DE3246502A1 - Process for producing waterglass-bound mouldings - Google Patents

Process for producing waterglass-bound mouldings

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Abstract

A process for producing mouldings from inorganic materials, especially foam granules, is described, which are bound with waterglass. The inorganic materials, for example foamed glass or the like, are mixed with an aqueous waterglass solution, moulded and then dried. Metal oxides or minerals of a type which does not precipitate the waterglass are added to the waterglass solution. The mouldings produced from the mixture are then reactively dried at an elevated temperature and subsequently cooled down slowly. The additives used are especially zinc oxide, iron oxide, red mud, alumina, clay, mica or quartz powder. The grain size of the metal oxides or minerals should be below 100 mu m for up to 90% of these materials. The reactive drying is carried out by treating the mouldings with hot gas from 150 to 700 DEG C, preferably 200 to 500 DEG C.

Description

Verfahren zum -Herstellen von mit Wasserglas Process for the production of with water glass

gebundenen Formkörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Hsrstellen von mit Wasserglas gebundenen Formkörpern aus anorganischen Stoffen, insbesondere Schaumgranulaten, wie beispielsweise Schaumglas, Blähton, Perlit o.dgl. Derartige Formköroer dienen als Wärme- und Schallisoliermittel im Baugewerbe und sie haben gegenüber den bekannten Schaumkunststoffplatten den Vorzug höherer Wårmebeständigkeit und Feuerfestigkeit. bonded molded articles The invention relates to a method for producing of shaped bodies made of inorganic substances bound with water glass, in particular Foam granules such as foam glass, expanded clay, perlite or the like. Such Shaped bodies serve as heat and sound insulation in the construction industry and they have over the known foam plastic panels the advantage of higher heat resistance and fire resistance.

Die Tatsache, daß anorganische und auch o.lganische Stoffe-mit Wasserglas verklebt und so Formkörper hergestellt werden können, ist bereits seit langem bekannt.The fact that inorganic and organic substances - with water glass glued together so that moldings can be produced has been known for a long time.

Stoffe, wie Zinkoxid, Magnesiumoxid, Eisenoxid u.dgl.Substances such as zinc oxide, magnesium oxide, iron oxide and the like.

wurden bereits vor vielen Jahrzehnten mit Wasserglas zu Kittmassen verarbeitet. Die Aushärtung dieser Mässen an der Luft beruht auf der Reaktion des Wasserglases mit der Luftkohlensäure, bei der freie mikrokristalline Kieselsäure einerseits und Soda andcrerseits gebildet wird. Die Kieselsäure verursacht die gewünschte Erhärtung der Masse; die Soda bleibt als unerwünschtes Nebenprodukt in der Masse vorhanden und- bewirkt, daß die Massen eine nur geringe Wasserfestigkeit und insbesondere auch ein schlechtes Ausblühverhalten zeigen.were already putty with water glass many decades ago processed. The hardening of these measures in the air is based on the reaction of the Water glass with aerated carbonic acid, with free microcrystalline silica on the one hand and soda on the other hand is formed. The silica causes the desired Hardening of the mass; the soda remains in the bulk as an undesirable by-product present and- causes the masses to have only low water resistance and in particular also show poor efflorescence behavior.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 18 167 ist eir. Verfahren zum Herstellen von Leichtbauelementen aus anorganischen oder organischen stückigen Materialien wie Vermikulit, Perlit, Koks, Schaumglas, Blähton, Blähkies o.dgl. und Wasserglas bekannt. Der Mischung werden desweiteren noch Füllmaterialien, wie beispielsweise Tonerde, Kreide, Dolomit, Asbest, Sand, Talkum, Eisenoxid, Zinkoxid, Kalziumoxid u.dgl. zugesetzt?. 'Desgleichen werden der Mischung Geliermittel für das Wasserglas in Form von anorganischen oder organischen sauren oder säureabspaltenden Stoffe zugesetzt sowie schließlich solche Stoffe, die bei leicht erhöhter Temperatur verdampfen oder Gase abgeben. Die genannten Stoffe werden möglichst gleichmäßig miteinander vermischt, die Mischung kurz danach in Formen gegossen ünd auf Temperaturen von etwa 70 bis 15-0 0C-erwarmt. Unabhängig von dieser Erwärmung tritt unter der Wirkung der Gelierstoffe alsbald eine Erstarrung ein Durch die Erwärmung werden Dämpfe oder Gase gebildet und die Masse wird schaumartig aufgetrieben. Nach Ablauf der verschiedenen erwähnten Reaktionen liegen der Form entsprechende Leichtbauelemente mit guter Dru.ckfestigkeit und Wärmeisolierfähigkeit vor.From the German Offenlegungsschrift 23 18 167 eir. procedure for the production of lightweight components from inorganic or organic lumpy Materials such as vermiculite, perlite, coke, foam glass, expanded clay, expanded gravel or the like. and Water glass known. The mixture is also filled with filler materials, such as Clay, chalk, dolomite, asbestos, sand, talc, iron oxide, zinc oxide, calcium oxide and the like added? 'Likewise, the mixture becomes a gelling agent for the water glass in the form of inorganic or organic acidic or acid-releasing substances added and finally those substances that evaporate at a slightly elevated temperature or give off gases. The substances mentioned are as evenly as possible with one another mixed, the mixture shortly thereafter poured into molds and heated to temperatures of about 70 to 15-0 0C-warmed up. Independent of this warming occurs under the effect the gelling substances soon solidify. Due to the heating, vapors or Gases are formed and the mass is expanded like a foam. After the various The reactions mentioned are lightweight construction elements corresponding to the shape and with good compressive strength and heat insulation ability.

