines Copolymerharzes aus Äthylen und Vinylacetat ist.
9. Verfahren zur Herstellung eines Baumaterial 3, gekennzeichnet durch
a) Mischen und Kneten eines gelösten organischen faserigen Materials mit einer wässrigen Lösung aus einem feuerhemmenden Agens zur Bildung eines Gemische, in dem das organische faserige Material die absorbierte wässrige Lösung enthält,
b) Mischen und Kneten des Gemische mit einem Aluminiumhydroxidschlamm in gel artiger Form zur Bildung eines gemischten Mat arials, bei den der Aluminiumhydroxidschlamm auf der Oberfläche der Fasern des organischen faserigen Materials gleichförmig abgelagert ist und an dieser enhaftet,
c) Trocknen des vermischten Materials, und
d) Zerstückeln des getrockneten Materials.
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