DE2240228A1

DE2240228A1 - Verfahren und einrichtung zur herstellung von hitzebestaendigem und/oder waermedaemmendem material

Info

Publication number: DE2240228A1
Application number: DE2240228A
Authority: DE
Inventors: Peter Grimsdale; Herbert Williams
Original assignee: Dexion Comino International Ltd
Current assignee: Dexion Comino International Ltd
Priority date: 1971-08-17
Filing date: 1972-08-16
Publication date: 1973-02-22
Also published as: CH557789A; NL7211244A; FR2149517A1; JPS4829808A; ES405895A1; BE787677A; GB1393899A; BR7205622D0; IT987565B; ZA725414B; AU4552472A; LU65903A1

Description

"Verfahren und Einrichtung zur Herstellung von hitzebeständigem und/oder wärmedämmendem Material"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von hitzebeständigem oder feuerfestem Material, insbesondere, jedoch nicht ausschließlich von Material zur Vi arme dämmung bei hohen Temperaturen. .

Gutes wärrnedärnmendes Material bzw. ein guter Wärmeisolator soll seine Funktionen innerhalb eines weiten Temperaturbereiches befriedigend erfüllen-und soll auch unter dem Einfluß äußerer Kräfte sowie Einwirkungen von Feuchtigkeit (z.B. Benetzen, An-, Be- oder Durchfeuchten) und (Aus-) · Trocknen unversehrt bleiben, wie dies beispielsweise gemäß einschlägiger anerkannter Normen gegebenenfalls erforderlich ist.

Für festes wärmedämmendes Material bzw. für feste Wärmeisolatoren gilt ganz allgemein^ die Feststellung, daß, je dichter ein derartiges Material ist, das heißt je weniger Luft darin enthalten ist, desto hoher deren Wärmeleitfähigkeit ist, woraus folgt, daß gute WärnieiBolatoren bzw. gutes wärmedämmendes Material soviel Hohlräume enthalten soll, wie dies

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mit den Anforderungen an die Materialfestigkeit noch zu vereinbaren ist: Je mehr Hohlräume, Grenz- oder Zwischenflächen und Versetzungen oder Störstellen der V/arme. auf ihrem Wege begegnen, desto niedriger wird die scheinbare Wärmeleitfähigkeit des betreffenden Materiales sein. Daher wird diese Wärmeleitfähigkeit von der Verteilung, Größe und Anzahl der Hohlräume beeinflußt.

Kann das wärmedämmende Material Wasser absorbieren, so tritt eine Verschlechterung der Materialeigenschaften ein, da die Wärmeleitfähigkeit des Wassers etwa fünfundzwanzigmal größer ist als die-jenige von trockener Luft bei Umgebungstemperatur. Daher ist es bei derartigem Material wünschenswert, daß es wasserabweisende Eigenschaften aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, die die Herstellung von Teilen aus wärmedämmendem Material beispielsweise in Form dicker (Blöcke) oder dünner (Folien) Platten oder Tafeln oder als Formteile erlaubt, Welche eine vorbestimmbare Trockendichte und entsprechend gewünschte Wärmedämm-Eigenschaften bei ausreichender Festigkeit aufweisen.

Demgemäß geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß bei einer Mischung aus Perlit und Natriumsilikat diese der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst werden kann durch Beeinflussung bzw. Einstellung der Trockendichte des verwendeten Perlites, der Anteile der Feststoffe in einer nassen Mischung von Perlit und einer Natriumsilikatlösung sowie der Größe des auf diese Mischung in Preß- oder Druckformen vor dem Trocknen aufgebrachten Druckes bzw. der aufgebrachten

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Verdichtung. Bei dieser erfindungsgemäß verwendeten Mischung stellen das Perlit und eine wässrige Lösung von Natriumsilikat die Grundmaterialien dar, wobei Perlit bekannt ist für seine Unbrennbarkeit und seine Beständigkeit gegenüber höheren Temperaturen und ein in der Natur in Form von vulkanischem Glas vorkommendes kieselsäurehaltiges Gestein ist, welches konzentrische Schalenstruktur aufweist, während die wässrige Lösung von Natriumsilikat (Na₂O SiO^₅) ein Bindemittel zur Bindung der Perlit*- Teilchen darstellt, welches aus einer in einem Glasschmelzofen gebildeten Schmelze aus Sand und Natriumkarbonat gewonnen wird. Die Größe des Druckes der hierbei aufgebracht werden kann, hängt von der Korn-Größe ab und ist nach oben begrenzt durch die Größe desjenigen Druckes, welcher noch ohne Zerstörung der porösen Wabenstruktur angewendet werden kann, durch welche Zerstörung die Anzahl der Hohlräume und damit ein Ansteigen der Wärmeleitfähigkeit verursacht werden würde.

Dabei gilt bei einem vorgegebenen konstanten Druck und für eine vorgegebene Stärke des Fertigteiles (Fertigproduktes), daß, je größer die Masse.der nassen Mischung ist, desto kompakter und dichter das Fertigprodukt wird, d.h. desto geringer wird der Anteil von Hohlräumen zwischen den Teilchen in einem gegebenen Volumen trockener Masse.