In der deutschen Auslegeschrift 20 37 937 ist eine andare Variante dieses Verfahrens beschrieben, bei der die geformte und bei schwach erhöhter Temperatur getrocknete Masse einem Brennprozeß bei 10000C oder höher u-nterworfen wird. Der Brennprozeß bewirkt eine weitere Erhöhung der Druckfestigkeit, was für bestimmte Anwendungszwecke im Baugewerbe erwünscht sein kann.In the German Auslegeschrift 20 37 937 there is another variant this process is described in which the molded and at a slightly elevated temperature dried mass is subjected to a firing process at 10000C or higher. Of the Firing process causes a further increase in compressive strength, which for certain Applications in construction may be desirable.

Auch bei diesem vorbekannten Verfahren wird der Rohmasse vor dem Verformen Wasserglas und ein Wasserglashärter zugegeben, was nach kurzer Verarbeitungszeit zu einer ersten Verfestigung der Masse führt.In this previously known method, too, the raw material is processed before the deformation Water glass and a water glass hardener added, what after a short processing time leads to an initial solidification of the mass.

Nachteilig bei den erwähnten vorbekannten 'erfahren ist der Umstand, daß der Masse in jedem Fall ein Geliermittel oder Wasserglashärter zugefügt werden muß, um eine zumindest für die Weiterverarbei-tung hinreichende Festigkeit in kurzer Zeit zu erhalten. Diese Zusätze sind deshalb nachteilig, weil die Wirkung der Geliermittel bereits nach wenigen Minuten einsetzt und die Masse dann im Verlauf der Aushärtereakticn immer schwieriger zu verformen, insbesondere in Formen zu gießen ist. Dies bedeutet, daß die Masse kurz nach ihrer Herstellung verarbeitet werden muß un keine längeren Lagerzeiten verträgt. Nachteilig ist weiter die verhältnismäßig geringe Wasserfesti-gkeit und Ausblühfestigkeit dieser Massen.The disadvantage of the previously mentioned 'experienced' is the fact that the mass in each case a gelling agent or water glass hardener are added must, in order to achieve at least sufficient strength for further processing in a short time Time to get. These additives are disadvantageous because of the effect of the gelling agent Already after a few minutes begins and the mass then in the course of the hardening reaction is becoming more and more difficult to deform, especially in molds. This means, that the mass must be processed shortly after its production and no longer Tolerates storage times. Another disadvantage is the relatively low water resistance and blooming resistance of these compositions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorbekannten Verfahren zum Herstellen von mit Wasserglas gebundenen Formkörpern aus anorganischen Stoffen, insbesondere aus Schaumgranulaten derart weiterzuentwickeln, daß die Massen bei erleichterter Verarbeitbarkeit, insbesondere verlängerter Gießfähigkeit zu Formkörpern mit erhöhter Wasserfestigkeit und insbesondere Ausblühfestigkeit führen. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Maßnahmen, welche im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 aufgeführt sind. In den Patentansprüchen 2-6 sind Weiterentwicklungen und vorLeilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben.The invention is based on the problem of the previously known methods for the production of shaped bodies bound with water glass from inorganic substances, in particular to develop from foam granules in such a way that the masses at Easier processability, in particular extended ability to be cast into moldings with increased water resistance and especially efflorescence resistance. Solved this task is achieved by the measures in the characterizing part of the patent claim 1 are listed. In the patent claims 2-6 are further developments and advantageous Embodiments of the invention described.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Herstellen von mit Wasserglas gebundenen Formkörpern aus anorganischen Stoffen insbesondere Schaumgranulaten, bei dem die anorganischen Stoffe mit einer wässrigen Lösung von Wasserglas vermischt, geformt und getrocknet werden.The invention is based on a method for producing with Water glass bound moldings made of inorganic substances, in particular foam granules, in which the inorganic substances are mixed with an aqueous solution of water glass, be shaped and dried.

