DE4339175A1 - Verfahren zur Herstellung von Formteilen und Bauelementen auf der Basis granulatförmiger Leichtbaustoffe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Formteilen und Bauelementen auf der Basis granulatför­ miger Leichtbaustoffe.

Die Verwendung von mineralischen Leichtbaustoffen auf Ton- oder Silikatbasis wie Blähton, Bims oder Glasgranulat ist seit langem bekannt. Derartige Leichtbaustoffe werden meist so verwendet, daß sie als Zuschlag zu hydraulischen Bindemitteln (Betonen), Estrich oder ähnlichen Massen zugegeben werden und im Gemisch mit diesen verarbeitet werden. Derartige Leichtbaustoffe werden andererseits auch zu Isolierzwecken als lose Schüttung in Hohlsteinen oder unter Parkettfußböden verwendet.

Es ist ferner bekannt, derartige Leichtbaustoffe bei ge­ meinsamer Verarbeitung mit Bindemitteln zu Formteilen zu verarbeiten. Bei dieser Art der Verwendung der Leichtbau­ stoffe wird jedoch in der Regel kein mineralisches Binde­ mittel wie Zement, Mörtel oder etwas Ahnliches verwendet, da derartige Bindemittel zu schweren Formteilen führen, sondern es werden in der Regel Kunststoffe als Bindemittel verwendet, was jedoch den Nachteil mit sich bringt, daß die dabei erhaltenen Formteile und Bauelemente eine nied­ rige Brandsicherheit aufweisen, indem sie brennbar sind oder verschmauchen können.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zu schaffen, gemäß dem Formteile und Bauelemente auf der Basis granulatförmiger mineralischer Leichtbaustoffe her­ gestellt werden können, die keine brennbaren Bindemittel­ komponenten enthalten und trotzdem ein niedriges Gewicht sowie eine für eine Vielzahl von Anwendungen ausreichende Festigkeit aufweisen.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentan­ spruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen eines derartigen Verfahrens sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden granulatförmige Leichtbaustoffe, insbesondere solche von mineralischer Natur auf Ton- oder Silikatbasis, die eine gute natürliche Affinität zu Silikaten aufweisen, unter Verwendung eines Alkaliwasserglases als Bindemittel zu Formteilen oder Bauelementen verarbeitet. Unter "Alkaliwasserglas" werden in der vorliegenden Erfindung im Einklang mit einem ver­ breiteten Sprachgebrauch wäßrige Natrium- und/oder Kali­ umsilikatlösungen handelsüblicher Qualitäten verstanden. Soweit in der Folge Gewichts- und/oder Volumenangaben gemacht werden, beziehen sich die angegebenen Werte für das Alkaliwasserglas auf ein Natronwasserglas der Qualität 48/500 Be. Ein derartiges Wasserglas hat bei 200 c eine Dichte von etwa 1,50 bis 1,52 g/cm³, einen Feststoffgehalt von 43 bis 46 Gew.-% bzw. von 620 bis 720 g/l und stellt eine klare bis ggf. leicht trübe Flüssigkeit mit einem pH- Wert im Bereich von 12,5 dar.

Wird eine andere Wasserglasqualität verwendet, sind die einzusetzenden Mengen/Volumina nach Maßgabe der Feststoff­ gehalte entsprechend umzurechnen. Höhere Wassergehalte der dann erhaltenen Mischungen können dabei zu anderen Abbind­ eigenschaften führen, die andere Temperaturen bzw. Behand­ lungszeiten beim nachfolgenden Preßformen bedingen können.

Es ist bekannt, daß ein derartiges Wasserglas Bindemittel­ eigenschaften aufweisen kann. Diese Bindemitteleigenschaf­ ten werden bisher zwar beispielsweise zum Binden von Kern­ sand für die Gießerei verwendet, es ist jedoch nicht be­ kannt, ein Wasserglas als Bindemittel für Formteile auf Leichtbaustoffbasis zu verwenden und dadurch leichte, eine hohe Brandsicherheit aufweisende Formteile und Bauelemente herzustellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zuerst eine Mischung hergestellt, die im wesentlichen aus einem granulatförmi­ gen mineralischen Leichtbaustoff sowie einem Anteil an Alkaliwasserglas sowie ggf. weiteren Zusätzen in geringe­ ren Mengen besteht, und diese Mischung wird bei erhöhten Temperaturen unter leichtem Druck zu Formteilen bzw. Bau­ elementen ausgehärtet.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann irgendein granu­ latförmiger Leichtbaustoff verwendet werden, der eine ausreichende Affinität zu silikatischen Substanzen auf­ weist, so daß er mit Alkaliwasserglas gebunden werden kann, es versteht sich jedoch, daß dieser granulatförmige Leichtbaustoff im Hinblick auf besondere Anforderungen an das herzustellende Produkt noch einmal gezielt ausgewählt wird. Das gilt sowohl im Hinblick auf seine chemische Natur als auch auf seine Korngrößenverteilung. Ein der­ artig ausgewählter granulatförmiger Leichtbaustoff wird mit einer definierten Menge Alkaliwasserglas versetzt und homogen vermischt. In der Regel wird der Mischung ferner noch ein wasserbindender Bestandteil beigemischt, der das Aushärten des Formteils und seine Trocknung fördert.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Menge des Wasserglases, bezogen auf ein Natronwasserglas von 48/50° Bei je nach der verwendeten Kornfraktion des granulatförmi­ gen Leichtbaustoffs im Bereich von 15 bis 60 Gew.-%, wobei dieser Anteil jedoch vorzugsweise zwischen 30 und 40 Gew.-% liegt, wobei die Angaben in Gew.-% jeweils auf das Ge­ wicht der gesamten wasserhaltigen Mischung bezogen sind, aus der das Formteil hergestellt wird. Bei einem Leicht­ baustoff mit einer Schüttdichte im Bereich von etwa 250 g/l entspricht eine derartige Wasserglasmenge einem Volu­ menanteil im Bereich von 4 bis 20 Volumen-%. Besonders vorteilhafte Ergebnisse werden in der Regel erhalten, wenn Wasserglasmengen von etwa 37 Gew.-% oder etwa 10 Volumen-% verwendet werden.

