WO2000035826A1

WO2000035826A1 - Hydrothermal gehärtete formkörper

Info

Publication number: WO2000035826A1
Application number: PCT/EP1999/009397
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Burtscher
Original assignee: Kalksandsteinwerk Wemding Gmbh
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2000-06-22
Also published as: DE19858342C1

Abstract

Formkörper aus einer Calziumoxid-haltigen Komponente und mindestens einem gläsernen Leichtzuschlagstoff.

Description

Hydrother al gehärtete Formkörper

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft hydrothermal gehärtete Formkörper sowie Verfahren zu deren Herstellung.

Es ist bekannt, Kalksandsteinrohlinge miteinander zu verbinden, indem Siliziumdioxid-haltige und Cal- ziumoxid-haltige Bindemittel zusammen mit weiteren Zusatzstoffen eingesetzt werden. So beschreibt die DE 196 44 421 AI zementfreie, mineralische Klebstoffe zum Verkleben von Kalksandsteinrohlingen, wobei diese Klebstoffe eine Siliziumdioxid-haltige Komponente, eine Calziumoxid-haltige Komponente, eine flüssige Komponente und eine Komponente zur Steuerung der Rheologie und des Wasserrückhaltevermögens aufweisen. Mittels des beschriebenen Siliziumdioxid-haltigen, also Kieselsäure-haltigen Klebstoffes, können Kalksandsteinrohlinge, also Kieselsäure-haltige Ausgangsmaterialien, mit hoher Festigkeit miteinander verbunden werden.

Die in dieser Druckschrift beschriebenen Kalksandsteinrohlinge beziehungsweise der Verbund dieser Rohlinge zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe Rohdichte aus. Die DE 29 53 526 C2 offenbart Aufschlämmungen aus Calciumsilikatkristallen, die hohlkugelförmige Sekundärteilchen aus Calciumsili- kat der Wollastonitgruppe enthalten. Die DE 35 33 625 C2 offenbart einen offenporigen Leichtwerkstoff auf der Basis von kunststoffgebundenen Mikrohohlkugeln und die DE 37 31 993 C2 einen gefügedichten Konstruktionsleichtbeton.

Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, zementfreie und kunststofffreie Formkörper auf Kalksandsteinbasis bereitzustellen, die eine möglichst geringe Dichte aufweisen und für eine Vielzahl von Anwendungen geeignet sind.

Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem durch die Bereitstellung eines zementfreien und kunststofffreien Formkörpers umfassend ein hydrothermal gehärtetes Gemisch einer Calziumoxid-haltigen Komponente und mindestens eines gläsernen Leichtzuschlagsstoffes, der in bevorzugter Ausführung der Erfindung als silikatische Mikrohohlkugeln oder Blähglasgranulat ausgeführt ist. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulat mit einer Calziumoxid-haltigen Komponente hydrothermal gebunden werden können und daß die so gebildeten Formkörper auch bei sehr hohen Temperaturen form- und temperaturbeständig sind. Bei Verwendung silikatischer Mikrohohlkugeln kann bei Temperaturen von 1100°C und darüber Form- und Temperaturbeständigkeit gegeben sein. Zwischen dem gläsernen Leichtzuschlagsstoff, also den Mikrohohlkugeln und/oder dem Blähglasgranulat, und der Calziumoxid- haltigen Komponente bilden sich diese beiden beziehungsweise drei Komponenten bindende CSH(Calzium- Hydrosilikat) -Phasen aus. Die erfindungsgemäßen Formkörper weisen eine ausgesprochen geringe Wärmeleitfähigkeit bei sehr niedrigen Rohdichten auf. Die erfindungsgemäß hergestellten zement- und kunststofffreien Formkörper eignen sich hervorragend als feuerfestes Isoliermaterial, als Schallisolierung, Wärmeisolierung, Brandschutz und/oder allgemein als leichter Formkörper, der eine hohe isolierende Wirkung aufweist und im Wasser Auftrieb besitzt. Die Hohlkugeln oder Blähglasgranulate der erfindungsgemäßen Formkörper sind im allgemeinen flüssigkeits- und gasdicht, so daß das Kugelvolumen immer isolierend wirkt und Flüssigkeiten oder Gase nur in das Porenvolumen der Formkörper eindringen können. Darüber hinaus sind die Formkörper elektrisch nicht leitend und weisen eine ausgezeichnete Formbarkeit auf. Schon bei geringen Verdichtungs- drücken von beispielsweise 1 N/mm² kann eine ausreichende Rohlingsstandfestigkeit erzielt werden, bei der der Rohling mechanisch gehandhabt werden kann. Demgemäß ist es erfindungsgemäß möglich, mit dem Gemisch aus einer Calziumoxid-haltigen Komponente und den gläsernen Leichtzuschlagsstoffen, also Blähgranulaten und/oder Mikrohohlkugeln im Preßverfahren hydrothermal gehärtete Formkörper mit geringen Rohdichten herzustellen, wobei beispielsweise bei einem Schüttgewicht des eingesetzten Gemisches von 0,35 bis 0,45 g/cm³ Rohdichten von 0,48 g/cm³ erzielt werden können.