Sie -beruht auf der Erkenntnis, daß beim Erwärmen der Rohmasse bzw. der daraus hergestellten Formkörper auf erhöhte Temperatur, wie dies zum Trocknen ohnehin erfoederlich ist, eine Reaktion zwischen dem Wasserglas einerseits und den in der Masse vorhandenen Metalloxiden oder Mineralien andererseits eintritt. Diese Reaktion führt bereits zu einer beträchtlichen Erhöhung der Festigkeit der Masse. Werden nun zur Ausnützung dieser Möglichkeit der Masse eigens ausgesuchte Metalloxide oder Mineralien zugesetzt, nämlich solche, die das Wasserglas nicht fällen, so kann auf spezielle (mist Säure abspaltende) Gelier- oder Härtemittel ganz verzichtet werden, so daß die Rohmasse praktisch beliebige Zeit verformbar und vergießbar bleibt. Nach Einfüllen in die Form wird die Masse in der beschriebene Weise reaktiv getrocknet, wobei dann die gewünschte Aushärtung eintritt. Welche Temperatur zur Durchführuno der reaktiven Trocknung -jeweils erforderlich ist, richtet sich nach der Art der zugesetzten Metalloxide odar Mineralien sowie nach deren Korngröße. Nach Durchführung der reaktiven Trocknung werden die verfestigten Formkörper zur Vermeidung von Spannungsrissen langsam auf Raumtemperatur abgekühlt.It is based on the knowledge that when the raw mass or the molded body produced therefrom to an elevated temperature, as is the case for drying Anyway, a reaction between the water glass on the one hand and the metal oxides or minerals present in the mass, on the other hand, occurs. These Reaction already leads to a considerable increase in the strength of the mass. Now, in order to take advantage of this possibility of the mass, specially selected metal oxides or minerals are added, namely those that the water glass cannot fall No special gelling or hardening agents (which split off mist of acid) whatsoever so that the raw material remains deformable and pourable for practically any time. After filling the mold, the mass is reactively dried in the manner described, the desired hardening then occurs. Which temperature to carry out the reactive drying - each required, depends on the type of added metal oxides or minerals and their grain size. After implementation the reactive drying, the solidified moldings are to avoid stress cracks slowly cooled to room temperature.

Als zur Reaktion befähigte Metal,loxide oder Mineralien können beispielsweise die Stoffe Zinkoxid, Eisenoxid, Rotschlamm, Aluminiumoxid, Ton, Glimmer oder- Quarzmehl verwendet werden. Auch andere Stoffe, sofern sie die genannten Bedingungen erfüllen, kommen in Betracht.Metals, oxides or minerals capable of reacting can, for example the substances zinc oxide, iron oxide, red mud, aluminum oxide, clay, mica or quartz powder be used. Also other substances, provided they meet the stated conditions, is being brought up for consideration.

Die aufgeführten Stoffe werden jedoch vorzugsweise verwendet.However, the substances listed are preferably used.

Es hat sich, als vorteilhaft erwiesen, wenn die zuzusetwenden Metalloxide oder Mineralien in feingemahlenem Zustand eingesetzt werden, wobei bis zu 90% dieser Stoffe eine Korngröße unter 100 Mm aufweisen sollten.It has proven to be advantageous if the applied metal oxides or minerals are used in a finely ground state, with up to 90% of these Substances should have a grain size below 100 µm.

Unter den genannten Bedingungen ergeben sich günstige Verhältnisse für das reaktive Trocknen1 wenn die Formkörper mit Heißgas von 150 bis 700 0, vorzugsweise von 200 bis 5000C behandelt werden. Als Heißgas kommt beispielsweise heiße Luft in Betracht.The conditions mentioned are favorable for reactive drying1 when the molded body is heated with hot gas from 150 to 700 0, preferably can be treated from 200 to 5000C. For example, hot air is used as the hot gas into consideration.

