DE3534706C2 - - Google Patents

Description

Verpackungshilfsmittel bestehen nach dem Stand der Technik aus Körpern geschäumter Kunststoffe, insbesondere aus geschäumtem Polystyrol. Diese verfestigten Formkörper bestehen im allgemeinen aus geschlossen­ porigen Schäumen, die kein Aufsaugever­ mögen für Flüssigkeiten besitzen. Außerdem sind diese Schäume chemisch nicht inert, gegen bestimmte Chemikalien nicht unlöslich, sowie entflammbar und nicht hochtempera­ turbeständig.

Zum Stand der Technik gehören auch Schütt­ güter, die zwar unbrennbar sein können und ein Aufsaugevermögen aufweisen, die jedoch stark staubend sind und nur unzu­ reichende stoßdämpfende Wirkung aufweisen.

Ebenso ist nach dem Stand der Technik bekannt, daß Formkörper mit anorganischen Binde­ mitteln, wie Mono-Aluminium-Phosphat oder Wasserglas (Alkali-Silikat) hergestellt werden.

Für die Herstellung von Formkörpern aus anorganischen Stoffen, wie Vermiculit sind mindestens 35% Wasserglas zu 65% Vermiculit notwendig, um Rohdichten bei ausreichender Grünstandfestigkeit von 300 bis 350 g/l zu erzielen. Wenn dieses Verhältnis unter weiterem Absinken des Gehaltes an Wasserglas verändert wird, dann weisen die erzeugten Formkörper zwar Rohdichten unter 300 g/l auf, aber die Festigkeit wird so gering, daß diese beim Entformen auseinanderfallen, da die einzelnen Stoffpartikel untereinander keinen Verbund aufweisen. Alle diese Nachteile werden durch die nichtbrenn­ bare oder nur schwer entflammbare Leichtmasse vermieden.

Gegenstand der Erfindung ist eine nichtbrennbare oder schwerententflamm­ bare Leichtmasse.

Dieser Gegenstand der Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert.

Aufgabe der Erfindung ist eine solche Leichtmasse, die hohe stoßdämpfende Wirkung, sowie eine hohe Aufsaugkapazität für Flüssigkeiten aufweist, und die praktisch nichtstaubend ist.

Die Lösung der Aufgabe der Erfindung ist im Patentanspruch 1 definiert.

Diese Leichtmasse ist dadurch charakte­ risiert, daß diese aus anorganischen Stoffen, und zwar aus expandiertem Vermiculit, oder aus expandiertem Perlit, oder aus Kieselgur, oder Kiesel­ säure, und aus geringen Mengen orga­ nischer und/oder anorganischer Binde­ mittel, die eine Verklebung der Mineral­ partikel auf ihrer äußeren Oberfläche bewirken und aus einer geringen Menge eines schaumbildenden Mittels, das eine Vergrößerung der Oberfläche des Klebe­ mittels und gleichzeitig eine Bindung von Staubpartikeln bewirkt, und eine Schaummasse von bei Raumtemperatur hoher Viskosität bildet, und gegebenen­ falls aus einer Restmenge Wasser aus der Schaumbildung besteht, und diese Leicht­ masse etwa auftretende Stoßenergie unter elastischer und/oder bleibender Verformung aufnimmt, und diese eine kapillare Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten zwischen 40 und 80 Volumen-%, auf das Volumen der trocke­ nen Leichtmasse gerechnet, und eine Rohdichte im Trockenzustand von etwa 40 bis 200 g/l aufweist.

Die alternative und bevorzugte Aus­ gestaltung der Leichtmasse ist in den Unteransprüchen definiert.

Diese betreffen bevorzugte Bindemittel ferner bevorzugte schaumbildende Mittel, außerdem bevorzugte Kornbereiche der anorganischen Stoffe Vermiculit und Perlit und auch die Beimischung von organischen Stoffen, wie Cellulose. Diese Zumischung betrifft in Gew.-% den Anteil an dieser Komponente durch Ersatz der gleichen Menge an anorga­ nischer Komponente, die zu 100% gerechnet ist.

Die alternative, bevorzugte Leichtmasse betrifft auch die kapillare Aufnahme­ kapazität bevorzugter Kornbereiche der anorganischen Stoffe. Diese Aufnahmekapazität ist in Vol./Vol. gerechnet, also in Liter aufgenommener Flüssigkeit: Liter Leicht­ masse bei Raumtemperatur.