Diese Erkenntnisse zugrundelegend wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren zur Herstellung von hitzebeständigem und/oder wärmedämmendem Material aus einer Mischung von Perlit und Natrium-

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Silikat erfindungsgemäß ein Gemenge zusammengemischt wird, das überwiegend Perlit mit einer Trockendichte innerhalb eines Bereiches von 48 bis 1^6 kg/rn^ in einer wässrigen Lösung von Natrium-Silikat oder Natrium-Silikat-Pulver mit Wasser angemacht enthält, derart, daß darin die Peststoffe einschließlich gelößter Peststoffe zwischen 55 und 75 Gewichtsprozente der Mischung ausmachen, daß aus dieser Mischung ein Formteil gepreßt und dieses anschließend getrocknet wird, wobei hierbei der Verdichtungsfaktor im wesentlichen bestimmt wird durch die Gleichung

CF = ^DD

WD x PS

wobei

CP = Verhältnis der Höhe des Formteiles vor dem

Zusammenpressen zur Höhe des Formteiles nach dem Zusammenpressen für einen gegebenen konstanten Querschnitt des Formteiles,

DD = Trockendichte des zusammengepreßten Materiales;

WD = Nassdichte, und

PS = Anteil der Feststoffe in der Gesamt-Mischung ist,

Vorteilhafterweise werden dabei die entsprechenden Anteile der einzelnen Bestandteile derartig gewählt, daß die Dichte des zusammengepreßten und getrockneten Formteiles im wesentlichen gleich oder großer ist als die Dichte des ungepreßten nassen Formkörpers.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist es besonders vorteilhaft, entsprechend einer vorausgehenden Klassierung des Minerales nach Korngrößen von den unterschiedlichen Teilchengroßen Gebrauch zu machen, auf welche sich die Roh-Perlit-?Partikel bei einer Erhitzung auf 871 C in die Form von hohlen kugeligen Teilchen vergrößern. Dabei können die derart expandierten Perlit-Teilchen weiter klassiert oder vermischt mit grobem, mittlerem oder feinem Korn verwendet werden, oder es kann, wo dies möglich ist, Perlit einer einzigen verfügbaren Klasse - beispielsweise ein Mittelkorn, enthaltend sowohl Grob- als auch Fein-Korn - verwendet werden. Zur Erzielung hoher, mit den Festigkeitserfordernissen vereinbarer Wärmedämmung ist es erfindungsgemäß weiterhin vorteilhaft, wenn das Produkt zumindest einen Teil Grob-Korn enthält, welches Zwischenräume bildet, die zum Unterschied von freier Luft, kleine abgeschlossene mit Luft gefüllte Volumina darstellen. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sollte der Anteil an Natrium-Silikat so klein wie möglich gehalten werden, da es infolge seiner Verwendung in wässriger Form möglich ist, daß sich Hohlräume mit freier Luft bilden, wenn das Produkt erhöhter Temperatur ausgesetzt wird. Auch wird, je we-niger Natrium-Silikat verwendet wird, das Volumen des Produktes bei vorgegebenem Gewicht umso größer und die für das Trocknen benötigte Zeit umso kleiner.

Was die im Handel erhältlichen Arten von Natrium-Silikat in flüssiger Form betrifft, so sind gemäß der Erfindung solche besonders geeignet, welche einen mittleren Anteil von Feststoff von 34 bis 37 %, ein mittleres spezifisches Gewicht

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von 7ο bis 75° TWADELL-Skala und eine Viskosität zwischen 7° und loo Zentipoise aufweisen. Sie können jedoch, falls erforderlich, noch weiter verdünnt werden. Es kann außerdem gegebenenfalls Natrium-Silikat in Pulverform Verwendung finden, wie weiter unten noch beschrieben wird.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann als weiterer Mischungs-Bestandteil eine wasserabweisende Flüssigkeit oder Verbindung zugefügt werden, um das trockene wärmedämmende Material wasserabweisend zu machen; hierfür eignen sich besonders wässrige Silikonate wie etwa wasserlösliches Natrium-Methyl-Silikonat, welches als integraler Teil des Gemenges verwendet wird. In bestimmten Fällen mag es praktischer sein, die Perlit-Partikel vorher mit Natrium-Methyl-Silikonat entweder in der Expansions-Phase des Perlitkornes oder in der Phase der Erzeugung von Wärmedämm-Material zu beschichten. Des weiteren kann es bequemer sein, das trockene wärmedämmende Material mit einer Ober^ flächen-Beschichtung aus Silikonat zu versehen, um diesem Material die Fähigkeit des Abweisens von Sprühwasser zu verleihen.

Ganz besonders vorteilhaft ist eine durchgehende Fähigkeit des Wasserabweisens dann, wenn das wärmedämmende Material zu Installationszwecken zersägt werden soll, oder dann, wenn Situationen auftreten, in denen das wärmedämmende Material Wasserschauern ausgesetzt werden kann, wie beispielsweise beim Absprengen in Kessel-Häusern oder beim Auftreten von Rohrbrüchen.

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Als ein geeignetes flüssiges wasserabweisendes Mittel hat sich das unter dem Handelsnamen "Dow-Corning 772" erhältliches Produkt erwiesen. Als pulverförmiges wasserabweisendes Mittel hat sich die unter dem Handelsnamen "Dow- . Corning Integral XW6-0909" erhältliche, auf Silikonbasis aufgebaute wasserabweisende Verbindung als vorteilhaft erwiesen.

