DE2534874C3 - Method of making foam glass with closed cells - Google Patents

Description

Gruppe II des kristallchemischen Mineralsystems gehören, Schaumglaskörper mit einer Porengröße von etwa 1,5 mm erzielt werden, ohne daß der Wärmeführung besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden muß. Vielmehr ist es möglich, das das pulverförmige Glas und das Treibmittel enthaltende Gemisch sehr schnell auf die Schmelztemperatur zu bringen, die bei der Verwendung von pulverförmigem Silikatglas zwischen 850 und 950⁰C Hegt Die Verweilzeit bei dieser Temperatur kann etwa 15 Minuten betragen. Danach kann wieder eine sehr schnelle Abkühlung bis auf etwa 500⁰C erfolgen, wonach eine bei der Herstellung von Glas allgemein notwendige, langsamere Entspannungsabkühlung bis auf etwa 200° C erfolgen muß. Group II of the crystal chemical mineral system includes foam glass bodies with a pore size of about 1.5 mm without special attention having to be paid to the heat transfer. Rather, it is possible to bring the powdered glass and the blowing agent mixture containing very quickly to the melting temperature in the use of powdered silica glass 850-950 ⁰ C Hegt The residence time at this temperature may be about 15 minutes. Thereafter, a very rapid cooling can again up to about 500 ⁰ C, after which a generally necessary in the manufacture of glass, slower relaxation cooling must take place down to about 200 ° C.

Danach können die Schaumglaskörper dem Wärmeofen entnommen werden und frei abkühlen. Die Möglichkeit, pulverförmiges Silikatglas zu verwenden, und die relativ kurze Dauer der Wärmebehandlung machen das erfindungsgemäße Verfahren sehr wirtschaftlich. The foam glass body can then be removed from the heating furnace and allowed to cool down freely. the Possibility to use powdered silica glass and the relatively short duration of the heat treatment make the process according to the invention very economical.

Die hervorragende Wirkung der nach der Erfindung angewendeten Treibmittel läßt sich so erklären, daß die amorphen Mineralien der angegebenen Klasse das gebundene Wasser erst abgeben, wenn das Glas geschmolzen ist, so daß der dann entstehende Wasserdampf zur Schaumbildung ausreicht. Da das Wasser vollständig abgegeben wird und sofort in Dampf übergeht, ist der Schäumprozeß in kurzer Zeit abgeschlossen, so daß die Dauer der Erwärmung und ein Wärmegradient im Glaskörper bei der Abkühlung auf den Schäumungsprozeß und die Zellenbildung ohne Einfluß bleibt. Die feinporige Struktur kann darauf zurückzuführen sein, daß sich amorphes Material nicht nur besonders fein verteilen läßt, sondern die genannten Mineralien in der Glasschmelze in Lösung gehen, so daß eine nahezu molekulare Verteilung erreicht wird. Amorphe, wasserhaltige Mineralien der angegebenen Klasse stehen in der Natur vorwiegend in Form von Opal und überwiegend Manganoxid enthaltenden Mineralien zur Verfugung. Ein künstliches Mineral dieser Art ist gefällte, amorphe, wasserreiche Kieselsäu-The excellent effect of the blowing agents used according to the invention can be explained by the fact that the amorphous minerals of the specified class release the bound water only when the glass has melted, so that the resulting water vapor is sufficient for foam formation. Since that Water is completely given off and immediately turns into steam, the foaming process is in a short time completed, so that the duration of the heating and a thermal gradient in the vitreous during cooling on the foaming process and the cell formation remains without influence. The fine-pored structure can be on it be due to the fact that amorphous material can not only be distributed particularly finely, but also the above Minerals in the glass melt go into solution so that an almost molecular distribution is achieved. Amorphous, hydrous minerals of the specified Class stand in nature predominantly in the form of opal and predominantly manganese oxide containing Minerals available. An artificial mineral of this kind is precipitated, amorphous, water-rich silica

re. Sie entspricht damit dem Opal, bei dem es sich um gealterte, kolloidale Kieselsäure handeltre. It thus corresponds to the opal, which is aged, colloidal silica

Überwiegend Manganoxid enthaltende Mineralien gibt es in verschiedener Form. MnÖ2 · π Η2Ο wird aligemein als Wad bezeichnet Außer Mangan kann Wad noch Barium, Aluminium, Blei, Nickel, Lithium und Wolfram enthalten. Kupferreiches Wad wird auch Kupfermanganerz, kobaltreiches Wad Asbolan, eisenhaltiges Wad Reissacherit, bariumreiches Wad Psilomelan genannt Eine für die Erfindung besonders brauchbare Form ist Manganschwärze, die außer Manganoxid noch Siliziumoxid und Eisenoxid enthältMinerals mainly containing manganese oxide come in various forms. MnÖ2 · π Η2Ο is commonly referred to as Wad. In addition to manganese, Wad can also contain barium, aluminum, lead, nickel, lithium and tungsten. Copper-rich wad is also called copper manganese ore, cobalt-rich wad Asbolan, iron-rich wad Reissacherite, barium-rich wad psilomelan. A form particularly useful for the invention is manganese black, which, in addition to manganese oxide, also contains silicon oxide and iron oxide

