DE4236855A1 - Verfahren zur Herstellung von feinporigen Isolierwerkstoffen aus ausschließlich anorganischen Bestandteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von feinporigen Isolierwerkstoffen aus einer steinbildenden Komponente, einer Flüssigkeitskomponente (Härter), die der Härtereaktion der steinbildenden Komponente bewirkt, Füllstoffen sowie bei Herstellung von Schaum einer schaum­ bildenden Komponente, wobei leichte Füllstoffe eingesetzt und kurzfristig mit einer die Oberflächenspannung herab­ setzenden Substanz gemischt, dann die gesteinsbildende Komponente und der Härter zugegeben und ohne Zerstörung der Füllstoffe vorsichtig intensiv gemischt werden, nach Patent (Patentanmeldung P 42 12 229.5).

Bekannt sind entsprechende Verfahren zur Herstellung von feinporigen Schaumprodukten. So ist beispielsweise aus der EP-B-0 148 280 bekannt, Schaumstoffe mit weitgehend geschlossenen Poren aus wasserhaltigen, härtbaren anorga­ nischen Formmassen herzustellen. Die Formmasse enthält eine Alkalisilikatlösung, Füllstoffe, Schäummittel und einen mit der Alkalisilikatlösung reaktionsfähigen Fest­ stoff, der als wenigstens teilweise amorphes, pulverförmiges Alumosilikat mitgehalten von amorphem Siliziumdioxid und Aluminiumoxid. Nach der EP-B-0 199 941 können als weitere reaktionsfähige Feststoffe auch eine glasartig amorphe Elektrofilterasche mit 45 bis 60 Gew.-% SiO₂-Glas, 25 bis 35 Gew.-% Al₂O₃ neben Eisenoxid sowie gemahlener kalzinier­ ter Bauxit verwendet werden, wobei die Elektrofilterasche aus Hochtemperatur-Steinkohlenkraftwerken stammt. Auch Elektrofilterasche aus modernen Braunkohlekraftwerken (DE-OS 39 30 502) ist als reaktionsfähiger Feststoff brauch­ bar sowie Metakaolin nach der FR-PS 2 512 805 und FR-PS 2 512 806, wobei dem Metakaolin ggf. Portlandzement zuge­ setzt werden kann. Aus der EP-A-0 324 968 ist eine Form­ masse zur Herstellung eines anorganischen, weitgehend ge­ schlossen porigen Schaumproduktes bekannt, die durch Zusatz bestimmter Reaktionsbeschleuniger in kurzer Zeit aufschäumt und aushärtet. Als anorganische, steinbildende Komponente werden Oxidgemische mitgehalten von amorphem SiO₂ und Alu­ miniumoxid, glasartig amorphe Elektrofilterasche, kalzi­ nierter Bauxit oder ungelöstes amorphes SiO₂ aus einer amorphen disperspulverförmigen Kieselsäure verwendet. Der Härter besteht aus einer wäßrigen Lösung von Alkalisili­ katen. Außerdem ist es allgemein bekannt, Perlit und Vermi­ culit in der Wärmetechnik zur Isolierung einzusetzen. Sie werden allerdings bisher nur als lose Schuttung eingesetzt.

Die eingangs genannten reaktionsfähigen Feststoffe reagieren - meist unter Selbsterwärmung - mit Alkalisilikat­ lösungen, wodurch mittels Polykondensationsreaktionen der Edukte feste Formkörper innerhalb kurzer Zeit hergestellt werden können. Die nach dem Stand der Technik erzeugten Schaumstoffe sind in der Regel überwiegend geschlossenporig, können aber durch Zusatz von Eiweißverbindungen (DE-OS 39 30 501) auch offenporig ausgebildet werden. Bei den bisher bekannten System beobachtet man jedoch eine zu ge­ ringe Temperaturwechselbeständigkeit und geringe Wärmedämm­ eigenschaften. Gepreßte Vermiculitformteile weisen ein hohes Raumgewicht auf, was zu hohen Kosten und ungünstigen Wärmedämmeigenschaften führt. Weiterhin zeigen bisher be­ kannte gepreßte Perlit/Vermiculit-Systeme durch Verwendung bekannter Bindemittel lange Aushärtezeiten sowie geringe Festigkeit. Gemäß der Hauptanmeldung werden leichte Füll­ stoffe eingesetzt, die kurzzeitig mit einer die Oberflächen­ spannung herabsetzenden Substanz gemischt werden, woraufhin die gesteinsbildende Komponente und der Härter zugemischt werden, ohne daß die Füllstoffe dabei zerstört werden. Damit erhält man besonders leichte anorganische Isolier­ stoffe mit Dichten zwischen 150 und 800 Kg/m³ sowie mit realtiv hoher Festigkeit, insbesondere einer relativen Druckfestigkeit und einer günstigen mittleren Porengröße. Der Isolierwerkstoff unterliegt praktisch keiner Schrumpfung und weist sehr günstige Wärmeleitfähigkeitswerte auf. Be­ sonders vorteilhaft ist, daß aus derartigen Isolierwerkstof­ fen Formkörper mit hoher Qualität erzeugt werden können.

