DE594257C

DE594257C - Verfahren zur Herstellung waermeisolierender und schalldichter Baustoffe

Info

Publication number: DE594257C
Application number: DEE41893D
Authority: DE
Original assignee: NATHANIEL MANDEL ELIAS
Current assignee: NATHANIEL MANDEL ELIAS
Priority date: 1930-09-26
Filing date: 1931-10-07
Publication date: 1934-03-14
Also published as: US2047016A; FR725172A

Description

rar. ind. Cigendom

.2 4APR. 1934

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wärmeisolierenden und schalldichten porösen Baustoffen in Form von körnig-pulverigen Massen oder Blöcken, Platten und ähnlichen Formkörpern unter Verwendung von Alkalisilikaten..
■ Es ist bereits vorgeschlagen _{ worden, ' Wärmeschutzmassen aus Alkalisilikaten herzustellen, zu welchem Zwecke die wasserhaltigen Alkalisilikate zunächst vorgetrocknet· und dann zweckmäßig in Formen auf höhere Temperaturen von etwa 200 bis 500⁰ erhitzt werden, so daß durch die entweichenden Wasserdämpfe das gegebenenfalls auch mit Füllstoffen versetzte Wasserglas aufgebläht und ein poröses Material aus wasserfreiem Alkalisilikat erhalten wird. . Die auf diese Weise hergestellten porösen Alkalisilikatprodukte haben jedoch den Nach-

ao teil, daß sie verhältnismäßig leicht löslich sind, so daß sie für viele Zwecke, für welche eine Dauerhaftigkeit des Materials auch bei Einfluß von Feuchtigkeit erforderlich ist, nicht brauchbar sind.

Um diesen Nachteil zu beheben, hat man auch schon vorgeschlagen, die in der genannten Weise aus Wasserglas hergestellten ... porösen Steine oder ähnlichen Formkörper in Chemikalien, wie CalciumchloridlÖsungen, einzutauchen, durch welche das lösliche Silikat in das unlösliche umgewandelt wird, und die gebildeten löslichen Salze dann auszuwaschen. Auf diese Weise werden durch den chemischen Umsatz poröse Formkörper erhalten, die aus einer unlöslichen Siliciumverbindung in porösem Zustande bestehen. Um diese Formkörper gegen die Aufnahme von Feuchtigkeit zu schützen, ist auch schon vorgeschlagen, sie mit einem Überzug aus geschmolzenem Paraffin, Wachs oder Kautschuk, Guttapercha oder Lösungen von Harzen oder ähnlichen Stoffen zu versehen. Dieses Verfahren ist durch den genannten erforderlichen chemischen Umsatz zwecks Gewinnung unlöslicher poröser Siliciumverbindungen jedoch sehr langwierig und kostspielig.

Um das Aufblähen der gegebenenfalls mit Füllstoffen, wie Tonerde, Kieselgur, Asbest, Sägemehl o. dgl., versetzten Wasserglaslösungen beim Erhitzen zu verbessern, ist ferner vorgeschlagen worden, dem Wasserglas eine gewisse Menge Kochsalzlösung beizumischen, wodurch erreicht werden soll, daß das Aufblähen und Auflockern der Masse beim Erhitzen nicht nur durch das Verdampfen des Wassers erfolgt, sondern auch durch das Zerplatzen der Kochsalzkristalle. Die auf diese Weise erhaltenen Produkte ■haben jedoch in erhöhtem Maße den Nachteil, daß sie verhältnismäßig leicht wasserlöslich sind. Außerdem ist die Zellstruktur in diesen Produkten sehr unregelmäßig, und sie sind ferner sehr zerbrechlich.

Es wurde nun gefunden, daß die Löslichkeit der porösen Alkalisilikate wesentlich verringert und in den erhaltenen Produkten die Zellstruktur verbessert werden kann, wenn den Alkalisilikaten vor dem Erhitzen auf höhere Temperaturen ein Stoff zugesetzt

wird, der weniger alkalisch ist, als die Alkalisilikate es sind, und welcher deren Blähvermögen nicht beeinflußt. Erfindungsgemäß werden für den genannten Zweck die Alkaliborate .benutzt. Durch diese Zusatzstoffe werden ferner poröse Produkte erhalten, welche bei etwa gleichbleibendem spezifischem Gewicht Zellen viel geringerer und gleichmäßigerer Größe enthalten, als sie bei alleiniger

ίο Verwendung der Alkalisilikate erzielt werden können. Das erhaltene Produkt hat ferner eine größere -mechanische Festigkeit, bessere isolierende Eigenschaften und eine geringere Neigung, Feuchtigkeit 'und Kohlendioxyd aufzunehmen als die lediglich aus Alkalisilikaten hergestellten Produkte.