Erfindungsgemäß ist für gepreßte Formkörper eine Materialfeuchte oder Preßfeuchte von 5 - 30 Gew.-%, insbesondere circa 12 Gew.-% gut geeignet. Wenn der Wasseranteil weiter gesteigert wird, insbesondere auf 17 - 27 % Gew.-%, entwickelt die Mischung im Mischer eine deutliche Volumenzunahme, so daß es erfindungsgemäß möglich ist, mit einer nur geschütteten Mischung, die an der Oberfläche geglättet oder abgezogen wird, sehr niedere Rohdichten zu erzeugen.

Der Grund für diese Volumenzunahme rührt wahrscheinlich daher, daß die vorstehend erwähnte Wassermenge von den Hohlkugeln oder Blähglasgranulaten, die mit Kalk und Si0₂-haltigen Zuschlagstoffen umhüllt sind, als Haftwasser aufgenommen wird. Da die Rohdichte der Hohlkugeln und Blähglasgranulate im Verhältnis zur Granulat- oder Kugeloberfläche sehr niedrig ist, reichen die Adhäsionskräfte des Haftwassers aus, ein sehr lockeres Haufwerk aufrechtzuerhalten.

Obgleich sich die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrohohlkugeln oder Blähglasgranulate in dem erfindungsgemäß vorgesehenen hydrothermalen Härtungsprozeß mittels der Calzium-oxid-haltigen Komponente ohne weiteres binden lassen, ist es erfindungsgemäß besonders bevorzugt, eine Siliziumdioxid-haltige Komponente in dem hydrothermal zu härtenden Gemisch vorzusehen. Dabei werden als Tobermorit ausgebildete CSH-Phasen gebildet, die ein aufgrund des erhöhten Si0₂-Angebots verbessertes Gefüge oder Bindemittelskelett ergeben.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem gläsernen Leichtzuschlagsstoff ein anorganischer Stoff im amorphen, nicht kristallinen Festzustand verstanden, der in bevorzugter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als silika- tische Mikrohohlkugel oder Blähglas, insbesondere Blähglasgranulat, ausgeführt ist.

Die Erfindung sieht in einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform vor, daß die Siliziumdioxid-haltige Komponente und/oder die Calziumoxid-haltige Komponente in gemahlener oder natürlicher Form vorliegen.

In bevorzugter Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung kann die Siliziumdioxid-haltige Komponente als Quarzmehl, Keramiksand, Schamottesand, Tonmineralien, Blähtonsand, Blähtonmehl, amorphes Silizium, Flugasche, Diatomeen oder ähnliches ausgeführt sein.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Quarz- mehl eine Oberfläche von mindestens 1500 cm²/g, vorzugsweise von mindestens 13 m²/g, aufweist.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß in einer bevorzugten Ausfuhrungsform die Siliziumdioxid- und die Calziumoxid-haltige Komponente in einem Mengenverhältnis von 1:1 (Gew.-%) vorliegen.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter der Calziumoxid-haltigen Komponente auch Weißfeinkalk oder Branntkalk (zum Beispiel 91 Gew.- % Calziumoxid) oder Weißkalkhydrat (beziehungsweise Kalkhydrat, also Ca(0H)₂) (zum Beispiel 71 Gew.-% Calziumoxid) verstanden. Selbstverständlich umfaßt die Erfindung auch jegliche anderen Calziumoxid- haltigen oder Calziumhydroxid-haltigen Stoffe oder Materialien, sofern der CaO-Gehalt für die Bindung der Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulate ausreicht. Unter einer flüssigen Komponente wird ein die Mischung und Bindewirkung der Bestandteile des Formkörpers unterstützender flüssiger Bestandteil wie Wasser verstanden.