Zur Herstellung der Rohmasse wird vorteilhafterweise eine Wasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 50 Gew.% verwendet. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit wird normalerweise Natronwasserglas eingesetzt. Es ist aber auch möglich, an dessen Stelle oder in Mischung damit Kali- oder Lithiumwasserglas zu verwenden.A waterglass solution is advantageously used to produce the raw material Used with a solids content of 10 to 50% by weight. For reasons of economy soda water glass is normally used. But it is also possible to use it Place or mix with potash or lithium waterglass.

Eine besonders vorteilhafte Art der- Durchführung des Verfahrens besteht darin, daß zunächst eine Mischung von Wasserglaslösung mit feingemahlenen Metalloxiden und/oder Mineralien hergestellt wird, wobei ein auf Feststoff bezogenes Mischungsverhältnis von (3 bis-40):1 eingestellt wird. Die so erzeugte Mischung wird dann in Mengen von bis zu 20 Gew.% mit anorganischem Leichtgranulat, beispielsweise Schaumglas, Blähton o.dgl. vermischt, der so erzeugte Rohstoff geformt und bei erhöhter Temperatur reaktiv getrocknet.There is a particularly advantageous way of carrying out the method in that first a mixture of water glass solution with finely ground metal oxides and / or minerals is produced, with a mixing ratio based on solids from (3 to -40): 1 is set. The mixture thus produced is then used in quantities of up to 20% by weight with inorganic lightweight granulate, for example foam glass, Expanded clay or the like. mixed, the raw material produced in this way is shaped and at an elevated temperature reactively dried.

Das Kühlen muß langsam erfolgen, da ansonsten' Rissbildung eintritt.The cooling must be done slowly, otherwise cracking will occur.

Die erzeugten Formkörper können grundsätzlich belie-bige Gesalt aufweisen. Üblicherweise werden die Formkörper in Form von Platten oder Quadern (Bausteinen) hergestellt, da diese Formen im Baugewerbe am vielseitigsten verwendbar sind.The shaped bodies produced can in principle have any shape. Usually, the moldings are in the form of plates or cuboids (building blocks) made because these shapes are the most versatile in the construction industry.

Ausführungsbei'spiele: 1. 0,5 1 Wasserglas (38 Gew.% Feststoff) werden mit 100 g Rotschlamm und 50 g Zinkoxid vermischt. Working examples: 1. 0.5 1 water glass (38% by weight solids) will be mixed with 100 g red mud and 50 g zinc oxide.

Oie erzeugte Mischung wird mit 10 1 Schaumglasgranulat einer Mischkörnung von 2-10 mm intensiv verrührt, so daß jedes Granulatkorn mit der Suspension überzogen ist. The mixture produced is mixed with 10 l of foam glass granulate from 2-10 mm stirred intensively, so that each granulate is coated with the suspension is.

D-ie Gesamtmischung wird in eine Form gefüllt, deren Boden aus einem feinen, mit Schalöl bestrichenen Orahtnetz von 1 mm Maschenweite besteht. The total mixture is filled into a mold, the bottom of which consists of a fine wire netting of 1 mm mesh size coated with formwork oil.

Nach leichtem Pressen wird von unten die Abluft eines Gasbrenners von 5000C 15 Minuten lang durch den Formkörper geleitet. Nach Ablauf dieser- Zeit ist die Platte getrocknet, Der heiße Formkörper mit einer Dicke von 5 cm wird in einem Kühlofen von anfangs 5000C in drei Stunden iuf Zimmertemperatur gekühlt. After pressing gently, the exhaust air from a gas burner is released from below from 5000C for 15 minutes passed through the shaped body. After this time the plate is dried, the hot molding with a thickness of 5 cm is in cooled to room temperature in a cooling furnace from an initial 5000C in three hours.

Es resultiert eine rötliche Platte ,einer Dicke von 5 cm, einer Länge von 50 cm und einer Breite von 40 cm, mit einer Dichte von 0,20 g/cm³ und einer Wärmeleitfähigkeit von ca. Oi6. The result is a reddish plate with a thickness of 5 cm and a length of 50 cm and a width of 40 cm, with a density of 0.20 g / cm³ and one Thermal conductivity of approx. Oi6.