Die Mengen, die für die Herstellung von Schaumglas mit einem Raumgewicht von etwa 150 kg/m³ benötigt werden, sind relativ klein. Bei der Verwendung von Manganschwärze reichen bereits Zusätze von 0,2 bis 2,5 Gew.-% aus. Die Mengen der Zusätze können an sich beliebig erhöht werden, solange sie die Schmelztemperatur des Silikatglases nicht zu sehr erhöhen. Bei der Verwendung von Opal können vorteilhaft Mengen von etwa 5 Gew.-% verwendet werden. Diese Mengen können jedoch bis auf 25 Gew.-% erhöht werden, sofern zur Herstellung des Schaumglases ein Silikatglas mit einer niedrigen Schmelztemperatur gewählt wurde. Dem Silikatglas können zur Einstellung des Schmelzpunktes weitere Zusätze, wie z. B. Basaltpulver, Borsäure usw., hinzugefügt werden. Eine Zugabe von Phosphaten hat einen günstigen Einfluß auf die Erzielung von Zellen kleiner Größe.The quantities required for the production of foam glass with a density of about 150 kg / m ³ are relatively small. When using manganese black, additives of 0.2 to 2.5% by weight are sufficient. The amounts of the additives can be increased as desired, as long as they do not increase the melting temperature of the silicate glass too much. When using opal, amounts of about 5% by weight can advantageously be used. However, these amounts can be increased up to 25% by weight, provided that a silicate glass with a low melting temperature has been selected for the production of the foam glass. The silicate glass can be used to set the melting point other additives, such as. B. basalt powder, boric acid, etc., can be added. An addition of phosphates has a beneficial influence on the achievement of cells of small size.

Das nachstehende Beispiel veranschaulicht die Erfindung.The following example illustrates the invention.

Es wurde eine Mischung aus 99,5 Gewichtsteilen Glasmehl und 0,5 Gewichtsteilen Manganschwärze auf eine Feinheit mit der BET-Oberfläche von 1 m²/g gemahlen und dann in einer Metallform auf 875°C erwärmt. Nach dem Abkühlen wurde ein Schaumglaskörper mit geschlossenen Zellen erhalten, bei dem der Zellendurchmesser etwa 1,5 mm betrug. Bei einem Raumgewicht von 150 kg/m³ betrug die Druckfestigkeit etwa 15 kg/cm². Die nach DIN 52 612 ermittelte Wärmeleitzahl betrug bei 25° C etwa 0,040 kcal/mh°C.A mixture of 99.5 parts by weight of glass powder and 0.5 parts by weight of black manganese was ^{ground to a fineness with a BET surface area of 1 m 2} / g and then heated to 875 ° C. in a metal mold. After cooling, a foam glass body with closed cells was obtained, in which the cell diameter was about 1.5 mm. With a density of 150 kg / m ³ , the compressive strength was about 15 kg / cm ² . The coefficient of thermal conductivity determined in accordance with DIN 52 612 was around 0.040 kcal / mh ° C at 25 ° C.

