DE3217260A1

DE3217260A1 - Zusammensetzung zur herstellung von wasserbestaendigem waermeisolierenden isolationsmaterial auf wasserglas-basis und verfahren zur herstellung des isolationsmaterials

Info

Publication number: DE3217260A1
Application number: DE19823217260
Authority: DE
Inventors: Todor Georgiev GEORGIEV; Bogdan Borissov Klisurski; Georgi Georgiev Sofia Malinov; Marin Alexandrov Popov
Original assignee: KNIPSM SAVODPROEKT
Current assignee: KNIPSM SAVODPROEKT
Priority date: 1981-07-07
Filing date: 1982-05-07
Publication date: 1983-02-10
Also published as: GB2108977A; FR2509286A1; IT1189309B; BG34662A1; GB2108977B; FR2509286B1; IT8248765A0

Description

Zusammensetzung zur Herstellung von v/asserbe ständigem wärmeisolierenden Isolationsmaterial auf Wasserglasbasis und Verfahren zur Herstellung des Isolationsmaterials

Die Erfindung betrifft eine Zusammensetzung zur Herstellung von wasserbeständigem wärmeisolierenden Silikatmaterial in Blöcken und anderen geformten Erzeugnissen und gibt ein Verfahren zur Herstellung dieses Materials an.

Im Urheberschein Nr. 23622/25.07.1977 sind eine Zusammensetzung und ein Verfahren zur Herstellung von porösen Silikaterzeugnissen besehrieben. Die Zusammensetzung stellt ein Gemisch aus Natrium-Hydropolysilikat und fein gemahlenen Füllstoffen wie Sand, Chalzedonolit, Schlacke, Steryl, Perlit, bei einem Komponentenverhältnis von 1:1 bis 1:10 dar.

Das bekannte Verfahren besteht darin, daß das Natrium-Hydropolysilikat vorher durch Erhitzen des flüssigen Natriumsilikats (Wasserglases) in einem Wasserbad hergestellt und mit festem Natriumsilikat in einem Verhältnis von 5:1 bis 1:1 vermischt wird. Anschließend wird die erhaltene Masse bei 303⁰K einer Trocknung unterzogen, bis die Trockensubstanz der Masse 45% bis 55 % erreicht hat, wonach die Letztere mit Silikat-Füllstoffen in

-S-

Gewichtsverhältnissen von 1:1 bis 1:10 vermischt wird. Das Gemisch wird danach in einer Kugelmühle auf einem Sieb mit 900 Siebmaschen/cm bis zu einem Siebrest von nicht mehr als 10 % gemahlen. Die erhaltene gemahlene Masse wird einer Granulation unterzogen, während der von 7 % bis 20 % Wasser zugefügt wird. Mit dem Granulat werden eiserne, unterschiedliche Ausmaße aufweisende Formen gefüllt, wonach die Masse mit einem Druck von 0,2 bis 0,5 MPa gepreßt wird. Danach werden die eisernen Formen mit der Masse in einem elektrischen Ofen bei einer Temperatur von 473°K gebracht. Das Backen wird bei einer Temperatur von 823 bis 873°K während 2 Stunden vollzogen. Schwierigkeiten dieses Verfahrens sind das Ankleben (Anhaften) des fertigen Erzeugnisses an die Metallform und die komplizierte Technologie. Die so hergestellten wärmeisolierenden Erzeugnisse weisen z.B. eine hohe Volumenmasse und geringe wärmeisolierende Fähigkeit auf. Wenn das Natrium-Hydropolysilikat nicht mit Silikat-Füllstoffen vermischt wird, besitzen die Erzeugnisse eine kleine Raummasse (60 bis 200 kg/nr ) und kleine Wärmeleitzahl (λ = 0,05 - 0,1 W/m.deg), haben dann, aber schlechte Wasserbeständigkeit und werden sogar von der Luftfeuchtigkeit zerstört.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine chemische Zusammensetzung für die Herstellung von wasserbeständigem wärmeisolierenden Material mit kleiner Raummasse (100 bis 300 kg/m ), verbesserter wärmeisolierender Fähigkeit (λ= 0,04 bis 0,01 W/m.deg) und einer Druckfestigkeit von 0,3 bis 1 MPa, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Materials anzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Zusammensetzung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe aus SiO₂ 62 bis 68 %, Al₃O₃ 1,5 bis 5 %, B₂O₃ 5 bis 10 %, CaO+MgO 0,1 bis 0,5 % und 21 bis 26 % besteht.

-S-

Vorzugsweise besteht das Wesen der Erfindimg darin, daß die Zusammensetzung der hergestellten leichten porösen Silikat-Erzeugnisse aus den nachstehend angeführten Komponenten (in Gewichtsprozenten) hergestellt ist: flüssiges Natrium-Silikat (Wasserglas mit einem Modul 2,5 Ms 3,5) 55 bis 65 %, gemahlenes Natrium-Silikat 11 bis 22 %, Borax 7,4 bis 14 % und Perlit 6 bis 17 %. Es kann auch roher Perlit und eine feine Abfallfraktion von aufgequollenem geblähten Perlit benutzt werden.