2. 2 1 Schaumglasgranulat .einer Schüttdichte von 160 g/l werden mit einer Suspension aus 800 ml Wasserglas mit 38% Feststoffgehalt und 90 g Zinkoxid gemischt. Nach Einfüllen in eine Form der Größe 50x40x7 cm wird die Mischung mit einer Auflast von 30 kg zusammengepreßt und nach Entfernen der Auflast mit Heißluft von 300ob verfestigt. Der Formkörper wird entformt und anschließend 3 Std.2. 2 1 foam glass granules with a bulk density of 160 g / l are added a suspension of 800 ml of water glass with 38% solids content and 90 g of zinc oxide mixed. After pouring into a mold measuring 50x40x7 cm, the mixture is mixed with a load of 30 kg compressed and after removing the load with hot air solidified by 300ob. Of the Molded body is demolded and then 3 hours.

bei 500°C in einem Trockenofen getempert. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur in 5 Std. hat man eine Platte von 6 cm Dicke und einer Dichte von 3 0,19 g/cm , die eine Wasserlagerung von 3 Monaten ohne wesentliche Einbuße der Druckfestigkeit von 2 6 kg/cm übersteht.annealed at 500 ° C in a drying oven. After cooling to room temperature in 5 hours you have a plate 6 cm thick and a density of 3 0.19 g / cm, which can be stored in water for 3 months without any significant loss of compressive strength of 26 kg / cm.

Claims (6)

Ansprüche 1. Verfahren zum Herstellen von mit Wasserglas gebundenen Formkörpern aus anorganischen Stoffen, insbesondere Schaumgranulaten, bei dem die anorganischen Stoffe mit einer wässrigen Lösung von Wasserglas .vermischt, geformt und getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die den Formkörper bildenden anorganiscen Stoffe mit Wasserglaslösung und solchen Metalloxiden oder Mineralien vermischt werden, die das Wasserglas nicht fällen und daß die daraus hergDstellten Formkörper bei erhöhter Temperatur reaktiv getrocknet und anschließend langsam abgekühlt werden. Claims 1. A method for producing bound with water glass Shaped bodies made of inorganic substances, in particular foam granules, in which the Inorganic substances mixed with an aqueous solution of water glass and dried, characterized in that the forming the molded body inorganic substances with water glass solution and such metal oxides or minerals that the water glass does not fall and that they made from it Molded body reactively dried at elevated temperature and then slowly cooled will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung einer oder mehrere der folgenden Stoffe zugesetzt wird: Zinkoxid, Eisenoxid, Rotschlamm, Aluminiumoxid, Ton,. Glimmer, Quarzmehl. 2. The method according to claim 1, characterized in that the mixture one or more of the following substances is added: zinc oxide, iron oxide, red mud, Alumina, clay ,. Mica, quartz powder. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Iuzusetzenden Metalloxide oder Mineralien n feingemahlenem Zustand eingesetzt werden, wobei Dis zu 900 dieser Stoffe eine Korngröße unter 100 Mm aufweisen.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Metal oxides or minerals to be added are used in a finely ground state, 900 of these substances have a grain size of less than 100 µm. 4. Verfahren nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fqrmkörper zum Trocknen mit Heißgas von +, 150bis Z0000, vorzugsweise von 200 bis 5000C behandelt werden.4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the molded bodies for drying with hot gas from +, 150 to Z0000, preferably from 200 can be treated up to 5000C. 5. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden t.nsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Wasserglaslösung mit einem Feststoffgehalt von 10 bis 50 Gew.% verwendet wird.5. The method according to at least one of the preceding claims, thereby characterized in that water glass solution with a solids content of 10 to 50 wt.% is used. 6. Verfahren nach wenigstens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Mischung von Wasse-rglaslösung mit r eingemahlenen Metalloxiden und/oder Mineralien in einem auf Feststoff bezogenen Mischungs-Verhältnis von ('3-40):1 hergestellt, diese Mischung in Mengen von bis zu 20 Gew.% mit anorganischem Leichtgranulat vermischt, der so erzeugte Rohstoff geformt und bei erhöhter Temperatur reaktiv getrocknet wird.6. The method according to at least one of the preceding claims, characterized characterized that initially a mixture of water-glass solution with ground r Metal oxides and / or minerals in a mixing ratio based on solids of ('3-40): 1, this mixture in amounts of up to 20% by weight with inorganic Light granulate is mixed, the raw material produced in this way is shaped and at an elevated temperature is reactively dried.
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