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen von Schaumglas mit geschlossenen Zellen, bei dem ein Gemisch aus pulverfönnigem Glas und Treibmitteln bis auf die Schmelztemperatur des Glases erwärmt und anschließend wieder abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel ein amorphes Mineral der Klasse AB2 · η FbO des kristallchemischen Mineralsystems, in dem A und B je ein Atom und π eine ganze Zahl bedeuten, in einer Menge bis zu etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, verwendet wird.1. A method for producing foam glass with closed cells, in which a mixture of powdery glass and blowing agents is heated to the melting temperature of the glass and then cooled again, characterized in that an amorphous mineral of class AB2 · η FbO of the crystal chemical Mineral system, in which A and B each mean an atom and π an integer, is used in an amount of up to about 25% by weight, based on the total weight of the mixture. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel ein überwiegend Manganoxid (MnÜ2) enthaltendes Mineral, insbesondere Manganschwärze, in einer Menge von 0,2 bis 2,5 Gew.-°/o verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that a predominantly a propellant Mineral containing manganese oxide (MnÜ2), in particular Manganese black, is used in an amount of 0.2 to 2.5% by weight. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibmittel Opal in einer Menge von etwa 5 Gew.-% verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the opal blowing agent in an amount of about 5% by weight is used. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischung Phosphate in einer Menge bis zu etwa 1 Gew.-% beigefügt werden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixture Phosphates are added in an amount up to about 1 wt .-%. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gemisch vor dem Erwärmen auf eine Feinheit mit der BTE-Oberfläche von 1 Tn¹Ig vermählen wird.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the mixture is ground before heating to a fineness with the BTE surface of 1 Tn ¹ Ig . 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß pulverförmiges Silikatglas verwendet und das Gemisch auf eine Temperatur zwischen 850 und 950⁰C erwärmt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that powdered silicate glass is used and the mixture is heated to a temperature of 850-950 ⁰ C. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Schaumglas mit geschlossenen Zellen, bei dem ein Gemisch aus pulverförmigem Glas und Treibmitteln bis auf die Schmelztemperatur des Glases erwärmt und anschließend wieder abgekühlt wird.The invention relates to a method for producing foam glass with closed cells, in which a Mixture of powdered glass and propellants heated up to the melting temperature of the glass and is then cooled again. Aus der US-PS 33 25 264 ist ein solches Verfahren bekannt, bei dem als Treibmittel Mangandioxid verwendet wird, das der auf etwa 1000⁰C erhitzten Glasschmelze zugesetzt wird. Bei weiterer Erhöhung der Temperatur setzt das Mangandioxid im Bereich zwischen 1040 und 1090⁰C Sauerstoff frei, das zur Bildung von Gasbläschen führt. Der Schäumprozeß soll durch schnelles Absenken der Glastemperatur auf etwa 76O⁰C beendet werden. Bei dieser Temperatur soll eine Zersetzung von MnO2 nicht mehr stattfinden, jedoch das Glas noch ausreichend flüssig sein, um in Formen gegossen werden zu können.From US-PS 33 25 264. Such a method is known, is used in the propellant as manganese dioxide is added to the heated to about 1000 ⁰ C glass melt. If the temperature is increased further, the manganese dioxide releases ^{oxygen in the range between 1040 and 1090 °} C., which leads to the formation of gas bubbles. The foaming process should be ended by rapidly lowering the glass temperature to about 76O ⁰ C. At this temperature, MnO2 should no longer decompose, but the glass should still be sufficiently liquid to be able to be poured into molds. In der US-PS 33 25 264 ist auch die Möglichkeit erwähnt, Mangandioxid in Granulatform bereits den Glasscherben beizufügen, aus denen durch Erhitzen die Glasschmelze hergestellt wird, die dann das Schaumglas ergeben soll. In der Praxis dürfte ein solches Vorgehen nicht zu brauchbaren Schaumglas mit geschlossenen Zellen führen, weil Mangandioxid (MnO2> schon bei 500°C unter Freisetzen von Sauerstoff in Μη2θ3 umgesetzt wird. Daher geht durch diese Umwandlung ein erheblicher Teil des als Treibmittel benötigten Sauerstoffes verloren, bevijr das Glas geschmolzen wird und zum Aufschäumen gebracht werden kann. Der restliche Sauerstoff, der bei hoher Temperatur beimIn US-PS 33 25 264 the possibility is mentioned of manganese dioxide in granulate form Add shards of glass, from which the glass melt is produced by heating, which then becomes the foam glass should result. In practice, such a procedure is unlikely to result in usable foam glass with closed Cells cause manganese dioxide (MnO2> already at 500 ° C with the release of oxygen in Μη2θ3 is implemented. Therefore, a considerable part of the propellant required goes through this conversion Oxygen is lost before the glass is melted and caused to foam. Of the residual oxygen that occurs at high temperature Obergang von Mn2Ü3 in MnO frei wird, ist nicht ausreichend, um ein Schaumglas mit geringer Dichte zu erzeugen. Daher wird in der Praxis nur die Zugabe von Mangandioxid zur Schmelze in Frage kommen.The transition from Mn2Ü3 to MnO becomes free is not sufficient to produce a low density foam glass. Therefore, in practice, only the addition of Manganese dioxide come into question for the melt. Auch das Abbrechen des Schäumvorganges durch Senken der Reaktionstemperatur ist in der Praxis nicht möglich. Das aufgeschäumte Glas hat eine extrem