Wahlweise können nicht mehr als 2o Gewichtsprozente leichtgewichtige Beimengungen zugefügt werden, wie beispielsweise abgeschieferte Vermikulit, pulverisierte Brennstoff-Asche oder Kohle-Asehe-Cenosphären.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens können zur Erhöhung der Naß- und der Trocken festigkeit des Materiales, insbesondere wenn es sich um Material niedriger Dichte handelt, in die Mischung Fasern eingebaut werden, welche verträglich sind mit den anderen Mischungsbestandteilen. Als ein -Beispiel für derartige Pasern seien Glas-Fasern genannt, insbesondere alkalibeständige Glas-Fasern, die im Gegensatz zu gewöhnlichen Glasfasern nicht von dem im Natrium-Silikat enthaltenen Alkali, wasser-• abweisenden Mitteln und Brennstoff-Asche angegriffen werden, wenn sie in die Mischung in zerhackter Form eingebaut sind. Wird dabei die Glasfaser auf die Außenfläche des wärmedämmenden Materiales aufgebracht, so können diese in Form von Gewebe verwendet werden, wobei, wenn dieses eine gute Verbindung mit dem Material hat, das Gewebe die Biegefestigkeit des wärmedämmenden Materiales verbessert, und gleichzeitig die Abriebfestigkeit und die Staubabweisung an der Oberfläche erhöht werden. Wird lediglich Staubabweisung ge-

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fordert, so können hierzu bekannte Verfahren wie Besprühen mit Natrium-Silikat verwendet werden.

Der Dichtebereich, innerhalb dem die erfindungsgemäße Mischung verwendet werden kann, ist weit und erstreckt sich von 128 kg/m für wärmedämmendes Material mit niedriger Wärmeleitfähigkeit bis zu 64o kg/nr für Erzeugnisse in Form von Folien oder dünnen Tafeln, die besser -geeignet sind als feuerfeste Materialien beispielsweise für die Ummantelung von Baustahl, Wände und Türen.

Für hochtemperaturdammende Materialien (Temperaturen 121 C übersteigend) gemäß der Erfindung ist ein bevorzugter Bereich gegeben zwischen 128 bis j5j57 kg/nr Dichte, wobei die in diesem Bereiche liegenden Materialien eine Wärmeleitfähigkeit zwischen 0,093 bis 0,144 W/m° C bei einer Spitzentemperatur an der Stirnfläche von 593°C und einer mittleren Temperatur von J21 C aufweisen.

Für wärmedämmende Materialien für mittlere und niedrige Temperaturbereiche erscheinen dicke Platten (Blöcke), welche nur Grobkorn aufweisen, geeigneter.

Bei der erfindungsgemäßen Mischung kann für gegebene Dicke bzw. für ein gegebenes Trocken-Volumen und für einen gegebenen konstanten Preßdruck aus dem Gewicht der verwendeten nassen Mischung das geforderte Trockengewicht wie folgt bestimmt werden:

Es sei:

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W = Prozentsatz flüssiger Anteile in der Mischung χ = Prozentsatz von Peststoffen im flüssigen Anteil im Verhältnis zur Gesamt-Mischung, d.h.

w (100 - a) - 100

y = Prozentsatz von Perlstein (Perlit) in der Mis chung

ζ = Erwartetes Trockengewicht des Endproduktes, d.h. erforderliche Dichte χ erforderlichem Volumen

a = Prozentsatz von Wasser in der Natrium-Silikat-Lösung

b - Prozentsatz von Peststoffen in dieser letzteren Lösung.

dann ist

das Total-Naß-Gewicht = 1ΟΟ·ζ»χ ₊ ζ » y

Μ* + J) (x + y)

wird zusätzliches trockenes Material, beispielsweise pulverisierte Brennstoff-Asehe, so muß dies in dem Trockengewicht der Mischung berücksichtigt werden. Ist m der Anteil von trockenen Zusätzen, so ergibt sich das Total-Naß-Gewicht · zu

lQO · ζ « (x} ₊ ζ · y 4: ζ · m

b( χ + y + m) (x + y + m) (x + y + m)

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Beispielen ausführlicher beschrieben.

- Io -

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BEISPIEL I

Grob-Korn Perlit 26 $>

Mittel-Korn Perlit 13 %

Fein-Korn Perlit 13 %

Natrium-Silikat (verdünnt mit 32$ Wasser

48 %

Naß-Dichte der Mischung 19^,38 kg/m⁵

Naß-Gewicht des gepreßten Materiales o, 451 kg

Volumen des gepreßten Materiales o,ool3 m

Trockendichte des Fertigproduktes 220 kg/nr

Bruchmodul des trockenen Fertigproduktes _p

3,02 kp/cm

Verdichtungsfaktor 1,785

Das aus dieser Mischung erhaltene trockene Fertigprodukt bleibt im Zustand vollgesaugt mit Wasser unversehrt innerhalb der durch einschlägige Normen gegebenen Grenzen. Wird das trockene Fertigerzeugnis für eine (l) Minute in Wasser getaucht, werden jedoch 281 Gewichtsprozente Wasser absorbiert. Wird dagegen die Verleihung hoher Feuchtigkeitsabweisung gewünscht, so wird der obigen Mischung ein wasserabweisender Zusatz beigefügt, vorzugsweise Natrium-Methyl-Silikonat in einer Menge bis zu 5 Gewichtsprozente im Verhältnis zu sämtlichen Bestandteilen der Mischung. Auf diese Weise wird ein standfesteres wärmedäinmendes Material erhalten, da dieses größeren Widerstand gegen das Eindringen von Feuchtigkeit aufweist. Dabei beeinflußt Natrium-Methyl-Silikonat in keiner Weise die Festigkeit des Fertigproduktes, wie aus nachfolgendem Beispiel II ersichtlich ist.