Die Erfindung sieht vor, daß die eingesetzten Mikrohohlkugeln silikatische Mikrohohlkugeln sind, insbesondere alumosilikatische Mikrohohlkugeln. Die erfindungsgemäß eingesetzten Mikrohohlkugeln stellen gasgefüllte, druckbeständige, inerte, rieselfähige und eine geringe Dichte aufweisende Hohlkugeln dar, wobei deren Schale hauptsächlich Siliziumdioxid und A1₂0₃ aufweisen, zum Beispiel 20 bis 40 Gew.-% A1₂0₃ und 50 bis 70 Gew.-% Si0₂. Neben diesen beiden Hauptkomponenten enthält die Schale Fe₂0₃, zum Beispiel 2 bis 6 Gew.-% Fe₂0₃ sowie kleinere Mengen an Calziumoxid, Magnesiumoxid, Natriumoxid, Kaliumoxid und Titandioxid. Die Mikrohohlkugeln können ein inertes Gasgemisch aus beispielsweise Stickstoff und C0₂, beispielsweise 30% Stickstoff und 70% C0₂ aufweisen. Die Größe der Mikrohohlkugeln beträgt vorzugsweise zwischen 50 und 500 μm, wobei der Großteil der Mikrohohlkugeln vorzugsweise eine Größe zwischen 150 μm und 300 μm aufweist.

In besonders bevorzugter Ausfuhrungsform können Ex- tenderospheres, Metaspheres, insbesondere Metasphe- res 50 c (erhältlich von der Firma Frank & Schulte GmbH, Essen) , Cenaspheres oder Fillite, insbesondere Fillite 52/7 S (erhältlich von der Firma Omya GmbH, Köln) , eingesetzt werden. Fillite weist einen Al₂0₃-Gehalt von 27 bis 33 Gew.-%, einen Si0₂-Gehalt von 55 bis 65 Gew.-% und einen maximalen Fe₂0₃- Gehalt von 4 Gew.-% bei einer Gasfüllung von 30 Vol.-% Stickstoff und 70 Vol.-% Kohlendioxid auf. Ihre Dichte beträgt 0,6 bis 0,8 g/cm³, ihr Schüttgewicht 0,35 bis 0,45 g/cm³ und sie weisen eine Kornverteilung von 5 bis 300 μm auf. Körner mit einer Größe unter 150 μm sind in einem Anteil von 55 bis 75 % vorhanden. Die Härte beträgt 5 (Mohs) . Die Wandstärke der Schale beträgt 5 bis 10 % des Durchmessers, die Oberflächenfeuchte maximal 0,2 %, die Wärmeleitfähigkeit 0,11 Wirf¹ K^"1 und der Wärmeausdehnungskoeffizient a = 8 x 10^"8 (°K) . Der Schmelzpunkt liegt bei 1200 bis 1350°C.

Metaspheres, Extenderospheres und Cenaspheres weisen einen Si0₂-Gehalt von 55,0 bis 60,0 Gew.-%, einen A1₂0₃-Gehalt von 26,0 bis 29,0 Gew.-%, einen Fe₂0₃-Gehalt von 4,0 bis 6,0 Gew.-%, einen CaO- Gehalt von 1,0 bis 2,0 Gew.-%, einen MgO-Gehalt von 1,0 bis 2,0 Gew.-%, einen Na₂0-Gehalt von 0,5 bis 1,0 Gew.-%, einen K₂0-Gehalt von 3,0 bis 4,0 Gew.-% und einen Ti0₂-Gehalt von 1,0 bis 2,5 Gew.-% auf.

