DE3617129A1 - Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselben - Google Patents
Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselbenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von
festen Silikatschaumprodukten.
In der DE-OS 34 28 165 wird ein Verfahren zur Herstellung
von Schaumglas-Formkörpern beschrieben, wobei eine Mischung
aus feingemahlenem Glas mit Wasser unter Zusatz an Ver
schäumungsmitteln und gegebenenfalls Füllstoffen bei er
höhter Temperatur verschäumt wird.
Die DE-OS 20 36 842 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
eines geschäumten Alkalimetallsilikatproduktes durch Ver
mischen einer wäßrigen Alkalimetallsilikatlösung mit einem
die Oberflächenspannung erniedrigenden Mittel und mechanische
Aufschäumung der dabei erhaltenen Mischung zur Bildung eines
Schaums.
Die DE-OS 21 17 091 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
von Schaumprodukten aus hydratisierten Alkalimetallsili
katen, wobei hydratisiertes Alkalimetallsilikat, das Wasser
oder Lösungsmittel enthält, in einem flüssigkeitsähnlichen
Zustand unter Druck gesetzt wird und der Druck schlagartig
unter Aufschäumung entspannt wird.
Die DE-OS 20 55 283 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung
von Alkalimetallsilikatschäumen durch Hydratisieren von fein
verteiltem Alkalimetallsilikat, das weniger als 5% Wasser
enthält, so daß das resultierende wasserhaltige Material
Wasser in einer Menge von 5 bis 30 Gew.-% enthält, und Ver
schäumen des resultierenden wasserhaltigen Materials durch
Wärmezufuhr.
Den vorstehend beschriebenen bekannten Verfahren, die unter
äußerer Wärmezufuhr arbeiten, haftet insbesondere der Nach
teil an, daß sie nicht "vor Ort" ausgeführt werden können,
beispielsweise zum Ausschäumen von Isolationszwecken dienen
den Hohlräumen auf Baustellen. Das gleiche gilt für die be
kannten Verfahren, bei deren Durchführung der Schaum mecha
nisch durch Rühren oder Druckentspannung erzeugt wird.
Als weiterer Nachteil der beschriebenen Verfahren ist anzu
sehen, daß sich der mechanisch oder thermisch erzeugte
Schaum während des Aushärtungsvorgangs nicht oder nur un
wesentlich weiter ausdehnt, so daß vorhandene Hohlräume
meistens nur unvollständig ausgefüllt werden.
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein
einfach durchzuführendes Verfahren zur Herstellung von fes
ten Silikatschäumen beziehungsweise Silikatschaumprodukten zu
schaffen, bei dem keine äußere Wärme zugeführt werden muß
und welches auch ohne Druckentspannung beziehungsweise
mechanisches Rühren ausgeführt werden kann und insbesondere
auch zur Schaumerzeugung "vor Ort" geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren des Patentanspruchs 1
gelöst.
Durch die Erfindung ist es daher möglich, sogenannte Orts
schäume herzustellen, das heißt beispielsweise auf einer
Baustelle oder in einer Industrieanlage Hohlräume in der
Weise auszuschäumen, daß der zur Schaumerzeugung einge
setzten Silikatlösung ein chemisches Gaserzeugunssystem
zugesetzt wird, das dann nach dem Einbringen der Mischung
in die jeweiligen Hohlräume Gase freisetzt und eine Ver
schäumung bewirkt.
Natürlich kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zur
industriellen Produktion von Fertigelementschaumteilen mit
beliebigen Abmessungen verwendet werden.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein
gesetzten Gaserzeugunssysteme erzeugen vorzugsweise Sauer
stoff, Wasserstoff, Kohlendioxid, Stickstoff, Distickstoff
oxid oder Ammoniak zur Schaumerzeugung, es können jedoch
auch beliebige andere Schäumungsgase erzeugende Systeme ein
gesetzt werden.
Vorzugsweise werden Silikatlösungen mit Feststoffkonzentratio
nen von vorzugsweise 10 bis 55 Gew.-% verwendet, bei denen
das Molverhältnis SiO2 : Me2O, wobei Me für ein Alkalimetall
kation steht, 1,0 bis 4,0 beträgt. Insbesondere werden
Natrium- und/oder Kaliumsilikatlösugen zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzt. Als organische
Stickstoffbasenkationen kommen z.B. diejenigen von Mono-,
Di- oder Triethanolamin in Frage.
Zur Erzeugung von Sauerstoff als die Schaumbildung bewirken
des Gas kann man Wasserstoffperoxid verwenden, das in dem
vorherrschenden alkalischen Medium instabil ist und gegeben
enfalls durch chemische und/oder physikalische Katalysatoren,
wie zum Beispiel Chrom(VI)-Verbindungen, Braunstein oder
Permanganate oder sonstige Salze von Übergansmetallen, ferner
Aktivkohle, Bimssteinmehl beziehungsweise andere Pulver
substanzen mit hoher spezifischer Oberfläche, zur Zer
setzung unter Sauerstofferzeugung katalysiert werden kann.