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BEISPIEL II

Grob-Korn Perlit . 25 %

Mittel-Korn Perlit 12,5 %

Fein-Korn Perlit 12,5 %

Natrium-Silikat wie in Beispiel I: 46 % .Natrium-Methyl-Silikonat(verdünnt auf

5 % Feststoff-Konzentration) 4 %

Naß-Dichte der Mischung 202,15 kg/m⁵

Naß-Gewicht des gepreßten Materials 0,463 kg

Volumen des gepreßten Materiales 0,0013 m

Trockendichte des Fertigproduktes 219 kg/m⁵

Bruch-Modul 3*02 kp/cm

Verdichtungsfaktor 1*764

Absorption nach einer Minute Eintauchen in Wasser , 1 Gewichtsprozent

Es kann sich als praktisch erweisen, das wasserabweisende Mittel Natrium-Silikat vor dessen Zufügung zu den Feststoffen in der noch zu beschreibenden Art beizugeben.

Bei dem nächstfolgenden Beispiel war das Perlit vorbe-'schiehtet durch Aufsprühen von verdünntem Natrium-Methyl-Silikonat. Dabei wurde gefunden, daß in diesem Falle dieses Perlit einige Zeit nach dieser Beschichtung zur Herstellung von gepreßtem wärmedämmendem Material mit guter Wasserabweisung verwendet werden kann:

BEISPIEL III

Grob-Kprn Perlit 26 % alle drei jeweils beMittel-Korn Perlit 13 % schichtet mit Natrium

Fein-Korn Perlit 13 % -Methyl-Silikonat

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Natrium-Silikat wie in Beispiel I: 48 % Naß-Dichte der Mischung 194,38 kg/m"'

Naß-Gewicht des gepreßten Materiales 0,459 kg Volumen des gepreßten Materiales 0,001j5 m^J Trockendichte des Fertigproduktes 224 kg/m Verdichtungsfaktor 1,817

Absorption nach einer Minute Eintauchen

in Wasser 5 Gewichtsprozente

Wahlweise kann in diese Mischung ein wasserabweisendes Mittel in Pulverform eingefügt werden.

BEISPIEL IV

Grob-Korn Perlit 52 % Natrium-Silikat wie in Beispiel I 47,5 % "Dow-Corning XW6-O9O9-Wasserabweiser" 0,5 % NaG-Dichte der Mischung 22^,3 kg/m-⁵ Naß-Gewicht des gepreßten Materiales 0,425 Kg Volumen des gepreßten Materiales 0,001 Jj m Trocken-Dichte des Fertigproduktes 222,07 kg/nr Verdichtungsfaktor 1,467 Absorption nach einer Minute Wasser-Eintauchen Io Gewichtsprozente

BEISPIEL V

Fein-Korn Perlit 5o %

Natrium-Sj-likat verdünnt mit 25 °/o Wasser

5o %

Naß-Dichte der Mischung 120,1 kg/nr

Naß-Gewicht des gepreßten Materiales 0,329 kg Volumen des gepreßten Materiales 0,00lj5 m

- Γ3 -309808/ 1010

-ζ.

Trocken-Dichte des Fertigproduktes 1βθ,2 kg/nr Verdichtungsfaktor 2,11

Derartige erfindungsgemäße Mischungen, wie sie in der nachfolgend beschriebenen Weise hergestellt werden, können vor deren Ausformung durch Pressen einige Tage in dicht verschlossenen Behältern gelagert werden. Es können aber auch Mischungen trockener Mischungsbestandteile allein gelagert werden, welche später, wenn einFormpressen erwünscht ist mit Wasser durchfeuchtet werden. Beispiels weise wurde folgende Trockenmischung angesetzt:

BEISEIEL VI

Grob-Korn Perlit . 4o %

Mittel-Korn Perlit 20 %

Pein-Korn Perlit 20 %

Natrium-Silikat in Pulverform 19 % Wasserabweisendes Mittel in Pulverform 1 fo

Die vorstehende Mischung wurde nach und nach durchfeuchtet durch Zufügen von Wasser im Verhältnis von etwa einem Teil Wasser auf zwei Teile Peststoffe (in Gewichtsteilen)

Naß-Gewicht des gepreßten Materiales 0,4095 kg

•χ

Naß-Dichte der Mischung 189,53 kg/nr

/ Volumen des gepreßten Materiales 0,001J nr

Trocken-Dichte des Fertigproduktes 210 kg/nr

Bruch-Modul 2,8 kp/cm²

Verdichtungsfaktor . 1,662 Absorption nach einer Minute Eintauchen in

Wasser' 0,7 Gewichtsprozente

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Absorption nach drei Stunden Eintauchen in

Wasser 6 Gewichts

prozente

Obwohl die Zufügung von pulverisierter Brennstoff-Asehe scheinbar keine Erhöhung der Festigkeit des Fertigproduktes bewirkt, so hat diese Zufügung doch den Vorteil der niedrigen Kosten und der gegenüber Perlit geringeren Absorptionsfähigkeit. Da die Asche eine größere Dichte als Perlit aufweist, erhöht diese das Gewicht des getrockneten Fertigproduktes. Durch Einbeziehung derartiger Aschen können wärmedämmende Materialien innerhalb eines weiten Bereiches der Dichte hergestellt werden, wie die folgenden Mischungsbeispiele zeigen:

BEISPIEL VII

Fein-Korn Perlit 40 %

Natrium-Silikat (unverdünnt) 4o %

Pulverisierte Brennstoff-Asche 20 %

Naß-Dichte der Mischung 290,2 kg/m-⁵

Naß-Gewicht des gepreßten Materiales

0,58 kg

Volumen des gepreßten Materiales 0,0013 nr Trocken-Dichte deP Fertigproduktes 332 kg/nr

2 Bruch-Modul 3,86 kp/cm

Verdichtungsfaktor 1,5^·

BEISPIEL VIII

Orob-Korn Perlit 23,5 %

Mittel-Korn Perlit 11,75 %

Fein-Korn Perlit 11,75 %

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" ¹⁵ ; 22A0228

Natrium-Silikat(wie in Beispiel i) 4j % Pulverisierte Öl-Asche . 6 %

Natrium-Methyl-Silikonat ..4 %

Naß-Dichte der Mischung 215 kg/nr

Naß-Gewicht des gepreßten Materiales 0,46 kg

Volumen des gepreßten Materiales 0,0013 m

Trocken-Dichte des Fertigproduktes 224 kg/nr

Bruch-Modul 3,16 kp/cm

Verdichtungsfaktor 1,648 -

Wärmedämmende Materialien, welche aus im vorstehenden beschriebenen Mischungen hergestellt werden, können eine vorteestimmte Trockendichte aufweisen bzw. auf diese eingestellt werden. Allgemein gilt, daß dabei solche mit Trockendichten über 32o kg/nr auch gute Bruch-Moduliaufweisen. Dabei verringert sich die scheinbare Wärmeleitfähigkeit mit ansteigender Dichte. Es kann nun wünschenswert sein, ein wärmedämmendes Material mit niedriger Dichte, aber auch mit gutem Bruch-Modul und guter Wasserabweisung herzustellen. Ein Weg zur Verbesserung der Festigkeitswerte von aus solchen Mischungen ausgeformten wärmedämmenden Materialien besteht in der Verwendung von Glas-Faser-Verstärkung, insbesondere von verstärkenden Glas-Fasern in Form von Gewebe-Platten, welche auf einer oder mehreren Außenflächen des trockenen Wärmeisolators haftend aufgebracht sind. Um- ein -Verspröden der Fasern in diesem Falle zu verhindern, sollte die Trockentemperatur auf 75° G begrenzt bleiben.

Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht die Wirkung der genannten Verwendung von Glas-Fasern in Verbindung mit derartigen Mischungen, wobei dieses nachfolgende Beispiel mit dem oben angeführten Beispiel II verglichen werden kann, in welchem keine solche Glas-Fasern verwendet werden:

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BEISPIEL IX

Grobkorn Perlit 24,76 %

Mittel-Korn Perlit 12,38 %

Pein-Korn Perlit 12,38 %

Natrium-Silikat (wie in Beispiel I) 45,16 % Natrium-Methyl-Silikonat 3,79 %

Alkali-(Lauge-)beständige Glasfasern 1*53 %

Naß-Dichte der Mischung 204, 1 kg/m Naß-Gewicht des gepreßten Materials 0,45 kg Volumen des gepreßten Materiales 0,0013 m

Trocken-Dichte des Fertigproduktes 218 kg/nr Bruch-Modul 3*4 kp/cm

Verdichtungs-Faktor 1,728

Absorption nach einer Minute Eintauchen

in Wasser 2,0 %

Ein Vergleich zeigt, daß durch die Glas-Fasern eine Erhöhung des Bruch-Moduls um etwa 11 % erreicht wird.

Eine beträchliche Verbesserung der Biege-Festigkeit kann durch Aufbringen von Glas-Faser-Gewebe auf Ober- und Unterseiten von ebenen Platten aus gepreßten Mischungen oder andersartig geformten Elementen wie etwa Wärmeisolationen für Rohrleitungen. Bei guter Haftung am wärmedämmenden Material gibt das Gewebe Halt,bei Zug und Druck nach und verhindert eine Zerstörung der Oberfläche. Von besonderer Wirksamkeit ist ein derartiges Aufbringen von Glasfaser-Verstärkungen bei wärmedämmendem Material, welches wasserabweisende Mittel enthält.

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BEISPIEL X

Acht Musterplatten werden aus Mischungen hergestellt, welche Bestandteile derselben Art und Beschaffenheit haben wie in Beispiel II. Die Ober- und Unterseiten jeder dieser Musterplatten werden mit einem Glasfaser-Gewebe beschichtet, welches Glaslitzen aufweist, die im Abstand von etwa 25 mm voneinander stetig parallel zueinander, verlaufen, wobei durch dieses Gewebe das Gewicht jeder Tafel um etwa 14 Gramm erhöht wird. Die Haftung des Glasfaser-Gewebes auf dem getrockneten wärmedämmenden Material wird mit einem Klebemittel bewirkt, welches aus einem Teil eine Polyvinyl-Azetat-Emulsion auf fünf Teile unverdünntem flüssigem Natrium-Silikat besteht.