Die Aufnahmekapazität wird durch Über­ gießen der Leichtmasse mit Wasser be­ stimmt. Der Meßwert ist die Menge, die von der Leichtmasse ohne Abtropfen aufgenommen ist.

Die alternative, bevorzugte Leichtmasse ist auch dadurch gekennzeichnet, daß die ungeformte Leichtmasse eine Um­ hüllung aus Papier, oder Kunststoff, oder Textilgewebe, wie in Form von Beuteln oder Schläuchen, oder die geformte Leichtmasse eine Umhüllung aus den gleichen Materialien in Form von Einschlagfolie oder anderen Verpackungs­ formen aufweist, und die Umhüllungs­ materialien zur Aufnahme von Flüssig­ keiten eine Perforierung aufweisen, oder durchlässig für die Aufnahme von Wasser sind.

Diese ist auch dadurch gekennzeichnet, daß die ungeformte und/oder geformte Leichtmasse das zu verpackende Transportgut stützend oder konturgerecht in einem oder mehreren Teilen umschließt.

Die alternative Verwendung der Leicht­ masse ist dadurch gekennzeichnet, daß diese als Verpackungshilfsmittel in definier­ ten Mengen eingesetzt wird. Diese Menge ist dadurch bestimmt, daß diese eine bei einer Leckage austretende Flüssigkeit vollständig aufsaugt. Dieses Volumen mit einem Sicherheits­ zuschlag ergibt sich aus der Aufnahme­ kapazität der Leichtmasse und aus dem gesamten, verpackten Flüssigkeitsvolumen.

Außerdem ist diese alternative Verwendung dadurch charakterisiert, daß diese fragile Transportgüter gegen Stoß- und Druck­ belastung, die bei der Handhabung und beim Transport auftritt, durch die Aufnahme dieser kinetischen Energie unter elasti­ scher und/oder bleibender Verformung schützt.

Die Leichtmasse weist also eine gewisse elastische und bleibende Kompressibilität auf, die zu einer Aufnahme von kinetischer Energie, die von außen auf die Verpackungs­ einheiten einwirkt, führt, und dadurch das verpackte Transportgut vor einer Zer­ störung und Leckage weitgehend schützt. Wenn diese dennoch auftritt, weil die Stoß- oder Druckbelastung zu groß ist, dann tritt die Wirkung des Aufsaugens von verpackten Flüssigkeiten ein. Es wird dadurch eine Schädigung der Umgebung und damit der Umwelt vermieden.

Die alternative Ausführungsform der Verwendung der Leichtmasse betrifft auch Verfahren zu ihrer Herstellung.

Dieses ist dadurch gekennzeichnet, daß das gelöste oder dispergierte Binde­ mittel mit dem schaumbildenden Mittel mit einer solchen Menge Wasser vermischt wird, daß mindestens das 3fache Volumen hochviskoser Schaummasse gebildet wird. Diese wird den anorga­ nischen Stoffen in einer solchen Menge zugegeben, daß durch intensive Vermischung eine gleichmäßige Ver­ teilung auf der äußeren Oberfläche der anorganischen Stoffe erfolgt, und die klebende Leichtmasse direkt als Verpackungshilfsmittel verwendet, oder in Formen eingefüllt und in diesen verdichtet, danach entformt und gegebenenfalls getrocknet, oder in der verlorenen Form getrocknet und verwendet wird.

Die Schaummasse der Leichtmasse weist eine Viskosität bei Raumtemperatur von 4000 bis 80 000 mPa · s auf, wobei diese hohe Viskosität ein Eindringen in die Poren oder Kapillaren der anorganischen Stoffe praktisch verhindert.

Schaummittel der Praxis sind bespielsweise das Handelsprodukt Hostapur der Hoechst AG., Frankfurt, gemäß Firmenprospekt VM 308 als Gemisch aus Alkensulfonat und Hydroxylalkansulfonat, oder das Handelsprodukt Texapon, Typen N 40 oder N 25 der Henkel KG aA., Düsseldorf, gemäß Firmenprospekt, Ausgabe vom 2. Mai 1985, aus Natriumlaurylethersulfat.

Die Schaumbildung für die Erzeugung der Schaummasse ist von der Menge der flüssigen Phase abhängig. Diese wird durch die Konzentration des schaumbildenden und/ oder des Bindemittels bestimmt. Sofern diese Menge an flüssiger Phase im Verhältnis zur Menge der anorganischen Stoffe zu gering ist, um die praktisch vollständige, gleichmäßige Verteilung auf der äußeren Oberfläche zu erzielen, ist gegebenenfalls die Zugabe von Wasser in die flüssige Phase erforderlich. Sofern das Bindemittel auch schaumbildend wirkt, kann ein schaumbildendes Mittel entfallen.