Die Erfindung besteht also in der bevorzugten Ausführungsform in der Herstellung eines schalldichten und wärmeisolierenden Materials, das aus Alkaliboraten und Alkalisilikaten hergestellt wird. Obgleich die genaue chemische Zusammensetzung des Produktes bisher noch nicht festgestellt werden .konnte, so ist doch anzunehmen, daß eine gewisse Menge Alkaliborosilikate neben Alkalisilikaten und Alkaliboraten.vorhanden ist.

Das verlangte Produkt kann in verschiedener Form erhalten werden,' und auch das Herstellungsverfahren kann verschiedenartig sein.

Wesentlich ist, daß das benutzte Rohmaterial aus einer konzentrierten Lösung aus Alkaliboraten und Alkalisilikaten oder aus Alkaliborsilikaten besteht.Diese Lösung kann auf verschiedene Weise hergestellt werden. Beispielsweise kann zu diesem Zwecke ein Alkalisilikat, wie Natriumsilikat, in wässeriger Lösung mit sehr hohem Gehalt an Na₂O mit Borsäure teilweise neutralisiert werden.

Ferner kann ein Borat, wie handelsüblicher Borax, entweder in fein verteilter Form oder in Form einer Lösung einer Alkalisilikatlösung zugesetzt werden. Selbstverständlich kann an Stelle von Borax auch irgendein anderes Borat benutzt werden!

Es kann ferner ein Alkalisilikat durch Trocknen in einen glasartigen, festen Stoff übergeführt werden, welcher noch Io bis 30 % Wasser enthält, und es kann dann ein gepulvertes Borat, wie Borax, dem gepulverten, glasartigen, festen Stoff zugesetzt und damit vermischt werden.

Es kann ferner auch ein Boratsilikatgemisch zu einem glasartigen, festen Stoff, j

der 10 bis 30% Wasser enthält, getrocknet werden und dann gegebenenfalls in kleine Stücke zerbrochen werden.

Der Na,O-Gehalt des Natriumsilikats kann der der handelsüblichen Natriumsilikatlösungen sein, in welchen das Verhältnis von Na₂O zu SiO₂ gewöhnlich etwa 1 13,25 he- :

trägt; wird dagegen Borsäure an Stelle von Borat benutzt, so soll der Na₂O-GeIIaIt hinreichend höher sein, damit die Borsäure neutralisiert wird.

Die in der obengenannten Weise hergestellten Stoffe können dann, je nach dem verlangten Produkt, in verschiedener Weise weiterverarbeitet werden.

70 B e i sp iel ι

Das, wie es oben angegeben ist, erhaltene Material kann in eine Form gebracht werden und darin unmittelbar allmählich auf höhere Temperaturen erhitzt werden, so daß unter Austreibung des Wassergehaltes entweder Blöcke oder andere Gegenstände in gleichmäßig poröser Form erhalten werden.

Beispiela

Wenn das Material in Form einer Lösung vorliegt, so kann es zunächst 'durch Verdampfen und Trocknen in einen glasartigen, festen Stoff übergeführt und dann entweder in derselben Vorrichtung oder in einer besonderen Form zwecks Vertreibung des restlichen Wassergehaltes auf höhere Temperaturen erhitzt werden, so daß in der Masse die verlangte Porosität erzielt wird. ■ .

9° B eisρiel 3

Der glasartige, feste Stoff, der eine wesentliche Menge Wasser enthält, kann auf beliebigen Grad zerkleinert werden, und das . Material kann dann in einem kontinuierlich arbeitenden Ofen, welcher mit Rührvorrichtungen versehen ist oder selbst bewegt werden kann, erhitzt werden, so daß ein körniges isolierendes Material erhalten wird.

T-. .

Beispiel 4

Wenn Platten oder Blöcke hergestellt werden sollen, so kann die glasige Masse als solche in einer geeigneten Form erhitzt werden, so daß große zusammenhängende Massen isolierenden Materials erhalten werden, welche keine Bindemittel enthalten.