Naß-Gewicht der gepreßten Mischung 0,4 kg/Platte

Volumen des gepreßten Materials je Platte 0,0013 m

Trocken-Dichte der Musterplatten ohne Gewebe 208 kg/nr

Trocken-Dichte der Musterplatten mit Gewebe 218 kg/nr

Mittlerer Bruch-Modul 6,11 kp/cm

Es ist ersichtlich, daß durch das Oberflächen-Gewebe das Bruch-Modul um etwa 75 % verbessert wird. Dabei sind Bruch-

Moduli, welche 7*03 kp/cm übersteigen erreichbar, vorausgesetzt, das Klebemittel kann an Luft trocknen oder zumindegrt bei einer Temperatur, welche 50° C nicht übersteigt,

Als Klebemittel für das Anheften von Glasfaser-Geweben sind aber auch solche bestehend aus Polyvinyl-Azetat-Emulsion und Wasser brauchbar.

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Die vorstehend beschriebenen Beispiele von Mischungen gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren sind für wärmedämmendes Material geeignet, das für Temperaturen bestimmt ist, die 6OO C nicht übersteigen.

Die Erfindung ist nicht auf ein Verfahren zur Herstellung von wärmedämmendem Material beschränkt, sondern betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer solch-en erfindungsgemäßen Einrichtung zur Herstellung von Platten, dicken Tafeln oder Blöcken oder anderen Pormteilen aus dem erfindungsgemäßen wärmedämmenden Material wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen :

Fig. 1 schematisch eine vollständige Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und

Fig. 2 schematisch eine vorteilhafte Erweiterung einer Einrichtung gemäß Pig. I.

Die Mischvorrichtung der Ausführungsform gemäß Pig. I besteht im wesentlichen aus einer zylindrischen Trommel 1, die beim dargestellten Beispiel auf Walzen 2 aufliegt, welche aber beispielsweise auch durch Drehzapfen gehalten werden kann; diese Trommel 1 kann mit einstellbarer Geschwindigkeit mittels eines Motors j5 In Drehbewegung versetzt werden unter Zwischenschaltung eines Öebriebes oder eines Riementriebes mit einem Antriebsring 4. Die Achse der Trommel 1, deren Länge wenigstens gleich deren doppeltem Durchmesser ist, ist gegenüber der Waagreehten

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nach unten in Richtung 'auf das Auslaufende in Fig. 1 zum rechten Ende zu leicht geneigt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß diese Neigung einstellbar ist. Die offenen Enden der Trommel 1 drehen sich in elastischen Dichtungen 5» welche an feststehenden Abschlußplatten 6 befestigt sind. An der Innenseite der Zylinderwand der Trommel 1 sind spiralförmig Leitschaufeln 7 derart befestigt, daß in die Trommel 1 eintretendes Material in Richtung auf deren Austrittsende hin gefördert wird. Von der Abschlußplatte 6 wird ferner eine nachgiebige Reinigungsbürste 8 gehalten, welche zum Abstreifen von allem Material dient, das sich an der Trommelwand ansetzen konnte. Dabei sind jedoch alle Teile, welche in Berührung mit nasser Mischung kommen, mit einem Material beschichtet-, an dem diese Mischung nicht leicht haften bleibt, beispielsweise einem fluorierten Material. Erforderlichenfalls kann eine elektrische Hei-zeinrichtung 9 vorgesehen werden, welche zumindest einen Teil der Länge der Trommel 1 umgibt, die der Erzeugung einer geheizten Zone zur Herabsetzung der Viskosität des verwendeten Natriumsilikates dient.

Durch eine gegebenenfalls mit einer Rutsche versehenen öffnung 10 in der Abschlußplatte 6 am Aufgabenende der Trommel wird das trockene Perlit gegebenenfalls zusammen mit anderen trockenen MischungsbestandteT.en in die Trommel 1 eingegeben. Diese Mischungsbestandteile werden von einem Vorratsbunker 11 in einer Zugabemenge zugeführt, die durch eine Dosiereinrichtung 12 bestimmt wird, die die Zugabemenge volumetrisch oder gewichtsmäßig regeln kann und welche zur Änderung der Zugabemenge einstellbar ist. Der Vorratsbunker 11 wird - eventuell gemeinsam mit einem Vorratsbunker für eine weitere .Trommel - über eine Hauptspeiseleitung versorgt, die wiederum über einen Unterdruckförderer lh aus einem Bunker : 15 gespeist wird, welcher

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unmittelbar aus einer Perlit-Sinteranlage oder aus anderen Versorgungsquellen gefüllt gehalten wird. Erforderlichenfalls kann mehr als eine Peststoffördereinrichtung vorgesehen werden, z. B. getrennte Fördereinrichtungen für Grobkorn- und Peinkorn-Perlit und für pulverisierte Öl-Asche. In der Zeichnung nioht dargestellte Mittel zur Einführung von zerstückelten Glasfasern, welche entweder im voraus zerstückelt sind oder aber durch ein^druekluftbetriebene Scheideeinrichtung zerstückelt werden können, können ebenfalls in der Abschlußplatte 6 vorgesehen werden.