geringe Wärmeleitfälligkeit, so daß der Kern eines geschäumten Glasblockes noch Stunden auf hoher Temperatur bleibt, auch wenn die Außenfläche schon abgekühlt ist. Daher setzt sich der Schäumvorgang im Inneren eines geschäumten Körpers noch lange fort, während er im Bereich der Außenfläche ichon abgebremst wird, so daß die Schäumung sehr ungleichmäßig wird. Es ist auch nicht vorstellbar, daß durch Rühren der noch nicht erstarrten Masse eine Gleichförmigkeit erzielt werden kann, weil hierbei die entstandenen Blasen zweifellos zu einem erheblichen Teil wieder zerstört werden und das Treibmittel entweichen kann.Breaking off the foaming process by lowering the reaction temperature is also not possible in practice possible. The foamed glass has an extremely low thermal conductivity, so that the core of a The foamed glass block remains at a high temperature for hours, even if the outer surface is already has cooled down. Therefore, the foaming process continues for a long time inside a foamed body, while it is slowed down in the area of the outer surface, so that the foaming is very uneven will. It is also inconceivable that stirring the not yet solidified mass will result in uniformity can be achieved because this undoubtedly recovers a considerable part of the bubbles that have formed can be destroyed and the propellant can escape. Die aus der geringen Wärmeleitfähigkeit des Schaumglases resultierenden Schwierigkeiten bei der Steuerung des Schäumvorganges durch Wärmeeinwirkung bestehen auch dann, wenn andere Treibmittel als MnO2 verwendet werden, wie beispielsweise Lampenruß, wie es aus den GB-PS 6 23 806 und 6 23 807, der GB-PS 14 07 515 und der BE-PS 7 10 372 bekannt ist. Diese bekannten Verfahren machen von einer extrem langen Wärmebehandlung Gebrauch, die nahezu zwei Tage betragen kann und eine wirtschaftliche Herstellung von Schaumglas nicht zuläßt.The difficulties resulting from the low thermal conductivity of the foam glass in the Control of the foaming process by the action of heat also exist when other blowing agents than MnO2 can be used, such as lamp soot, as is known from GB-PS 6 23 806 and 6 23 807, GB-PS 14 07 515 and BE-PS 7 10 372. These known methods make use of an extremely long heat treatment, almost two Days and does not allow an economical production of foam glass. Aus der US-PS 38 74 861 ist ein Verfahren zur Herstellung von Schaumglas bekannt, bei dem amorphe Mineralien mit einem hohen SiO2-Gehalt eingesetzt werden, wie beispielsweise Perlit, jedoch handelt es sich hierbei nicht um ein Treibmittel, sondern um ein Grundbestandteil des herzustellenden Schaumglases. Bei dem bekannten Verfahren wird das Perlit expandiert, d. h. durch Erhitzen durch Verdampfen seines eigenen Wassergehaltes aufgebläht. Dabei entsteht ein offenporiges Produkt, das sehr saugfähig ist. Dieses Produkt wird dann unter Verwendung von Wasserglas und anderen Produkten weiterverarbeitet, wobei das expandierte Perlit keine wesentlichen Änderungen mehr erfährt, sondern durch die anderen Stoffe gebunden wird. Das Ergebnis ist ein offenporiges Produkt, das ähnlich wie poröser Ton saugfähig und in all den Fällen nicht brauchbar ist, in denen ein Produkt benötigt wird, das geschlossene Zellen aufweist. Außerdem ist das Perlit zwar ein vulkanischer, glasartiger Stoff, aber nicht vollständig durchgeschmolzen, so daß es sich bei dem bekannten Perlit-Produkt auch insofern nicht um ein echtes Schaumglas handelt.From US-PS 38 74 861 a method for the production of foam glass is known in which amorphous Minerals with a high SiO2 content are used, such as perlite, however, it is here not a propellant, but a basic component of the foam glass to be produced. In the known method the perlite is expanded, i. H. by heating by evaporation bloated by its own water content. This creates an open-pored product that is very absorbent. This product is then further processed using water glass and other products, whereby the expanded perlite no longer experiences any significant changes, but rather from the others Substances is bound. The result is an open-pored product that, similar to porous clay, is absorbent and in is not useful in all cases where a product is required that has closed cells. In addition, the perlite is a volcanic, glass-like substance, but not completely melted through, so that the known perlite product is not a real foam glass either. Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Schaumglas anzugeben, das zu einem Produkt mit geschlossenen Zellen kleiner Größe führt und wirtschaftlich durchführbar ist. Dazu gehört, daß als Ausgangsstoff Abfallglas verwendet werden kann und der Energiebedarf in annehmbaren Grenzen bleibt.Accordingly, the invention is based on the object of a method for producing foam glass indicate that results in a small-sized, closed-cell product that is economically feasible is. This includes the fact that waste glass can be used as a starting material and the energy requirements in acceptable limits. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß als Treibmittel ein amorphes Mineral der Klasse AB2 ■ η WiO des kristallchemischen Mineralsystems, in dem A und B je ein Atom und η eine ganze Zahl bedeuten, in einer Menge bis zu etwa 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches, verwendet wird.This object is achieved according to the invention in that an amorphous mineral of class AB2 ■ η WiO of the crystal chemical mineral system, in which A and B each mean an atom and η an integer, in an amount of up to about 25 wt. %, based on the total weight of the mixture, is used. Es hat sich überraschend gezeigt, daß bei Verwendung dieser Mineralien, die zur ersten Ordnung derIt has surprisingly been found that when using these minerals belonging to the first order of the