Es hat sich nun gezeigt, daß Wünsche nach einem noch ge­ ringeren Gewicht und einer noch günstigeren Schüttdichte bestehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Herstellungsverfahren so weiterzuentwickeln, daß ein Iso­ lierwerkstoff hoher Festigkeit und gleichzeitig geringen Gewichtes erzeugt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in die leichten Füllstoffe die gesteinsbildende Komponente und Reisschalenasche vorsichtig und unter Erhalt der Gerüst­ struktur der Reisschalenasche und unter Verzicht auf einen Mahlvorgang eingemischt werden.

Das Einmischen der Reisschalenasche führt überraschend zu einem leicht durchzuführenden Verfahren und zu einem Endergebnis, d. h. zu einem Isolierwerkstoff, der unter Ausnutzung der vorhandenen Gerüststuktur der Reisschalen­ asche ausgesprochen günstige Gewichte und eine Schüttdichte sowie Isoliereigenschaften aufweist. Das vorsichtige Ein­ mischen der Reisschalenasche und der Verzicht auf jeden Zerkleinerungsvorgang sichert vor allem auch günstige Festigkeitswerte und unterbindet die nachteilige Schrumpfung beispielsweise bei Platten. Aufgrund des hohen Siliziumoxid­ gehaltes von 94 bis 98% eignet sich die Reisschalenasche besonders als Ersatz bzw. als gesteinsbildende Komponente.

Der hohe Siliziumoxidgehalt der Reisschalenasche und der Aufbau dieses Materials kann vorteilhaft ausgenutzt werden, wenn der Anteil der Reisschalenasche an der ge­ steinsbildenden Komponente auf 10 bis 100% eingestellt wird. Gerade die vorteilhafte Gerüststruktur läßt sich bei der erfindungsgemäß vorgesehenen vorsichtigen Ein­ mischung in die leichten Füllstoffe ebenso voll ausnutzen wie das geringe Gewicht, so daß sich insgesamt ein sehr günstig zu verwendender Isolierwerkstoff ergibt.

Insbesondere dann, wenn Reisschalenasche in der not­ wendigen Menge nicht zur Verfügung steht, ist es bei Erhalt des günstigen Gewichtes möglich, zusätzlich zur Reisschalen­ asche und diese teilweise ersetzend Silicafume und/oder fused Silica einzusetzen. Auch dieses Material wird ähnlich wie Reisschalenasche vorsichtig in das Gemisch eingebunden, wobei unter Umständen der feine Staub zusätzliche Maßnahmen wie Besprühen mit Wasser o. ä. erfordert.

Zweckmäßig ist es darüber hinaus, ein besonderes Binde­ system in Form eines flüssigen Binders auf Basis Alkali­ silikat oder Monoaluminiumphosphat oder Polysilikat in Wasser zuzugeben. Dieser flüssige Binder erfüllt gleich­ zeitig die Aufgabe, die Härtereaktion der steinbildenden Komponente hervorzurufen bzw. zu unterstützen, so daß eine Mehrfachfunktion ausgenutzt werden kann.

Statt des eben beschriebenen flüssigen Binders oder auch ergänzend dazu ist es möglich, als flüssigen Binder Wasser unter Zugabe von Zement o. ä. zuzusetzen, wobei über den Zement eine einstellbare Bindefähigkeit erzielt werden kann.

Ergänzend zu den leichten Füllstoffen wie Perlit und Vermiculit werden erfindungsgemäß auch andere leichte, anorganische Füllstoffe zugemischt und dieses Gemisch dann weiterverarbeitet. Die Verwendung unterschiedlichster Füll­ stoffe führt überraschend insbesondere bei Einsatz der Reisschalenasche zu einem guten Ergebnis, d. h. einem guten Isolierwerkstoff, so daß vorteilhaft die Abhängigkeit von bestimmten Zugabestoffen vermieden wird.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß ein optimiertes Verfahren geschaffen ist, mit dem unter Erhalt der vorteilhaften Gerüststruktur der Reisschalenasche ein Isolierwerkstoff bzw. Platten und Formteile mit hoher Festigkeit, niedriger Wärmeleitfähigkeit und hoher Tempera­ turwechselbeständigkeit hergestellt werden können. Das Verfahren wird in einer Anlage umgesetzt, die insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, daß die zum Einsatz kommenden Anlagenteile ein sehr vorsichtiges und gleichmäßiges Ein­ mischen der einzelnen Komponenten sicherstellen. Hervorzu­ heben ist vor allem auch das niedrige Gewicht der in der Anlage und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Platten und Formteile.

Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen­ standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh­ rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen bezüglich der Anlage dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schemaskizze der für die Herstellung von Platten vorgesehenen Anlage.

Die Anlage (1) verfügt zunächst einmal über mehrere Bunker (2, 3, 4), in denen die leichten Füllstoffe, die gesteinsbildenden Komponenten wie Silicafume bzw. die Reis­ schalenasche vorgehalten werden. Insbesondere der Bunker (4) für die Reisschalenasche ist zweckmäßigerweise mit Einbauten versehen, die unter Vermeidung von Brückenbildung einen gleichmäßigen und ungestörten Austrag der Reisschalen­ asche sicherstellt.

Das entsprechende Material aus den Bunkern (2, 3 und ggf. auch 4) wird dem Mischer (6) zugeführt, wo zunächst einmal eine vorsichtige trockene Mischung vorgenommen wird. Denkbar ist es aber auch, die Reisschalenasche des Bunkers (4) direkt dem Hauptmischer (8) zuzuführen, um so einen doppelten Mischvorgang zu vermeiden.

Der Hauptmischer (8) ist wie schon erwähnt so ausge­ bildet, daß das gesamte eingegebene Material sehr vorsichtig und gleichmäßig durchmischt wird und zwar unter Erhalten der Gerüststruktur der Reisschalenasche.

Über die Einspritzdüse (11) wird die Flüssigkeitskompo­ nente aus dem Tank (12) zugeführt, so daß beim Verlassen des Hauptmischers (8) eine Mischung vorhanden ist, die anschließend in der Presse (18) zu Isolierplatten (19) geformt werden kann. Zusätzlich oder statt der Flüssigkeits­ komponente kann auch direkt Wasser aus dem Tank (16) zuge­ geben werden, wobei dieses Wasser mit Zement aus dem Bunker (25) angereichert sein kann, um auf diese Art und Weise einen Bindeeffekt zu erreichen. Wasser aus dem Tank (16) und Zement aus dem Bunker (25) werden im Mischer (26) mit dem Rührwerk (27) je nach Bedarf so gemischt, daß diese Mischung dann entweder über die Einspritzdüse (11) oder auch direkt in den Hauptmischer (8) einzugeben ist.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Anlage ist für die Erzeu­ gung von Platten vorgesehen. Denkbar ist es aber auch, daß gemäß Hauptanmeldung ein aufschäumendes Material erzeugt wird, indem, wie dort erläutert, ein Treibmittel zugemischt wird.

Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung von feinporigen Isolier­ werkstoffen aus einer steinbildenden Komponente, einer Flüssigkeitskomponente (Härter), die die Härterreaktion der steinbildenden Komponente bewirkt, Füllstoffen sowie bei Herstellung von Schaum einer schaumbildenden Komponente, wobei leichte Füllstoffe eingesetzt und kurzfristig mit einer die Oberflächenspannung herabsetzenden Substanz ge­ mischt, dann die gesteinsbildende Komponente und der Härter zugegeben und ohne Zerstörung der Füllstoffe vorsichtig intensiv gemischt werden, nach Patent (Patentanmeldung P 42 12 229.5), dadurch gekennzeichnet, daß in die leichten Füllstoffe die gesteinsbildende Kompo­ nente und Reisschalenasche vorsichtig unter Erhalt der Gerüststruktur der Reisschalenasche und unter Verzicht auf einen Mahlvorgang eingemischt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der Reisschalenasche an der gesteinsbildenden Komponente auf 10 bis 100% eingestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur Reisschalenasche und diese teilweise ersetzend Silicafume und/oder fuesed Silica eingesetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein flüssiger Binder auf Basis Alkalisilikat oder Mono­ aluminiumphosphat oder Polysilikat in Wasser zugemischt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als flüssiger Binder Wasser unter Zugabe von Zement o. ä. zugesetzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den leichten Füllstoffen wie Perlit und Vermiculit andere leichte, anorganische Füllstoffe zugemischt und dieses Gemisch dann weiterverarbeitet wird.