Am selben Ende der Trommel 1 werden auch eine Natrium-Silikat-Lösung und möglicherweise ander.« flüssige Mischungsbestandteile, wie beispielsweise flüssige Wasse'rabweisungsmittel, mittels eines luftbetriebenen Sprührohres 16 - oder auch über ein luftleeres Sprührohr - welches im wesentlichen in Achsrichtung in die Trommel hineinragt, in geregelten Mengen eingeführt. Die Länge des Sprührohres 16 und die Anzahl der Strahlöffnungen hängen von der erforderlichen Sprühgeschwindigkeit ab. Die flüssigen Bestandteile werden aus einem Tank 17 geliefert, der mittels eines Thermostaten auf einer vorbestimmten Temperatur gehalten werden kann, wobei die Zufuhr durch die Schwerkraft aus einem Kopftank erfolgt, der über eine Pumpe 19 aus dem Tank 17 gespeist wird, wobei diese Pumpe 19 durch einen Schwimmer im Tank automatisch geregelt wird. Die flüssigen Bestandteile gelangen vom Tank 18 über eine Leitung 16 durch einen Regelkopf hindurch, dem bei 22 Druckluft zugeführt wird.

Natrium-Methyl-Silikonat wird vorteilhafterweise in die Trommel 1 an derem Auslaufende eingeführt. Wie in Fig. 1 dargestellt, wird dieses einem Sprührohr 23 aus einem Tank über einen regelbaren Sprühkopf 25 zugeführt, wobei letzterer

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bei 26 mit Druckluft versorgt wird.

Ebenfalls aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß Glasfasern vorteilhafterweise durch eine öffnung 27 am Ausgabeende der Trommel 1 eingeführt werden; diese Glasfasern werden aus einem Vorratskessel 28 über einen Regelkopf 29 mittels bei 30 zugeführte Druckluft genommen.

Trockenes, in die Trommel 1 eintretendes Material wird durch die Leitschaufeln 7 aufgenommen und durch diese an eine Stelle geleitet, an welcher es durch einen künstli-' chen Nebel aus Natrium-Silikat bzw. aus Natrium-Silikat

durch

und flüssigem Wasserabweismittel hindurch/die Schwerkraft hindurchfallen, so daß das Material auf diese Weise mit diesen Substanzen beschichtet wird. Durch die. Neigung der Trommel 1 und durch die Wirkung der Leitschaufeln 7 wird das befeuchtete Material in Richtung auf das Ausgabeende zu gefördert, wobei die Bestandteile der Mischung gleichzeitig durcheinandergeworfen und durch und durch gemischt werden. Natrium-Methyl-Silikonat und/oder Glasfasern werden auf diese Weise ebenfalls, soweit erforderlich, auf dem Wege zum Ausgabeende hin zugemischt.

Die Entnahme der Mischung erfolgt durch eine öffnung in der Wand 6 am Ausgabeende der Trommel 1 oberhalb eines einstell baren Stauwehres 3I· Durch einen Kamin 32 oberhalb des Ausgabeendes der Trommel 1 wird Luft mittels eines Ventilators durch einen Filter 33 oder aber durch einen Zyklon-Sammler angesaugt, wodurch in der Luft schwebende Teilchen von Mikro-QrÖße zur Verhinderung von Umweltverschmutzung abgeführt werden,

Die feuchte Mischung wird unmittelbar oder aber über einen Bandförderer 3^ in Tröge oder Formen entladen, oder aber auf einen endlos umlaufenden Bandförderer mit abschirmenden Seitenwänden. Bei der dargestellten Ausführungsform der

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erfindungsgemäßen Einrichtung erfolgt die Entnahme in Formen 35, die nacheinander von einer Sammelstation. bei 36 kommend zum Entnahmepunkt auf einer Fördereinrichtung 37 herangeführt werden. Mittels Begrenzungsschaltern wird der Förderer 37 intermittierend betrieben und die gefüllten Formen werden einfach durch öinen Beschleunigungsförderer 38 einer Preßstation 38 (Fig. 2) zugeführt, die eine feststehende Platte 39 aufweist, deren Stellung in senkrechter Richtung und damit die Materialdicke oder -Stärke einstellbar ist, sowie einen hydraulischen oder pneumatischen Preß-Stößel 40 zum Anheben jeder einzelnen Form 35 und damit zum Verdichten des Materials auf die geforderte (eingestellte Stärke/ Dicke) und Dichte aufweist.

Wird auf einen Förderer entladen, so kann,die Mischung durch diesen unter Druckrollen sowie durch eine Staueinrichtung mit stufenweise konvergierenden Seiten- und Deckwänden hindurch gefördert werden. Gegebenenfalls kann dabei der Förderer im Start-Stop-Betrieb arbeiten, um so einen periodischen Preßbetrieb zu ermöglichen.

Nach Beendigung der Verdichtung befindet eich das Material in einem Zustand, welcher die Entfernung der seitlichen Haltewände der Formen oder Förderer ermöglicht, so daß die Seiten z. B. einer gepreßten, ausgeformten dicken Platte (eines Blocks) vor dem Trocknen des Formteiles freigelegt werden. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, erfolgt die Entfernung der Form in einer Station 4l mit Förderer 42, von dem aus die Formteile (Blöcke, etc.) weitergegeben werden auf einen endlos umlaufenden Förderer 44 in einer

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Trockenstation mit einem oder mehreren Hochfrequenzheizern45. Wegen des verhältnismäßig geringen Wassergehaltes des Materials kann aber auch gegebenenfalls konventionelle Lufttrocknung durchgeführt werden.

Ist bei derartig hergestellten Formteilen (Blöcken, Platten oder dgl.) eine oder sind mehrere versiegelte Oberflächen erwünscht, so können solche Oberflächen in enge Berührung mit einer Fläche bzw. mit einem Flächenheizer gebracht werden, deren Temperatur die Materialoberfläche oder -oberflächen zum Schmelzen bringt.