Die Leichtmasse und die Ausführungsform zu seiner Verwendung versteht unter dem Begriff "Bindemittel" ein solches mit klebender Wirkung, also ein "Klebemittel".

Die Wassermenge für die Herstellung der Leichtmasse wird durch die Bildung einer Schaummasse minimiert. Es wird also ein Überschuß an Wasser vermieden, um die gegebenenfalls durchzuführende Trocknung aus Gründen des Energieaufwandes und der Zeit zu minimieren.

Die Bildung der mindestens 3fachen Menge an Schaummasse ist auch von der Rührzeit und der Rührintensität abhängig. Der Fachmann ist in der Lage mit diesen Möglichkeiten einer Variation das erforderliche Schaumvolumen als technischen Effekt der Leichtmasse zu erzielen.

Unter intensivem Mischen bzw. unter intensivem Vermischen wird das struktur­ schonende Einarbeiten der Schaummasse von bei Raumtemperatur hoher Visko­ sität verstanden. Die optimale, inten­ sive Vermischung kann in einem Freifall­ mischer oder in einem Zwangsmischer durchgeführt werden.

Wesentlich ist auch der technische Effekt, daß die Verteilung auf der äußeren Oberfläche der anorgani­ schen Stoffe erfolgt. Es wird durch das Vermeiden des Eindringens in die Poren und Kapillaren des anorgani­ schen Stoffes ein Mehrverbrauch an flüssiger Phase, ausgetragen über die Schaummasse, und damit auch eine Blockierung der Aufnahmekapazität für aufzusaugende Flüssigkeiten vermieden. Es wird aber dennoch der Klebeeffekt in der Leichtmasse erreicht, nämlich das sofortige Anein­ anderhaften der einzelnen Stoffpartikel.

Die Ausführungsform der Verwendung zur Herstellung der Leichtmasse gestattet diese Masse in Formen einzufüllen und in diesen zu verdichten und durch diese Maßnahme auch die Rohdichte auf den erforderlichen Wert einzustellen.

In jedem Fall wird bewirkt, daß die Partikel der anorganischen Stoffe nach dem sofortigen Aneinanderhaften auch eine dauerhafte Verklebung bewirken.

Es ist auch möglich, gegebenenfalls nach einer Vorverdichtung in der Leichtmasse eine Formgebung in dem Volumen dadurch zu erzielen, daß ein Formkörper als Modell, oder der zu verpackende Gegenstand als solcher, in die Masse eingedrückt wird, und diese damit die äußeren Abmessungen dieses Gegenstandes konturgerecht und damit praktisch maßgerecht, abbildet. Es ist dadurch möglich, eine Verpackung hochwertiger Gegenstände derart zu erreichen, daß sich diese bei einem ständigen Rütteln beim Transport nicht in der Verpackung bewegen können.

Die Leichtmasse ist als Auspolsterung und als Aufsaugmittel für die Ver­ packung von fragilen oder von gefähr­ lichen Flüssigkeiten in Kartons, sowie in Kisten und anderen Behältern geeignet. Derartige Gegenstände sind beispiels­ weise Apparate aus Glas, sowie feinmechanische und elektronische Geräte. Gefährliche Flüssigkeiten sind Säuren, Basen, Lösungsmittel, Brom, H₂O₂ und diese Stoffe enthaltende tech­ nische Gemische, die werkstoffzerstörend oder toxisch wirkend sind, oder schädliche Dämpfe bei ihrem Austritt entwickeln. Die Leichtmasse und der Ausführungsform zu seiner Herstellung kommt somit für die Beseitigung von Gefahrenquellen und zur Sicherung der Umwelt für die Praxis der Verpackung und Handhabung von Gegenständen Bedeutung zu.

Die für die Leichtmasse verwendeten Binde­ mittel sind Handelsprodukte, die eine klebende Wirkung ergeben. Diese Wirkung besteht bei der Herstellung und Handhabung der Leichtmasse. Diese klebende Wirkung kann aber auch auf einen längeren Zeit­ raum eingestellt werden durch die Ein­ stellung der Menge des Bindemittels in der Leichtmasse.