Das Verfahren zur Herstellung von wasserbeständigem wärmeisolierenden Erzeugnissen aus Silikat-Material ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch aus flüssigem Natrium-Silikat, Borax und Perlit im Wasserbad bis zur Erreichung einer Trockensubstanz von 55 bis 60 % erhitzt und anschließend abgekühlt wird, wonach es in eine vorerhitzte und mit Superphosphat bestrichene Metallform gegeben und so bei einer Temperatur von 873° bis 973⁰K gebacken wird.

Vorzugsweise wird das flüssige Natrium-Silikat im Wasserbad in einem Gefäß erhitzt, welches mit einem unterschiedliche Umdrehungen aufweisenden Rührwerk versehen ist, wonach dann das gemahlene feste Natrium-Silikat zugegeben wird. Anschließend wird das Gemisch bis auf 350 bis 36O⁰K, vorzugsweise auf 353°K erhitzt, wonach eine heiße 30%ige Borax-Lösung beigefügt und dann alles mittels schneller Umdrehungen vermischt wird. Nach der Homogenisierung des Gemisches fügt man Perlit zu, danach wird das Gemisch bis auf 365 bis 375°K, vorzugsweise auf 368°K erhitzt und anschließend auf einer Polyäthylen-Folie ausgebreitet und bis auf Raumtemperatur abgekühlt. Mit dem auf diese Weise hergestellten homogenen Gemisch wird eine vorher mit Superphosphat bestrichene, bis auf 873 bis 973⁰K erhitzte Metallform gefüllt, wonach die gefüllte Form in einen bis auf dieselbe Temperatur erhitzten Ofen gebracht wird. Unter der Wirkung der hohen Temperatur expandiert das Gemisch und füllt die Metallform aus. Das Erhitzen dauert

in Abhängigkeit von der Größe der Erzeugnisse 1 bis 4 Stunden. Danach wird die Form mit dem Erzeugnis langsam bis auf Raumtemperatur gekühlt und das Erzeugnis von der Form befreit.

Das Backen, das das Expandieren des Materials und seine Verfestigung umfaßt, kann auch in einem Durchlaufofen in Form eines ununterbrochenen Bandes durchgeführt werden, wonach das Letztere in bestimmten Größen geschnitten werden kann.

Die Vorteile der Erfindung sind folgende:

- die Rohstoffe für die Herstellung des wasserbeständigen wärmeisolierenden Materials sind reichlich vorhanden;

- die Technologie kann leicht verwirklicht werden;

- den Eigenschaften nach ähnelt das hergestellte wärmeisolierende Material dem Schaumglas, es wird aber bei niedrigeren Temperaturen hergestellt;

das erfindungsgemäße wärmeisolierende Material ist wasserbeständig und kann bei Temperaturen von 223° bis 823°K angewandt v/erden; es brennt nicht und fault auch nicht.

Anhand der nachstehend angeführten beispielsweisen Zusammensetzungen wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1

32Ji>ige Natrium-Silikat-Lösung mit einem Modul 2,96 64,4 % festes Natrium-Silikat (gemahlen) 21,4 %

Borax 7,7 %

aufgequollener (geblähter) Perlit

(feine Abfallfraktion) 6,5 %

Das Gemisch wird bei 923°K gebacken. Das hergestellte Erzeugnis weist eine Raummasse von 200 kg/m , eine Druckfestigkeit von 0,4 MPa und eine Wärmeleitzahl λ = 0,06 W/m. deg. auf.

-1 -

Beispiel 2

33%ige Natrium-Silikat-Lösung mit einem Modul 2,9 64 # gemahlenes festes Natrium-Silikat 11 %

Borax 8 %

aufgequollener (geblähter) Perlit

(feine Abfallfraktion) 17 %

Das Backen des Gemisches wird bei 923°K durchgeführt. Das hergestellte Erzeugnis weist eine Raummasse von 300 kg/m , eine Druckfestigkeit von 1 IiPa und eine Wärmeleitzahl λ = 0,08 W/m.deg. auf.

Beispiel 3

30%ige Natrium-Silikat-Lösung mit einem Modul 3 60 %

gemahlenes festes Natrium-Silikat 20 %

Borax 14 %

aufgequollener (geblähter) Perlit

(feine Abfallfraktion) 6 %

Das Gemisch wird bei 923⁰K gebacken. Das erhaltene Erzeugnis weist eine Raummasse von 180 kg/m , eine Druckfestigkeit von 0,5 MPa und eine Wärmeleitzahl λ = 0,05 W/m.deg. auf.