B ei sp iel 5

Es kann auch eine Sprühtrocknung angewendet werden, zu welchem Zwecke die Lösungen aus den Alkaliborosilikaten oder Gemische aus den Silikat- und Boratlösungen in heiße Gase, wie Verbrennungsgase, eingespritzt werden können, wodurch ein fein zerteiltes isolierendes Material gebildet wird,

■Beispiel 6

Um Teilchen aus glasiger Masse zu erhalten, welche 10 bis 35°/,, Feuchtigkeit enthalten, kann die gemischte Lösung in heiße Gase eingespritzt werden, deren Temperatur

so geregelt wird, daß ein- fein zerteiltes Material gewonnen wird, das noch iobis3S°/₀ Feuchtigkeit enthält und das dann unter Anwendung von Wärme verformt werden kann. Die nach den obengenannten Verfahren erhaltenen Produkte können zur Herstellung zahlreicher Gegenstände und von Grundstoffen benutzt werden. Das oben beschriebene körnige Produkt -kann beispielsweise mit

ίο Asphalt oder einem Asphaltparaffingemisch oder mit Harzen oder Gummiarten oder mit Celluloseestern behandelt werden. Diese Mischungen können dann in · irgendeine beliebige Form gebracht und zu Isolierungs- und Schalldichtungszwecken benutzt werden, und unter gewissen Bedingungen können derartige Produkte auch ohne Verdichtung Verwendung finden. · Das körnige Produkt ' kann auch mit Zement, Mörtel oder irgendeinem anderen Bindemittel behandelt werden, so daß plastische Massen gewonnen werden, die in beliebiger Weise verformt werden können. Die körnigen Borosilikate können auch mit einem durch Wärme härtbaren Harz, wie den synthetischen Harzen vom Phenolform-" afclehydtypus, oder anderen Kondensationsprodukten, wie den s>^rnthetischen Harzen aus mehrwertigen Alkoholen und organischen Säureanhydriden o. dgl., behandelt werden, so daß in der Wärme verformbare plastische Massen erhalten werden.

Wenn das erhaltene Produkt in Form einer Platte oder eines Blockes vorliegt, wie beispielsweise das nach den Beispielen 1,2 oder 4 erhaltene Produkt, so daß es kein Binde-

.. mittel enthält, so können die Platten wasserdicht gemacht werden, indem sie in an sich bekannter Weise in Asp'halt, Asphaltemulsionen, Paraffin, Asphaltparaffingemische . oder andere Wachse, Gummiarten, Harze, Celluloseester, Farbstoffe, Lacke, Gummilösungen, Gummipasten, thermoplastische -Lacke oder thermoplastische Pasten eingetaucht oder mit diesen Stoffen bespritzt werden.

Gegebenenfalls kann auch die Platte oder der Block in wasserdichtes Papier oder einen anderen wasserdichten Stoff eingehüllt wer- · den, oder sie können auch entweder bewehrt oder vollkommen in Hart- oder Weichgummi, Kunstharze oder Kunstharzplatten, Celluloidestermischungen oder Celluloidplatten oder Metallbleche eingeschlossen werden, wobei diese Einhüllungen an derartigen Teilstücken so angeordnet werden können, daß diese leicht miteinander oder auch mit irgendwelchen anderen Baueinheiten durch Verschrauben o. dgl. verbunden werden können.

Die Platten und Blöcke können auch in geschmolzenes Metall eingetaucht öder damit bespritzt werden, so daß sie teilweise oder vollkommen damit überzogen werden, oder sie können auch mit einem Glas überzogen werden, so daß ein ziegelartiges Aussehen erzielt wird. Die aus diesem Material hergestellten Blöcke können auch durch durchlochtes Metall oder Metallroste auf der Oberfläche verstärkt werden, oder sie können mit einem Bindemittel, wie Zement, Mörtel o. dgl., überzogen werden, so daß eine Verstärkung und ein geeigneter Verputz erzielt wird.

Wenn das körnige Material oder das Material in Blockform mit durch Wärme hartbaren Substanzen, wie den obenerwähnten Kunstharzen, oder mit einer beim Erhitzen Hartgummi liefernden Rohgumtnischwefelpaste behandelt wird, so kann das erzielte Produkt unter dem für das benutzte besondere durch Wärme härtbare Material erforderlichen Druck auf geeignete Temperaturen erhitzt werden, so daß ein dauerhafter Block mit einem guten Überzug oder Verputz erzielt wird, welcher dann ohne weitere Behandlung als Baumaterial oder als Material für Möbelschreinereien benutzt werden kann.