Anstelle von Wasserstoffperoxid können auch Peroxidverbind
ungen eingesetzt werden, die in wäßrigen Lösung Wasserstoff
peroxid bilden.
Zur Erzeugung von Kohlendioxid kann manz.B. Isocyanate ver
wenden, während zur Erzeugung von Stickstoff als Schäumungs
gas Azide in Kombination mit Reduktionsmitteln, wie Hydrazin
oder Hydroxylamin, in Frage kommen, ferner Ammoniumver
bindungenin Kombinationmit Oxidationsmitteln, wie Chlorkalk,
Nitriten oder Nitraten.
Ammoniak als Verschäumungsgas läßt sich unter Einsatz von
Ammoniumverbindungen erzeugen.
Das Gaserzeugungssystem wird der zu verschäumenden Silikat
lösung vorzugsweisein einer Menge von 0,1 bis 20 Gew.-%,
bezogen auf das gesamte System, zugesetzt.
Gemäß einer Ausführungsform enthält das zu verschäumende
Silikatsystem zusätzlich einen oder mehrere Silikathärter,
vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen
auf das gesamte System.
Diese an sich bekannten Härter dienen zur Beschleunigung
der Aushärtung der erzeugten Silikatschäume. In Frage kommen
beispielsweise hydrolysierbare organische Ester, Natrium
fluorsilikat, Kaliumfluorsilikat, Kalziumfluorsilikat,
Kaliumfluorborat, Kalziumfluorborat, Kalziumfluortitanat,
polyvalente Metallsalze schwacher Säuren, organische Borate,
Alkoxyester polyvalenter Metalle, Carbonsäureester polyva
lenter Metalle, binäre organische Salze, zur Silikathärtung
befähigte Zemente, Natriumaluminat, Aluminium- und Eisen
phosphate, Zinkborat, Metalloxide, Alkalihydrogencarbonate,
Alkalihydrogenphosphate oder Gemische davon.
Gemäß einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens kann das eingesetzte Silikatsystem einen oder
mehrere Schaumverstärker, vorzugsweise in einer Menge von
0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das gesamte System entahlten.
Ein derartiger an sich bekannter Schaumverstärker erhöht
und stabilisiert die Schaumbildung. In Frage kommen ober
flächenaktive Substanzen, Kunstharzdispersionen oder -lösung
en oder Seifen.
Ferner kann das zum Verschäumen eingesetzte Silikatsystem
eine oder mehrere gerüstbildende Substanzen in einer Menge
von vorzugsweise bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
System, entahlten. Diese gerüstbildende Substanzen verfesti
gen zusätzlich das Porengerüst der erzeugten Schäume. In
Frage kommen hydraulische Materialien, wie Zemente, sowie
Gips, Polyisocyanate oder in Wasser dispergierbare gerüst
bildende Kunstharze.
Ferner kann das Silikatsystem Füllstoffe oder Flexibili
sierungsmittel, wie Ton, Quarzmehl, Sand, Kalksteinmehl,
Blähton, Mineralfasern, organische Fasern, enthalten.
Bei einem Einsatz vor Ort werden die zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetzten Komponenten in
mindestens zwei getrennten Packungen angeliefert, wobei eine
die Silikatlösung, gegebenenfalls zusammen mit gerüst
bildenden Substanzen, Füllstoffen etc., und die andere zum
Beispiel das Gaserzeugungssystem oder Teile davon und den
oder die Härter enthält. Es ist auch möglich, daß eine
Komponente des Gaserzeugungssystems in einer anderen Packung
enthalten ist, wesentlich ist nur, daß alle Komponenten des
Gaserzeugungssystems erst dann der zu verschäumenden
Silikatlösung zugesetzt werden, wenn die Verschäumung er
folgen soll.
Durch entsprechende Auswahl des Gaserzeugungssystems be
ziehungsweise der eingesetzten Menge desselben ist es mög
lich, die Schaumbildungsgeschwindigkeit und damit die
Porengröße zu steuern. Die Ausschäumungen können innerhalb
einer Zeitspanne von 1 Sekunde bis mehreren Stunden erfol
gen, wobei das Schaumvolumen das bis zu 50-fache des Volu
mens des eingesetzten Silikatsystems erreichen kann.
Die verwendeten Härter werden nach Art und Menge so einge
setzt beziehungsweise dosiert, daß das Porengefüge in der
gewünschten Weise optimal stabilisiert wird.
Die Dichte der erhaltenen Schäume schwankt zwischen 0,03 und
1 g/cm3.
Insbesondere bei einem Einsatz vor Ort kann man eine Aus
schäumung von Hohlräumen unter Einsatz einer Spritzvor
richtung vornehmen, die aus zwei oder mehreren Zufuhrleitung
en für die Silikatlösung (gegebenenfalls zusammen mit Zu
sätzen) und das Gaserzeugungssystem und/oder Härterkomponenten
besteht, wobei das Vermischen der Komponenten unmittelbar
vor dem Einspritzen in die Hohlräume erfolgt.