Der der Mischung vorzugsweise außerdem zugesetzte wasser­ bindende Bestandteil kann beispielsweise Aluminiumphosphat und/oder ein geeignetes Aluminiumhydroxid sein und wird typischerweise in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-%, bezo­ gen auf das Gewicht des Alkaliwasserglases in der Mi­ schung, verwendet. Gute Ergebnisse werden bei Mengen um 18 Gew.-% erhalten.

Die Mischung wird nach ihrer Homogenisierung in Formen gegeben, die beheizbar sind und in denen die Formmasse leicht verdichtet werden kann. Wenn bei diesem Formpressen Temperaturen im Bereich von 110 bis 180°C angewendet werden, können gute Ergebnisse erhalten werden, wobei vorzugsweise Temperaturen von etwa 155°C anwendbar sind.

Der Formling kann nach einer vom Fachmann leicht durch einfache Versuche ermittelbaren Haltezeit der Presse ent­ nommen werden. Eine besonders vorteilhafte Formteilher­ stellung ergibt sich, wenn man das Formpressen in der Presse nur für eine kurze Zeit von beispielsweise 2 bis 10 min durchführt und die Herstellung des Formteils außerhalb der Presse durch Tempern der Preßform für einen Zeitraum von etwa 45 bis 90 min bei der Preßtemperatur abschließt. Der erhaltene Formling weist eine für zahlreiche typische Anwendungen derartiger Formteile oder Bauelemente ausrei­ chende Festigkeit auf. Die einzelnen Granalien des ur­ sprünglich eingesetzten granulatartigen Leichtbaustoffs werden durch eine Alkalisilikatphase aneinandergebunden, die nach dem Austreiben des Wassers aus dem Alkaliwasser­ glas beim Erhitzen in der Form zurückbleibt. Da es schwie­ rig ist, durch eine Wärmezufuhr bis 180°C ein vollständi­ ges Austreiben des Wasseranteils zu erreichen, wird in der Regel ein wasserbindender Bestandteil benötigt, der der Mischung von Anfang an zugesetzt wird und der in der Lage ist, das Restwasser chemisch zu binden und dabei in eine weitgehend wasserbeständige Verbindung überführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren liefert Formteile und Bau­ elemente mit sehr guten Eigenschaften für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen im Baubereich, im Verpackungs­ bereich und/oder zu Isolierzwecken.

Besonders vorteilhaft sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Formteile für feuerbeständige Rohr­ ummantelungen, z. B. in Form von Zylinderschalen oder zy­ lindrischen Rohrabschnitten, die bis zu Temperaturen von 450°C einsetzbar sind und die für derartige Zwecke bisher bevorzugten Glas- oder Mineralwolle-Isolierungen ersetzen können, die wegen der Möglichkeit einer krebsauslösenden Wirkungen durch feine Faseranteile zunehmend unter Kritik geraten.

Claims (12)

1. Verfahren zur Herstellung von Formteilen und Bau­ elementen auf der Basis granulatförmiger mineralischer Leichtbaustoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man eine die Granalien des granulatförmigen Leichtbaustoffs und ein Alkaliwasserglas enthaltende Mischung herstellt und diese durch Preßformen bei erhöhten Temperaturen und/oder erhöh­ tem Druck in ein Formteil oder Bauelement überführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Alkaliwasserglas Natronwasserglas verwendet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das Alkaliwasserglas mit den Gra­ nalien in einer solchen Menge vermischt, daß die Menge des Alkaliwasserglases, berechnet als Wasserglas mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 44 bis 46 Gew.-% und bezo­ gen auf das Gewicht der gesamten wasserhaltigen Mischung, im Bereich von 15 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 30 bis 40 Gew.-%, liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß man das Alkaliwasserglas mit den Granalien in einer solchen Menge vermischt, daß der Volu­ menanteil des Alkaliwasserglases, unter Zugrundelegung eines Wasserglases mit einem Feststoffgehalt im Bereich von 44 bis 46 Gew.-% und bezogen auf das Volumen der ge­ samten wasserhaltigen Mischung, im Bereich von 4 bis 20 Vol.-%, vorzugsweise bei etwa 10 Vol.-%, liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Mischung außerdem ein was­ serbindender Bestandteil beigemischt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als wasserbindender Bestandteil Aluminumphosphat und/oder Aluminiumhydroxid beigemischt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der wasserbindende Bestandteil in einer Menge von 10 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise in einer Menge von etwa 18 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des in der Mischung verwendeten Alkaliwasserglases, beigemischt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Mischung in beheizbaren Formen zu Formteilen verpreßt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß man beim Pressen Temperaturen im Bereich von 110 bis 180°C anwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Temperatur von etwa 155°C anwendet.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß man das Formpressen nur kurzzeitig durch­ führt und die Bildung des fertigen Formteils außerhalb der Presse durch Tempern in der Preßform abschließt.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß das herzustellende Formteil ein Formteil für eine feuerbeständige Rohrummantelung ist.