Beispiel 4

3O?4ige Natrium-Silikat-Lösung mit einem Modul 3 gemahlenes festes Natrium-Silikat
roher Perlit (gemahlen)
Borax

aufgequollener (geblähter) Perlit (feine Abfallfraktion)

Das Gemisch wird bei 953°K gebacken. Das hergestellte Erzeugnis hat eine Raummasse von 150 kg/m und eine Druckfestigkeit von 0,3 MPa. Die Wärmeleitzahl beträgt λ = 0,06 W/m.deg.

57	%
19	%
13	*,3%*
3	%

Beispiel 5 (Vergleichsbeispiel)

35?6ige Natrium-Silikat-Lösung mit einem

Modul 2,8 61,7 %

festes Natrium-Silikat (gemahlen) 20,6 %

Borax 7,4 %

gemahlener roher Perlit 10,3 %

Das Backen des Gemisches wird bei 873°K vorgenommen. Das Erzeugnis weist eine Raummasse von 240 kg/m , eine Druckfestigkeit von 0,6 MPa und eine Wärmeleitzahl λ = 0,07 W/nwdeg. auf.

Die gemäß der Rezepturen 1, 2, 3, 4 und 5 hergestellten Probekörper wurden auf Wasserbeständigkeit mittels Auskochen in kochendem Wasser bei einer Temperatur von 100° bis 105⁰C (373 bis 378⁰K) während 42 Stunden geprüft. Nach der so durchgeführten Prüfung weisen die Probekörper ihre Ursprungsausmaße auf, ohne Risse auf der Oberfläche und ohne jegliche Volumenänderungen, wobei die poröse Silikat-Struktur auch ihre Festigkeit beibehalten hat.

Demgegenüber zerfallen in 10 bis 30 Minuten die nach Beispiel 5 (Urheberschein Nr. 23622) hergestellten und derselben Prüfung unterzogenen Probekörper in kochendem Wasser zu breiartigen (gallertartigen) Stücken.

Dies zeigt, daß das Vorhandensein von rohem oder gebackenem Perlit (in den angegebenen Grenzen) und Borax bei

einer entsprechenden Wärmebehandlung zum günstigen Verlauf der chemischen Reaktionen, nachdem der Expansionsprozeß beendet ist, beiträgt, wodurch eine wasserbeständige feinporöse Silikat-Struktur erreicht wird. 30

Claims

P--! E- 'JTAN-WAI 1 E

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 90 POSTADRESSE: POSTFACH 95 O1 6O, D-800O MÜNCHEN 95

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUOWIS SCHIFF (19G4-1978)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DlPL. ING. PETER STREHL

DIPL. CHEM. DR. URSULA SCHÜBEL-HOPF

DIPL. ING. DIETER EBBINGHAUS

DR. ING. DIETER FINCK

TELEFON (ΟΒΘ) -48 2O 64

TELEX 5-23 565 AURO D

TELEGRAMME AUROMARCPAT MÜNCHEN

DEA - 22 752

PATENTANSPRÜCHE

.1. Zusammensetzung zur Herstellung eines wasserbeständigen wärmeisolierenden Silikat-Materials, dadurch gekennzeichnet , daß dieselbe aus SiOp 62 bis 68 %, Al₂O₃ 1,5 bis 5 %, B₂O₃ 5 bis 10 %,

CaO+MgO 0,1 bis 0,5 % und Na₂O 21 bis 26 % besteht.
2. Zusammensetzung zur Herstellung eines wasserbeständigen wärmeisolierenden Silikat-Materials nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dieses Material aus flüssigem Natrium-Silikat (Wasserglas mit einem Modul 2,5 bis 3,2) 55 bis 65 %, festem Natrium-Silikat 11 bis 22 %, Borax 7,4 bis 14 % und Perlit 6 bis 17 % hergestellt ist.
3. Verfahren zur Herstellung von wasserbeständigen wärmeisolierenden Silikat-Materialien nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das Gemisch

aus flüssigem Natrium-Silikat, Borax und Perlit im Wasserbad bis zur Erreichung einer Trockensubstanz von 55 bis 60 % erhitzt und anschließend abgekühlt wird, wonach es in eine vorerhitzte und mit Superphosphat bestrichene Metallform gegeben und so bsi einer Temperatur von 873° bis 973⁰K gebacken wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß zunächst das flüssige Natrium» Silikat in einem mit Rührer versehenen Gefäß erhitzt und dann das gemahlene feste Natrium-Silikat zugegeben wird, daß nach anschließendem Erhitzen auf 350 bis 360°K eine heiße 30 %ige Boraxlösung zugefügt wird, daß nach Homogenisierung des Gemisches der Perlit zugesetzt wird, daß das Gemisch auf 365° bis 375⁰K erhitzt und danach in als Schicht ausgebreiteter Form auf Raumtemperatur abgekühlt wird und daß das homogenisierte Gemisch in eine mit Superphosphat bestrichene und auf 873° bis 973⁰K vorerhitzte Metallform eingebracht und die Form in einem Ofen auf dieser Temperatur für 1 bis 4 Stunden gehalten wird, wonach langsam auf Raumtemperatur abgekühlt und die Form vom Erzeugnis entfernt wird.