Eine derartige durch Wärme härtbare Masse, wie sie unter Verwendung des körnigen Produktes und eines durch Wärme härtbaren Materials erhalten wird, kann zum Formen ganzer Gegenstände, wie Eisschränke, Teilwände usw., bei welchen eine Isolation von Wichtigkeit ist, benutzt werden.

In gleicher Weise können, wenn Blöcke aus dem Material benutzt werden, dieselben entweder von Anfang an in die Form eines fertigen Gegenstandes, beispielsweise eines Eisschrankes, gebracht werden, oder ein der- Ί00 artiger Schrank kann aus mehreren einzelnen Blöcken· hergestellt werden, der dann mit Metall, einem durch Wärme härtbaren Material, Gummi, Schwefelgummipaste o. dgl. überzogen und bei Verwendung eines durch Wärme härtbaren Materials oder einer Schwefelgummipaste unter geeignetem Druck erhitzt werden kann, so daß ein fertiger Schrank oder ein anderer Gegenstand mit einer gehärteten Oberfläche erzielt wird. no

Bei der Herstellung des neuen Materials können dem ursprünglichen Silikatboratgemisch vor dem Trocknen und Erhitzen in an sich bekannter Weise auch Faser- oder VerstärkTingsstoffe zugesetzt werden, so daß nach der Fertigstellung die Faserstoffe der fertigen Masse durchgängig einverleibt sind und diese somit verstärkt wird. Dieses faserige Material kann aus irgendeinem anorganischen Stoff, wie Asbest, Glaswolle usw., bestehen, oder es kann auch metallisch sein und beispielsweise in Form eines Draht-

geflechtes oder von Metallwolle benutzt werden.

Bei - der Herstellung des Materials kann Alkalisilikat in beliebiger handelsüblicher Beschaffenheit benutzt werden. Je niedriger aber das Verhältnis von Na₂O zii SiO₂ in dem Silikat ist, umso dichter ist das erzielte Produkt und um so geringer ist die Neigung, Feuchtigkeit zu absorbieren. ίο Die Menge des Borats, welche zugesetzt wird, kann praktisch innerhalb · des ganzen Bereiches, ausgehend von einem Gemisch, das nur eine sehr geringe Menge Borat enthält, bis zu einem solchen, das nur eine kleine Menge Silikat enthält, liegen.

Unter den gegebenen Preisbedingungen wird jedoch, da die Borate teurer sind als die Silikate, die Boratmenge gewöhnlich kleiner sein als die Silikatmenge. Eine so kleine Boraxmenge von i°/₀ beispielsweise . hat jedoch bereits eine wahrnehmbare Wirkung auf das Gefüge des Materials, und bei iobisi5°/o zeigt sich eine sehr vorteilhafte Wirkung. Höhere Prozentsätze verbessern das Gefüge noch mehr, und die für einen bestimmten Zweck anzuwendende Menge ist daher nur abhängig vom Preis und den verlangten Eigenschaften.

Bei der Herstellung der porösen Alkalisilikatboratbaustoffe kann deren, scheinbares . spezifisches Gewicht auch dadurch stark verändert werden, daß die Menge des glasigen Materials in der Form geregelt wird, so daß für das den Raum der Form ausfüllende aufgetriebene Material nach dem Erhitzen und dem Vertreiben des Wassers jedes gewünschte spezifische Gewicht von 0,05 aufwärts bis fast zu dem tatsächlichen spezi-• fischen Gewicht des -Glases selbst erzielt werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß eine Form benutzt wird, die so eingerichtet ist, daß die Feuchtigkeit aus ihr leicht entweichen kann, aber das Material selbst durch die Wandungen der Form festgehalten wird. Die Blöcke haben jedoch immer ein gleichmäßig poröses Gefüge, unabhängig von dem ins Auge gefaßten spezifischen Gewicht. Je höher das spezifische Gewicht verlangt wird, um so mehr müssen natürlich die Formen verstärkt werden, da der beim Aufblähen während des Entweichens der Feuchtigkeit erzeugte Druck sehr bedeutend ist.

Unter dem Ausdruck Alkaliboratsilikat ist ganz allgemein das Material gemeint, welches Alkaliborate und Alkalisilikate enthält.

Claims

Patentansprüche:

i. Wärmeisolierender und schalldichter Baustoff in Form von körnig-pulverigen . Massen oder von Blöcken, Platten 11. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er aus wasserfreien, porösen Alkaliboratsilikaten besteht.