Gegebenenfalls können die erfindungsgemäß erzeugten Schäume
noch einer thermischen Nachbehandlung, beispielsweise durch
Erhitzen auf eine Temperatur von 100 bis 150°C, zum Trocknen
und zur weiteren Verfestigung, unterzogen werden. Es ist
auch möglich, sie nach ihrer Herstellung zu imprägnieren,
beispielsweise mit einem Hydrophobierungsmittel.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Es werden zwei Mischungen 1 und 2 hergestellt:
Mischung 1:
100 g einer Natriumsilikatlösung mit einem Feststoffgehalt von 32% und einem Verhältnis SiO₂ : Na₂O (Molverhältnis) von 3,8
100 g einer Natriumsilikatlösung mit einem Feststoffgehalt von 32% und einem Verhältnis SiO₂ : Na₂O (Molverhältnis) von 3,8
Mischung 2:
10 g Bernsteinsäurediethylester + 5 g Wasserstoffperoxid (30 Gew.-%ig)
10 g Bernsteinsäurediethylester + 5 g Wasserstoffperoxid (30 Gew.-%ig)
Die beiden Mischungen werden intensiv verrührt. Sofort nach
der Durchmischung setzt eine intensive Gasbildung ein, die
zur Schaumbildung und Volumenvergrößerung führt, die erst
mit der Zwangsaushärtung des Wasserglases aufhört. Es bil
det sich ein fester feinporiger Schaumkörper.
Es werden 3 Mischungen hergestellt:
Mischung 1:
100 g Natriumsilikatlösung wie im Falle des Beispiels 1 + 1 g Braunstein (MnO₂)
100 g Natriumsilikatlösung wie im Falle des Beispiels 1 + 1 g Braunstein (MnO₂)
Mischung 2:
1 g Propylencarbonat + 5 g Wasserstoffperoxid (30 Gew.-%ig)
1 g Propylencarbonat + 5 g Wasserstoffperoxid (30 Gew.-%ig)
Mischung 3:
40 g Tonerdezement
40 g Tonerdezement
Nach dem intensiven Vermischen der drei Mischungen erfolgt
ebenfalls eine intensive Gasbildung, die zur Schaumbildung
und Volumenvergrößerung führt, die erst mit der Zwangsaushärtung
des Wasserglases aufhört. Es bildet sich ein fester
feinporiger Schaumkörper.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von festen Silikatschaumpro
dukten durch Verschäumen von wäßrigen Silikatlösungen
mit Gasen, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Ver
schäumung verwendeten Gase während des Aushärtungs
vorgangs ohne äußere Wärmezufuhr in den Systemen
durch eine chemische Reaktion eines zugesetzten, an sich
bekannten Gaserzeugungssystems erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Silikate Verbindungen mit Kationen aus der Gruppe der
Alkalimetalle, des Ammoniums oder organischer Stickstoff
basen verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die verwendeten Gaserzeugunssysteme als Schäumungs
gase gegenüber wäßrigen Silikatlösungen inerte oder
reaktive Gase, insbesondere Sauerstoff, Kohlendioxid,
Stickstoff, Ammoniak, Wasserstoff oder Distickstoffmonoxid,
erzeugen.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Menge des verwendeten Gaserzeugunssystems
0,1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das gesamte System, beträgt.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das System zur Erzeugung des Silikatschaumes
einen oder mehrere Silikathärter, vorzugsweise in einer
Menge von 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das gesamte
System, enthält.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die eingesetzten Systeme einen oder mehrere
Schaumverstärker oder oberflächenaktive Substanzen, vor
zugsweise in einer Menge von 0,01 bis 5 Gew.-%, bezogen
auf das gesamte System, enthält.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß das verwendete System eine oder mehrere an
organische oder organische gerüstbildende Substanzen, vor
zugsweise in einer Menge bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das
gesamte System, enthält.
8. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß das verwendete System einen oder mehrere
Füllstoffe und/oder Hilfsstoffe, insbesondere Thixotropier
mittel, Hydrophobierungsmittel, Flexibilisatoren oder
Haftvermittler, enthält.
9. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die erhaltenen festen Schaumprodukte einer
Nachbehandlung, insbesondere einer thermischen Nachbe
handlung und/oder einer Imprägnierung, vorzugsweise mit
Hydrophobierungsmitteln, unterzogen werden.
10. Fester Schaum aus Silikatbasis, der nach einem Verfahren
gemäß den Ansprüchen 1 bis 9 hergestellt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19863617129 DE3617129A1 (de) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselben |
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DE19863617129 DE3617129A1 (de) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselben |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3617129A1 true DE3617129A1 (de) | 1987-11-26 |
Family
ID=6301323
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19863617129 Withdrawn DE3617129A1 (de) | 1986-05-22 | 1986-05-22 | Feste schaeume auf silikatbasis und verfahren zur herstellung derselben |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3617129A1 (de) |
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- 1986-05-22 DE DE19863617129 patent/DE3617129A1/de not_active Withdrawn
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