Soll auf eine oder mehrere Produkt-Oberflächen Glasfaser-Gewebe aufgebracht werden, um die Festigkeit des Erzeugnisses zu erhöhen, so kann dies nach dem Trockenvorgang erfolgen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, weist eine hierfür dienende Station eine Kammer 46 auf, durch welche beispielsweise Blöcke usw. auf einem Drahtband-Förderer 47 hindurchgefördert werden. Hierbei wird mittels Sprühköpfen 48 auf die oberen und unteren Oberlfächen der Tafeln, Blöcke, usw. Natrium-Silikat aufgebracht. Das Glasfaser-Gewebe wird auf die beschichteten Oberflächen aufgebracht und mit den Formteilen verklebt durch Hindurchführen der so erhaltenen Produkte zwischen Infrarot-Heizern 50. Anschließend kann das Fertigerzeugnis verpackt werden.

Derartige Preß-, Trocken- und weitere Einrichtungen könnenin Verbindung mit einer oder mehreren Mischeinrichtungen (Fig. 1) im kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Be-¹ trieb Verwendung finden. So können beispielsweise zwei oder mehrere Trommeln 1 auf beiden Seiten eines gemeinsamen Förderers angeordnet werden, auT welchen diese entladen werden.

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Es ist des weiteren möglich, Blöcke oder andere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Produkte mit einer Mischung ähnlich der der genannten Produkte zu beschichten, wenn dieser Mischung zusätzlich Natrium-Silikat zugemischt wird.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Mischungen vorzugsweise für die Verwendung für unter hohen Temperatur-Bedingungen arbeitendes Material vorgesehen sind, so können diese auch, falls dies erwünscht ist, unter Bedingungen Verwendung finden, unter denen Kälteisolation oder Schalldämmung gefordert wird.

- Ansprüche -

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von hitzebeständigem und/ oder warmedämmendem Material aus einer Mischung aus Perlit und Natriumsilikat, gekennzeichnet durch Vermischung eines im wesentlichen aus Perlit mit einer Trocken-Dichte innerhalb eines Bereiches von 48 bis Ij5ö kg/nr bestehenden Gemenges mit einer wässrigen Lösung von Natrium-Silikat bzw. mitWasser versetztem Natrium-Silikat-Pulver, wobei der Anteil an Feststoffen einschließlich gelöster Feststoffe zwischen 55 und 75 Gewichtsprozenten der Mischung beträgt, und durch Pressen von Formteilen aus dieser Mischung und anschließendem Trocknen dieser Formteile, wobei der Verdichtungsfaktor bei diesem Preßvorgang im wesentlichen gegeben ist durch die Gleichung

CF = - ^DD

WD x PS

wobei CF das Verhältnis der Höhe des Formteiles vor dem Zusammenpressen zur Höhe des Formteiles nach dem Zusammenpressen für einen vorgegebenen konstanten Querschnitt des Formteiles, DD die Trocken-Dichte des zusammengepreßten Materials, WD dessen Naß-Dichte, und PS der Anteil der Feststoffe in der Gesamt-Mischung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mengenanteile innerhalb des Gemisches derart gewählt sind, daß die Dichte des zusammengepreßten und getrockneten Formteiles im wesentlichen gleich oder größer

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ist als die Dichte des nicht zusammengepreßten nassen Formteiles.

•J5· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung als weiterer Gemengebestandteil ein wasserabweisendes Mittel, wie Natrium-Methyl-Silikonat oder andere wasserabweisende Silizium-Verbindungen zugegeben wird bzw. werden.

4. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete Perlit aus einer Mischung von Perlit Korngrößen besteht.

5· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Gemengebestandteil außerdem ein Anteil von nicht mehr als 2o Gewichtsprozenten pulverisierter Brennstoff-Asche oder von Vermikulit der Mischung zugefügt wird.

6. Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung als verstärkender Gemengebestandteil ein Anteil von Glasfasern beigefügt wird.

7· Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf eine Oberfläche des getrockneten Formteiles ein verstärkendes Glasfaser-Gewebe haftend aufgebracht wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Ansprüchen 1 bis 7* gekennzeichnet durch eine Mischtrommel (l), Mittel (I0-I5) zur geregelten Zufuhr von Perlit in die Trommel (l), Mittel (l6 - 22) zur geregelten Zufuhr

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von Natrium-Silikat in die Trommel (I), Formen (55)_
oder andere Ausformmittel zur Aufnahme der feuchten
Mischung aus der Trommel (1), Mittel (59? 4o) zum regelbaren Pressen der ausgeformten feuchten Mischung., sowie Mittel (46-48) zum Trocknen der ausgeformten und gepreßten Formteile.

9. Einrichtung nach Anspruch Q_s gekennzeichnet durch Mittel (25 - 26) zur geregelten Einführung von wasserabweisenden Mitteln in die Trommel (1).

10. Einrichtung nach Ansprüchen-8 oder 9* gekennzeichnet durch Mittel (27 -Jo) zur geregelten Einführung von Glasfasern in die "Trommel (1)..

11. Einrichtung nach Ansprüchen 8 bis lo, gekennzeichnet durch Mittel (46 - 50) zum haftenden Aufbringen von Glasfasergewebe auf wenigstens eine Oberfläche des getrockneten Formteiles.

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