Die Korngrößenverteilung ist wie folgt: 100% der Mikrohohlkugeln weisen eine Korngröße <500 μm, 93,5% bis 99,0% <315 μm, 84,5% bis 91,0% <250 μm, 48,5% bis 55,0% <160 μm, 10,0% bis 16,0% <100 μm und 0,8% bis 4,5% <63 μm auf (Angaben in Gew.-%). Die Dichte beträgt 0,365 bis 0,455 kg/dm³, das spezifische Gewicht der Schale 2,0 bis 2,4 g/cm³, die Schalendicke 2,0 bis 10,0 μm, die Wärmeleitfähigkeit 0,07 bis 0,1 W/mK, die Sintertemperatur 1020,0 bis 1200, 0°C und der Schmelzpunkt 1400, 0°C. Die Mikrohohlkugeln sind mit Stickstoff und C0₂ gefüllt.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird unter einem Blähglas ein porosiertes Glas verstanden, das auch unter dem Begriff Schaumglas bekannt ist. Blähglasgranulat wird erzeugt, indem Glaspulver oder Glasmehl mit binde- und gasabgebenden Blähmitteln gemischt, granuliert und bei der Erweichungstemperatur des Glases durch die Entgasung des Blähmittels geschäumt wird. Als Glas kann Altglas, also zum Beispiel recyclisiertes Glas, eingesetzt werden, das zum Beispiel durch Zugabe von Wasserglas in seiner Erweichungstemperatur zumindest in den oberflächennahen Partikelbereichen erniedrigt wird. Beim Blähsintern durchläuft das granulierte Rohkorn eine drastische Teilchenvergrößerung bei Entstehung einer hohen geschlossenen Porosität, wodurch ein leichtes geschlossen poriges Glasgranulat entsteht . Verwendet man Glaspulver mit unterschiedlichen Erweichungstemperaturen, kann eine offene Porosität erhalten werden. Erfindungsgemäß eingesetztes Blähglasgranulat kann eine Körnung von 0,25 bis 0,5 mm, 0,5 bis 1,0 mm, 1,0 bis 2 , 0 mm und/oder 2,0 bis 4,0 mm aufweisen. Das erfindungsgemäß eingesetzte Blähglasgranulat kann in bevorzugter Aus- führungsform Schüttdichten von 0 , 19 bis 0,30 kg/dm³, zum Beispiel 0,30; 0,25; 0,22; und/oder 0,19 kg/dm³, und Kornrohdichten von 0,29 bis 0,54 kg/dm³, zum Beispiel 0,54;, 0,45; 0,35; und/oder 0,29 kg/dm³ aufweisen. Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß die Glasgranulate 72 bis 74 Masse-% Si0₂, 12 bis 14 Masse-% Na₂0, 1,8 bis 3,0 Masse-% MgO, 1,5 bis 2,5 Masse-% Al₂0₃, 0,8 bis 1,3 Masse-% K₂0, 7 bis 10 Masse-% CaO, weniger als 0,5 Masse-% Ti0₂, 0,1 bis 0,4 Masse-% Fe₂0₃ und weniger als 0,3 Masse-% S0₃ enthalten.

Die Erfindung sieht vor, daß der zementfreie Formkörper ein hydrothermal gehärtetes Gemisch einer Calziumoxid-haltigen Komponente und mindestens eines gläsernen Leichtzuschlagsstoffes enthält, wobei dieser entweder ein Blähglasgranulat, eine silikatische Mikrohohlkugel oder beides ist . Erfindungsgemäß kann in bevorzugter Ausfuhrungsform vorgesehen sein, daß das Mengenverhältnis von silikatischen Mikrohohlkugeln zu Blähglasgranulat ein Verhältnis ist, gemäß dem mehr als 50 Vol.-% Blähglasgranulat und weniger als 50 Vol.-% silikatische Mikrohohlkugeln in dem Gemisch vorliegt, insbesondere ein Volumenverhältnis von silikatischen Mikrohohlkugeln zu Blähglasgranulat von 1:3 bis 1:1 (Vol.-% zu Vol.-%) vorliegt. Sofern der gläserne Leichtzuschlagsstoff im Sinne der Erfindung nur Blähglasgranulat ist, kann in bevorzugter Ausführungsform vorgesehen sein, diesen zusammen mit Flugasche, Kieselerde, Liapor®-Sand oder ähnlichem zu verwenden.