2. Baustoff in Form von Blöcken, Platten u. dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus porösen, wasserfreien Alkaliboratsilikaten hergestellten Formkörper mit einem wasserdichten Stoff, wie Asphalt, Paraffin, Kautschuk, Harzen, Celluloseestern, Metallen

u. dgl., oder mit einem Bindemittel, wie Zement o. dgl., überzogen sind.

3. Baustoff in Form von Blöcken, Platten u. dgl. nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper aus porösen, wasserfreien Alkaliboratsilikatkörnchen bestehen, die in einem Bindemittel, wie Zement, oder Harzen, Paraffin, Celluloseestern u. dgl. eingebettet sind.

4. Baustoff in Form von Blöcken, Platten u. dgl. nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formkörper aus den Alkaliboratsilikaten durch Faserstoffe, wie Asbest, oder durch Metalloder Glaswolle oder Metallarmierungen

u. dgl. verstärkt sind.

5. Verfahren zur Herstellung der wärmeisolierenden und schalldichten Bau- yo stoffe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus Alkalisilikat, Alkaliborat oder Borsäure und Wasser zur Trockne gebracht und unter solchen Bedingungen erhitzt wird, daß die Feuchtigkeit daraus entfernt und in der Masse die verlangte Porosität erzielt wird.

6. Verfahren zur Herstellung des wärmeisolierenden und schalldichten Baustoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegebenenfalls mir Faser- oder anderen \^rerstärkungsstoffei:. wie Asbest, versetzte Alkalisilikatlösuni; so weit zur Trockne eingedampft wird. 10s daß sie noch 10 bis 35 ⁰Z₀ Wasser enthalt und daß das erhaltene Produkt dann zerkleinert, mit gepulvertem Alkaliborat versetzt und die Mischung dann in Form-Ja erhitzt wird.

7. Verfahren zur Herstellung des wärmeisolierenden und schalldichten Baustoffes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gegebenenfalls mit Faserstoffen o. dgl. versetztes Gemisch aus einer Alkalisilikatlösung und einem Alkaliborat durch Trocknen in eine glasige, feste Masse mit einem Wassergehalt von 10 bis 35% übergeführt und die Masse dann in einer Form erhitzt wird.

iS. Verfahren zur Herstellung des wärmeisoHeronden und schalldichten Bau-

Stoffes in Form von Körnchen oder Kugelchen nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gemisch aus einem Alkalisilikat und einem Alkaliborat durch Trocknen in eine glasige, feste Masse mit einem Wassergehalt von io bis 35 °/o übergeführt, die Masse- zerkleinert und unter Rühren erhitzt wird, bis die Körnchen wasserfrei sind.

9. Verfahren zur Herstellung des wärmeisolierenden und schalldichten Baustoffes in Form von Körnchen oder Kügelchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine konzentrierte Lösung aus einem'Alkaliborat und einem Alkalisilikat in heiße Gase, wie Verbrennungsgäse, eingespritzt wird.

10. Verfahren nach Ansprüche), dadurch gekennzeichnet, daß eine konzentrierte Lösung aus einem Alkalisilikat und einem Alkaliborat in heiße Gase eingespritzt wird, deren Temperatur so bemessen ist, daß ein fein zerteiltes Material mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 10 bis 35 °/₀ erhalten, wird und daß dann durch Erhitzen der. Masse die Feuchtigkeit entfernt wird.

11. Verfahren zur Herstellung der

wärmeisolierenden und schalldichten Baustoffe beliebigen spezifischen Gewichtes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 3u daß die mit Alkaliborat gemischten Alkalisilikatlösungen durch Trocknen in einen glasigen, festen Körper mit einem Wassergehalt von 10 bis 35°/o übergeführt werden und daß die Masse dann in einer festen Form, aus der das restliche Wasser während des Aufblahens als Dampf entweichen kann, in welcher aber die treibende Masse auf einem vorbestimmten Volumen gehalten wird, erhitzt wird.

12. Verfahren nach Anspruchs,6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Formkörper durch Tauchen oder Streichen mit einem wasserdichten und gegebenenfalls durch Wärme härtbaren Überzug versehen oder mit einem Bindemittel überzogen werden.

13. Verfahren nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das erhaltene körnige Produkt mit einem beliebigen, gegebenenfalls mit Verstärkungsstoffen versetzten Bindemittel vermischt und die Masse dann einer Formgebung unterzogen wird.