Die für die Leichtmasse verwendeten, schaum­ bildenden Mittel sind ebenfalls Handels­ produkte. Es können insbesondere anioni­ sche und nichtionische Mittel verwendet werden.

Je nach der Konzentration des Bindemittels als Klebemittel und der schaumbildenden Mittel ist die Zugabe von Wasser erfor­ derlich, um das erforderliche Schaum­ volumen zu erzeugen.

Die Viskosität der Schaummasse wird im Rotationsviskosimeter bestimmt und in milli-Pascal-sec (mPa · s) ausgedrückt. Auch für expandierten Vermiculit und Perlit sind Handelsprodukte geeignet, insbesondere in den alternativen, bevorzugten Kornbereichen. Diese sind durch den Tangens Alpha dargestellt. Für die Ermittlung des Tangens Alpha werden die Siebanalysen als Summen­ rückstandskurven im Rosin-Rammler- Körnungsnetz (Schleicher & Schüll GmbH, Einbeck, Bestellnummer 667551, Nr. 421 1/2 A 4) aufgetragen. Bei diesem Bestim­ mungsverfahren lassen sich Kornver­ teilungen über einen großen Bereich als Gerade darstellen. Die Steigung dieser Geraden im Bereich von 5 bis 80% Siebrückstand wird als Tangens Alpha dargestellt und ist ein Maß für die Hauptbestandteile der anorganischen Stoffe.

Die Herstellung der Leichtmasse wird nachstehend erläutert.

Es werden 1 kg Polyvinylacetat-Dispersion in einer Konzentration von 50 Gew.-% mit 0,005 kg schaumbildendem Mittel in Form des Handelsproduktes Hostapur, Farbwerke Hoechst AG, Frankfurt, in einem Schnellmischer etwa 5 min zu einer stabilen Schaummasse von etwa 3,5 l aufgeschäumt. Diese Schaummasse wird 29,5 kg expandiertem Vermiculit des Kornbereiches von größer 0 bis 10 mm zugegeben und in einem Zwangs­ mischer etwa 3 min zu einer leicht klebenden und nicht staubenden Leicht­ masse vermischt.

Diese Leichtmassse wird in Formen eingefüllt und in diesen durch Druck mittels Stempel verdichtet. Nach der Lufttrocknung von etwa 24 h besitzten die gebildeten Formkörper eine Roh­ dichte von 120 g/l. Diese Formkörper aus der Leichtmasse besitzen eine Aufsaugkapazität für Flüssigkeiten in Form von Wasser von etwa 0,52 l je 1 Leichtmasse.

Bei gleicher Herstellung der Leichtmasse mit expandiertem Perlit als anorgani­ scher Stoff wird ein Formkörper mit einer Rohdichte von 83 g/l hergestellt. Dieser Formkörper besitzt eine Aufsaug­ kapazität von etwa 0,59 l je 1 Leichtmasse.

Die gegebenenfalls zuzusetzende Wasser­ menge zur Einstellung des erforderlichen Volumens der Schaummasse wird in der oberen Menge durch Einstellung der Rührzeit und der Rührintensität mög­ lichst weitgehend begrenzt, um dadurch die gegebenfalls vorzunehmende Trock­ nung soweit wie notwendig in der Zeitdauer zu begrenzen. Die Trock­ nung der Leichtmasse erfolgt im all­ gemeinen bei Raumtemperatur mit wasserdampf-ungesättigter Luft. Es ist aber auch die Möglichkeit gegeben, eine rasche Trocknung mit erwärmter oder heißer Trocknungsluft durchzuführen.

In besonderen Fällen bei Anwesenheit von nur wenig Wasser in der Leichtmasse kann auf die Trocknung verzichtet werden.

Die Leichtmasse bietet den Vorteil eines Verpackungspolsters mit hohem Aufsaugvermögen für Flüssigkeiten im Leckagefall. Ein weiterer Vorteil liegt in der Resistenz der Leichtmasse gegen chemisch agressive Stoffe und darin, daß diese unbrennbar bzw. schwer entflammbar ist und praktisch bei der Handhabung nicht staubt. Ein weiterer Vorteil der Leichtmasse liegt in seiner Elastizität, die das verpackte Transportgut weitgehend vor Zerstörung und Leckage schützt. Die Leichtmasse leistet somit einen erheblichen Beitrag für Sicherheit im Umweltschutz.