Die Erfindung sieht in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vor, daß Blähglasgranulate mit unterschiedlichen Körnungen verwendet werden, wobei dies in einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform auch in Mischung mit silikatischen Mikrohohlkugeln geschehen kann. Durch die Vermischung von Blähglas- granulat mit silikatischen Mikrohohlkugeln kann die Temperaturbeständigkeit von Blähglas-haltigen Form- körpern erheblich erhöht werden. Durch die Verwendung von Blähglasgranulat allein oder in Kombination mit einem Anteil silikatischer Mikrohohlkugeln kann die Rohdichte erfindungsgemäßer Formkörper gegenüber ausschließlich silikatischen Mikrohohlkugeln als gläsernem Leichtzuschlagsstoff enthaltenden Formkörper reduziert werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform sieht die Erfindung vor, dem hydrothermal zu härtenden Gemisch aus der Calziumoxid-haltigen Komponente, den silikatischen Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulaten und gegebenenfalls der Siliziumdioxid-haltigen Komponente vor dem Formen eine flüssige Komponente, insbesondere Wasser, zuzugeben.

Die Erfindung sieht in einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform vor, daß dem hydrothermal zu härtenden Gemisch eine Komponente zur Steuerung der Rheologie, des Wasserrückhaltevermögens, zur Partikelhaftung und/oder zur weiteren Reduzierung der Rohdichte zugesetzt wird, beispielsweise Methylcel- lulose, ein Derivat davon oder Kleister. In besonders bevorzugter Weise ist das Derivat der Methyl- cellulose Methylhydroxypropylcellulose oder Methyl- hydroxyethylcellulose .

In einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist vorgesehen, daß das hydrothermal gehärtete Gemisch 10 bis 95 Gew.-% Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulate aufweist. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausfuhrungsform ist vorgesehen, daß das hydrothermal gehärtete Gemisch 5 bis 90 Gew.-% Calziumoxid-haltige Komponente und in bevorzugter Aus- führungsform 5 bis 70 Gew.-% Siliziumdioxid-haltige Komponente aufweist .

Die Erfindung sieht in einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform vor, daß das hydrothermal zu härtende Gemisch zusätzlich Fasern zur Verbesserung der Biegezugfestigkeit aufweist, beispielsweise Carbon-, Mineral-, alkalibeständige Glas- oder Cel- lulosefasern.

Zudem kann in einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung dem zu härtenden Gemisch zur Verbesserung der Rohlingsstandfestigkeit eine geringe Menge an geeigneten Tonmineralien zugefügt werden.

Die Erfindung sieht in bevorzugter Weise auch vor, daß dem hydrothermal zu härtenden Gemisch geeignete Porenbildner beziehungsweise Blähmittel zugesetzt werden können.

Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung zementfreier und kunststofffreier Form- kδrper aus einer Calziumoxid-haltigen Komponente und mindestens einem gläsernen Leichtzuschlagsstoff, insbesondere Blähglasgranulat und/oder silikatische Mikrohohlkugeln, sowie gegebenenfalls einer Siliziumdioxid-haltigen Komponente, wobei die Calziumoxid-haltige Komponente und die Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulat trocken vorgemischt werden, nach dem Vormischen Wasser zugesetzt und weiter gemischt wird, bis die Mischung homogenisiert ist. Falls Branntkalk, zum Beispiel Branntkalk mit 91 Gew.-% CaO, als Calziumoxid-haltige Komponente eingesetzt wird, muß weiteres Wasser für den Löschprozeß hinzugegeben, wobei nach Ablöschen der Mischung in einem Reaktor anschließend die unter Druck durchgeführte Formgebung durchgeführt werden kann. Falls als Calziumoxid-haltige Komponente Weißkalkhydrat (71 Gew.-% CaO) , eingesetzt wird, kann die Mischung nach dem Mischen sofort unter Druckeinfluß geformt werden. Wesentlich für die vorliegende Erfindung ist es, den Preßdruck für die Rohdichte und die Druckfestigkeit der Formkörper genau einzustellen, wobei die Einfüllhöhe der Form, der Verdichtungsweg beziehungsweise der Verdichtungsdruck der Presse genau steuerbar sein muß. Erfindungsgemäß werden Preßdrücke von 0,1-15, vorzugsweise 0,5-10 N/mm², bevorzugt. Nach der Formgebung findet die hydrothermale Härtung statt . Die hydrothermale Härtung findet in einem Autoklaven bei gegenüber Raumtemperatur erhöhter Temperatur und gegenüber atmosphärischem Druck erhöhtem Druck statt, wobei eine gesättigte Wasserdampfatmosphäre (Sattdampf) bei einem Druck von 8 bis 21 bar bevorzugt wird. In bevorzugter Ausfuhrungsform findet die hydrothermale Härtung mit Sattdampf im Autoklaven statt bis die Formkörper gehärtet sind und/oder kein Freikalk mehr vorliegt, wobei in bevorzugter Ausführung zunächst eine Stunde auf ca. 16 bar und 200°C aufgeheizt, bei diesen Bedingungen fünf Stunden hydrothermal gehärtet und anschließend eine Stunde lang der Druck auf atmosphärischen Druck reduziert wird. Anschließend kann das gehärtete Formteil seiner Verwendung zugeführt werden, wobei auch weitere Verarbeitungsschritte wie Sägen, Fräsen etc. durchgeführt werden können. Erfindungsgemäß kann auch vorgesehen sein, vor dem Formen das hydrothermal zu härtende Gemisch mit einem Wasserüberschuß zu bereiten, so daß es pumpfähig ist und in Formen gegossen werden kann.

Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, das trockene Vormischen nicht durchzuführen, sondern direkt unter Wasserzugabe die Komponenten zu mischen.

Die Erfindung betrifft demgemäß auch Formkörper, die zementfrei und kunststofffrei sind, sowie aus zumindest einer Calziumoxid-haltigen Komponente, zumindest einen gläsernen Leichtzuschlagsstoff, nämlich Blähglasgranulat und/oder silikatischen Mikrohohlkugeln und gegebenenfalls einer Siliziumdioxid-haltigen Komponente hergestellt sind, wobei zur Herstellung ein hydrothermaler Härteprozeß eingesetzt wird, gemäß dem die Komponenten gemischt, unter Druck geformt und anschließend hydrothermal in gesättigter Wasserdampfatmosphäre, das heißt unter gegenüber Raumtemperatur erhöhtem Druck und gegenüber atmosphärischen Druck erhöhter Temperatur, gehärtet werden.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung derart hergestellter Formkörper aus einer Calziumoxid- haltigen Komponente, Blähglasgranulat und/oder silikatischen Mikrohohlkugeln sowie gegebenenfalls einer Siliziumdioxid-haltigen Komponente, Porenbildnern, Komponenten zur Steuerung der Rheologie und des Wasserrückhaltevermögens und/oder Fasern als Schallisolierung, Wärmeisolierung, Brandschutz oder feuerfestes Isoliermaterial. Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer CaO-haltigen Komponente zur Bindung, insbesondere hydrothermal durchgeführten Bindung, von silikatischen Mikrohohlkugeln oder/und Blähglasgranulat.

Die erfindungsgemäß hergestellten Formkörper sind aus relativ kostengünstigen Rohstoffen herstellbar, wobei ein energetisch günstiges Verfahren eingesetzt werden kann. Dabei entstehen keinerlei unerwünschte Abfälle und das mineralische Material kann nach der Nutzung leicht wieder einer weiteren Verwendung zugeführt werden. Das erfindungsgemäß für die Herstellung der Formkörper eingesetzte Gemisch kann je nach konkreter Zusammensetzung und den Her- stellverfahrensbedingungen zu Formkörpern mit einer großen Bandbreite an Festigkeiten und Rohdichten verarbeitet werden, wobei durch Zusatz geeigneter Mittel wie Methylcellulose, Porenbildnern oder Blähmitteln Rohdichten noch weiter absenkbar sind.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Erfindungsgemäße Formkörper wurden im folgenden hergestellt, indem als Calziumoxid-haltige Komponente Weißkalkhydrat mit einem Calziumoxidgehalt von 71 Gew.-%, Extenderospheres® (Quelle: PQ Hol- low Spheres Ltd. , Beverley, Yorkshire, England) , Liapor®-Sand mit einer Körnung von 0 bis 0,8 mm, Liapor®-Mehl mit einer Körnung von 0 bis 0,1 mm und Quarzmehl mit einer Körnung von 0 bis 0,1 mm eingesetzt wurde. Die genaue Zusammensetzung der jeweiligen Formkörper ergibt sich aus der nachstehenden Tabelle I.