Claims (10)

1. Nichtbrennbare oder schwerentflammbare Leichtmasse, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmasse aus expandiertem Vermiculit, oder aus expandiertem Perlit, oder aus Kieselgur, oder Kieselsäure und aus geringen Mengen organischer und/oder anorganischer Binde­ mittel zur Verklebung der Mineral­ partikel auf ihrer äußeren Oberfläche und aus einer geringen Menge eines schaumbildenden Mittels und aus einer Restmenge Wasser aus der Schaumbildung besteht und die Schaummasse eine hohe Viskosität aufweist, und diese Leicht­ masse auftretende Stoßenergie unter elastischer und/oder bleibender Verfor­ mung aufnimmt, und diese eine kapillare Aufnahmefähigkeit für Flüssigkeiten zwischen 40 und 70 Vol.-%, auf das Volumen der trockenen Leichtmasse gerechnet, und eine Rohdichte im Trockenzustand von 40 bis 200 g/l aufweist.

2. Leichtmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmasse 3 bis 15%, insbesondere 7 bis 11%, Mono-Aluminium- Phosphat oder Wasserglas als anorganische Bindemittel, oder 0,2 bis 2,0%, insbesondere 0,4 bis 0,6%, Polyvinyl­ acetate, oder Polyacrylate als organische Bindemittel, oder Methylzellulose, oder Carboxymethylcellulose als in Wasser quellbare Zelluloseäther, oder ein Gemisch von anorganischen und organischen Bindemitteln enthält.

3. Leichtmasse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leicht­ masse 0,01 bis 0,5% schaumbildendes Mittel, welches sich aus einem Gemisch aus Alkensulfonat und Hydroxy­ alkansulfonat oder aus Natriumlauryl­ ethersulfat zusammensetzt, enthält.

4. Leichtmasse nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmasse expandierten Vermiculit des Kornbereiches von über 0 bis 4 mm enthält, dargestellt durch einen Tangens Alpha im Bereich von 2,5 bis 3,4, oder von über 0 bis 10 mm enthält, dargestellt durch einen Tangens Alpha im Bereich von 2,0 bis 3,2.

5. Leichtmasse nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmasse expandierten Perlit des Kornbereiches von über 0 bis 4 mm enthält, dargestellt durch einen Tangens Alpha im Bereich von 1,2 bis 4,2.

6. Leichtmasse nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leicht­ masse eine Teilmenge von 5 bis 20 Gew.-% Zellulose anstelle des entsprechenden Teiles der Hauptmenge an anorganischen Stoffen enthält.

7. Leichtmasse nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kapillare Aufnahmekapazität der anorganischen Stoffe bei einem Kornbereich von über 0 bis 10 mm mit einem Tangens Alpha von 1,2 bis 4,2 0,45 bis 0,60 l Flüssigkeit pro l Leichtmasse beträgt.

8. Verwendung der Leichtmasse nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leichtmasse als Verpackungshilfsmittel in einer solchen Menge eingesetzt wird, daß die in Behältern befindliche Flüssigkeit im Falle einer Leckage von der Leichtmasse vollständig aufgesaugt wird, oder diese als Verpackungshilfsmittel bei der Verpackung fragiler Transportgüter zur Sicherung gegen Stoß- und Druckbelastung oder als geform­ ter Wärmedämmstoff eingesetzt wird.

9. Ausführungsform der Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Leichtmasse das gelöste oder dispergierte Bindemittel mit dem schaumbildenden Mittel mit einer solchen Menge Wasser vermischt wird, daß mindestens das 3fache Volumen einer hochviskosen Schaummasse gebildet wird, und diese Schaummasse in einer solchen Menge den anorganischen Stoffen zugegeben wird, daß durch inten­ sive Vermischung eine gleichmäßige Verteilung auf der äußeren Oberfläche der anorganischen Stoffe erfolgt, wobei die hohe Viskosität der Schaummasse ein Eindringen in die Poren bzw. Kapil­ laren der anorganischen Stoffe verhindert, und die so hergestellte, klebende Leicht­ masse direkt als Verpackungshilfsmittel verwendet, oder in Formen eingefüllt und in diesen verdichtet, danach entformt und gegebenenfalls getrocknet, oder in der verlorenen Form getrocknet und ver­ wendet wird.

10. Ausführungsform der Verwendung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die hoch­ viskose Schaummasse jeweils bei Raumtemperatur einen unteren Viskositätswert von 4000 mPa · s und einen oberen Viskositätswert von 80 000 mPa · s aufweist.