Zur Herstellung der Formkörper wurden die Mischungskomponenten gemäß der Tabelle gravi etrisch dosiert und in einem Mischer trocken vorgemischt. Nach dem Vormischen wird Wasser zugesetzt und weiter gemischt, bis die Mischung homogenisiert ist. Nach dem Mischen wird die Mischung in eine Form überführt und ein aus der Tabelle I ersichtlicher Preßdruck ausgeübt. Im Anschluß an die Formgebung wurde unter Sattdampf im Autoklaven eine Stunde bis auf 16 bar und 200°C aufgeheizt, bei diesen Bedingungen fünf Stunden hydrothermal gehärtet und anschließend der Überdruck auf atmosphärischen Druck entlastet.

Die erhaltenen Formkörper werden in der nachstehenden Tabelle hinsichtlich der enthaltenen Preßfeuchte, des eingesetzten Preßdrucks, der erzielten Rohdichte, der Druckfestigkeiten und der Wärmeleitfähigkeiten näher charakterisiert.

Falls anstelle des Weißkalkhydrates mit Branntkalk (91 Gew.-% CaO) gearbeitet wird, muß beim Mischen (Homogenisieren) noch das Wasser zum Ablöschen in einem Reaktor zugegeben werden, bevor geformt wird.

Tabelle I

Der Tabelle I kann entnommen werden, daß neben dem Einfluß der unterschiedlichen Zusammensetzung auch der eingesetzte Preßdruck bei der Formgebung eine große Rolle für die Ausbildung der erfindungsgemäß erzielten Eigenschaften spielt. So wurden Preßdrük- ke zwischen 1 und 10 N/mm² eingesetzt. Bei niedrigeren Preßdrucken von zum Beispiel 1,0 bis 6,3 N/mm² wird eine vorteilhafte Kombination von akzeptabler Festigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit erreicht. Bei höherer Verdichtung, zum Beispiel Preßdrucken von über 6,3 N/mm², also zum Beispiel 10 N/mm², ergeben sich gute Festigkeiten und höhere Rohdichten, wobei jedoch die Wärmeleitfähigkeit erheblich zunimmt.

Es wurden weitere Formkorper wie oben beschrieben hergestellt. Die Zusammensetzung war wie folgt:

Tabelle II (Gew.-% : Gewichtsprozent; Ξxtender: Extenderospheres \

Es ergeben sich folgende Rohdichten (Anlehnung an DIN 106 Teil 1), Bruchlasten, Stemdruckfestigkei- ten (Anlehnung an DIN 106 Teil 1) und Wärmeleitfähigkeiten (Anlehnung DIN 52616) .

Tabelle III Für einen Formstein der Zusammensetzung 20 Gew.-% Kalkhydrat und 80 Gew.- Extenderospheres mit einer Pressfeuchte von 23 Gew.-% (Pressdruck 2 N/mm²) wurden bei verschiedenen, ansteigenden Temperaturen die Wärmeleitfähigkeit (WLF) nach DIN EN 993-14 (Heißdraht- (Kreuz) -Verfahren) ermittelt.

Es ergaben sich folgende Werte:

Temperatur WLF

24°C 0,132 W/mK

72 ' 0,146 '

150 * 0,162 '

221 ' 0,168 '

296 ' 0,175 '

379 ' 0,184 '

466 * 0,192 '

543 * 0,198 '

613 ' 0,204 '

691 ' 0,218 ^»

771 ' 0,235 '

846 ' 0,254 '

926 ' 0,275 '

995 ' 0,298 '

Tabelle IV (Taktzeit : 0,5 min; Beginn der Auswertung nach 2 min; Heizstrom: ca. 1,5 A)

Claims

Ansprüche

1. Zementfreier Formkörper umfassend ein hydrothermal gehärtetes Gemisch einer Calziumoxid-haltigen Komponente und mindestens eines gläsernen Leichtzuschlagsstoffes .

2. Formkörper nach Anspruch 1, wobei der gläserne Leichtzuschlagsstoff silikatische Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulat ist .

3. Formkörper nach Anspruch 2, wobei dieser silikatische Mikrohohlkugeln und Blähglasgranulat umfaßt.

4. Formkörper nach Anspruch 3, wobei das Mengenverhältnis von silikatischen Mikrohohlkugeln zu Blähglasgranulat 1:1 bis 1:3 beträgt (Vol.-% zu Vol.-%) .

5. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydrothermal gehärtete Gemisch eine Siliziumdioxid-haltige Komponente aufweist.

6. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Siliziumdioxid-haltige Komponente und/oder die Calziumhydroxid-haltige Komponente in gemahlener oder natürlicher Form vorliegt .

7. Formkörper nach einem der Ansprüche 5 oder 6 , wobei die Siliziumdioxid-haltige Komponente Quarz- mehl, Tonmineralien, Keramiksand, Schamottesand, Blähtonsand, Blähtonmehl, amorphes Silizium, Flugasche oder Diatomeen ist.

8. Formkörper nach Anspruch 7, wobei das Quarzmehl eine Oberfläche von mindestens 1500 cm²/g aufweist.

9. Formkorper nach Anspruch 8, wobei das Quarzmehl eine Oberfläche von mindestens 13 m²/g aufweist.

10. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Calziumoxid-haltige Komponente Weißkalkhydrat oder Branntkalk ist.

11. Formkorper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydrothermal gehärtete Gemisch Komponenten zur Steuerung der Rheologie und des Wasserrückhaltevermögens aufweist .

12. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Komponente zur Steuerung der Rheologie und des Wasserrückhaltevermögens Kleister, Methylcellulose oder ein Derivat davon ist.

13. Formkörper nach Anspruch 12, wobei das Derivat Methylhydroxypropylcellulose oder Methylhydroxye- thylcellulose ist.

14. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 13, wobei die Siliziumdioxid- und die Calziumhydroxid-haltige Komponente in einem Mengenverhältnis von 1:1 (Gew.-%) vorliegt.

15. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das hydrothermal gehärtete Gemisch 5 bis 90 Gew.-% Calziumoxid-haltige Komponente und 10 bis 95 Gew.-% Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulat aufweist .

16. Formkörper nach einem der Ansprüche 2 bis 15, wobei das hydrothermal gehärtete Gemisch 5 bis 90 Gew.- Calciumoxid-haltige Komponente, 10 bis 95 Gew.-% Mikrohohlkugeln und/oder Blähglasgranulat und 5 bis 70 Gew.-% Siliziumdioxid-haltige Komponente aufweist .

17. Formkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Formkörper Porenbildner und/oder Fasern aufweist.

18. Formkörper nach Anspruch 17, wobei der Formkörper Carbon-, Mineral-, alkalibeständige Glas- oder Cellulosefasern aufweist.

19. Verfahren zur Herstellung zementfreier Formkörper aus einer Calziumoxid-haltigen Komponente und mindestens einem gläsernen Leichtzuschlagsstoff, wobei die Calziumoxid-haltige Komponente und der mindestens eine gläserne Leichtzuschlagsstoff gemischt werden, eine flüssige Komponente zugesetzt und gemischt wird, die Mischung unter Druck geformt und der so erhaltene Formkörper hydrothermal gehärtet wird.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der gläserne Leichtzuschlagsstoff silikatische Mikrohohlkugeln und Blähglasgranulat ist .

21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei die flüssige Komponente Wasser ist.

22. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, wobei die Calziumoxid-haltige Komponente und der gläserne Leichtzuschlagsstoff trocken oder mit Wasser gemischt werden.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die hydrothermale Behandlung in einem Autoklaven in einer gesättigten Wasserdampfatmosphäre bei einem Druck von 8 bis 21 bar durchgeführt wird.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die hydrothermale Behandlung in einem Autoklaven solange durchgeführt wird, bis die Formkörper gehärtet sind und/oder kein Freikalk mehr vorliegt.

25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die hydrothermale Behandlung über einen Zeitraum von fünf Stunden durchgeführt wird.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei die hydrothermale Härtung durchgeführt wird, indem eine Stunde auf 16 bar Sattdampf aufgeheizt wird, fünf Stunden bei 16 bar Sattdampf hydrothermal gehärtet und eine Stunde der Druck auf atmosphärischen Druck reduziert wird.

27. Verwendung eines Formkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 18 als Schallisolierung, Wärmeisolierung, Brandschutz oder feuerfestes Isoliermaterial.