DE4327074A1 - Verfahren zur Herstellung einer mineralischen Leicht-Dämmplatte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer mineralischen Leicht-Dämmplatte, wie sie z. B. als Ersatz für geschäumte Polystyrol- Platten oder Glasfasermatten als Vollwärmeschutz für Gebäude verwendet werden kann.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, sogenannte Gas- oder Porenbe­ tonsteine herzustellen, die eine Dichte von einigen hundert kg/m³ auf­ weisen. Aufgrund ihrer Porenstruktur sind diese Porenbetonsteine gut wärmedämmfähig.

Grob umrissen werden solche Porenbetonsteine aus einer Bindemittel­ schlämme (mit Kalk oder Zement als Bindemittel) hergestellt, die durch Versetzen mit einem Treibmittel auf der Basis einer Aluminiumverbindung aufgeschäumt wird. Hierbei ist problematisch, daß sich bei dieser Her­ stellungsweise in der Regel ein Dichtegradient von unten nach oben sowie Mikrorisse in der Steinstruktur durch das Auftreiben ergeben. Darüber hinaus ist die Dosierung der Aluminiumverbindung sehr kritisch.

Aufgrund der vorstehenden Umstände ist es praktisch nicht möglich, mit den für die Herstellung von Porenbetonsteinen verwendeten Verfahren mi­ neralische Leicht-Dämmplatten herzustellen, die eine Rohdichte von 100 bis 200 kg/m³ und darunter aufweisen müssen, um mit geschäumten Polysty­ rol-Platten vergleichbare Wärmedämmeigenschaften zu besitzen.

Versuche haben nämlich gezeigt, daß das für die Herstellung von Poren­ betonsteinen geeignete Verfahren bei einem entsprechend stärkeren Auf­ treiben der Bindemittelschlämme zu Leicht-Dämmplatten führt, die in erster Linie keine genügende Strukturstabilität aufweisen.

Aus der DE 41 18 537 C1 ist ein Verfahren zur Herstellung von Zement­ schaum bekannt, mit dem jedoch nur Schaumdichten von 250 bis 400 kg/m³ erreichbar sind. Diese Schaumdichten sind - wie bereits erörtert - zu hoch, um die gewünschten Wärmedämmeigenschaften der aus einem solchen Zementschaum hergestellten Dämmplatte zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem eine mineralische Leicht-Dämmplatte mit einer zur Erzielung guter Wärmedämmeigenschaften ausreichend niedrigen Dichte bei gleichzeitig ho­ her Strukturstabilität hergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Verfah­ rensschritte gelöst.

Demnach wird eine Bindemittelschlämme mit den üblichen Bestandteilen Wasser, Quarzmehl, Kalkhydrat und Zement in einem Kolloidalmischer mit integriertem Paddelrührwerk hergestellt. In diese Bindemittelschlämme werden Glasfasern mit Hilfe des Paddelrührwerkes eingerührt. Getrennt von der Zementschlämme wird in einem Schaumerzeuger aus Wasser, Druck­ luft und einem Luftporenbildner ein Schaum erzeugt, der in das Paddel­ rührwerk zum Untermischen in die glasfaserversetzte Bindemittelschlämme eingebracht wird. Anschließend wird die Mischung zu einem Schaumbeton homogenisiert und der Schaumbeton in eine Form zur Bildung eines Form­ kuchens für die Leicht-Dämmplatten ausgebracht. Nach dem Ansteifen des Formkuchens vorzugsweise in einer beheizten Reifekammer werden daraus die einzelnen Leicht-Dämmplatten zugeschnitten und in herkömmlicher Weise, wie dies z. B. bei der Kalksandstein-Herstellung bekannt ist, in einem Autoklaven ausgehärtet.

Den vorstehenden Verfahrensschritten liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß es bei der Herstellung der Leicht-Dämmplatte ganz besonders auf eine große Homogenität der mit Glasfasern versetzten Bindemittelschlämme sowie auf ein schonendes Einmischen des Schaumes in die Bindemittelschlämme ankommt, um einen sehr feinporigen, strukturstabilen Schaumbeton mit der erwünschten niedrigen Dichte herzustellen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens sind den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der ein Ausführungsbeispiel des Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert wird.

Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Herstellung einer mineralischen Leicht-Dämmplatte.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das Kernstück der Vorrichtung ein Paddelrührwerk 1, das in einem im wesentlichen zylindrischen Rührbehäl­ ter 2 angeordnet ist. Das Paddelrührwerk 1 weist eine zentrale, vertikal stehende Welle 3 auf, an der vier Paddel 4 radial abstehend befestigt sind. Die Paddel 4 bestehen aus Lochblech-Platten mit einer Vielzahl von Öffnungen 5, die jeweils einen Öffnungsquerschnitt von ca. 5 × 5 mm² aufweisen.

Auf dem Deckel 6 des Rührbehälters 2 sitzt ein Antriebsmotor 7 für die Welle 3 des Paddelrührwerkes 1.

Zum Beschicken des Rührbehälters 2 mit den Ausgangsstoffen für die her­ zustellende Bindemittelschlämme münden über den Deckel 6 Speiserohre 8, 8′, 9, 10, 11, über die Wasser sowie Quarzmehl, Kalkhydrat, Zement und Glasfasern aus entsprechenden Lagersilos mittels einer Pumpe bzw. För­ derschnecken herangeführt werden. Da der Rührbehälter 2 auf einer (nicht dargestellten) Waage montiert ist, brauchen die Ausgangsstoffe vorher nicht abgewogen zu werden, sondern können sukzessive zugewogen werden.

Weiterhin ist an den Rührbehälter 2 ein Leitungskreislauf 12 angeschlos­ sen, über den der Inhalt des Rührbehälters 2 von unten abgesogen und über den Kreislauf 12 oben wieder in den Rührbehälter 2 eingespeist wer­ den kann. Zum Umpumpen des Behälterinhalts ist eine Kreiselpumpe 13 vorgesehen, die mit einem sogenannten Kolloidalmischer 14 gekoppelt ist.

Dem Rührbehälter 2 ist weiterhin eine Schaumerzeugungseinheit 15 zuge­ ordnet, die aus einer sogenannten Schaumkanone 16 und einer Zufüh­ rungsleitung 17 von der Schaumkanone 16 zum oberen Rand des Rührbe­ hälters 2 besteht. Der Schaumkanone 16 wird über entsprechende Leitungen 18 Wasser und ein Luftporenbildner sowie Luft und ein Gas, wie z. B. Kohlendioxyd zugeführt. In der Schaumkanone 16 wird mittels einer oder mehrerer Drahtgestrickeinsätze aus den vorstehenden Bestandteilen ein sahneartiger Schaum erzeugt.

Vom Leitungskreislauf 12 zweigt nach dem Kolloidalmischer 14 eine Ab­ zweigleitung 19 ab, die zu einem Zwischenbehälter 20 zur Zwischenlage­ rung des im Rührbehälter 2 hergestellten Schaumbetons führt. Aus dem Zwischenbehälter 20 wird der Schaumbeton über eine Mörtelpumpe 21 abge­ zogen und über eine weitere Leitung 22 durch eine Bestrahlungseinheit 23 zu der Form 24 geführt.

Im übrigen erfolgt die Unterbrechung des Leitungskreislaufes 12 und die Ankopplung der Abzweigleitung 19 an die Kreiselpumpe 13 bzw. dem Kolloidalmischer 14 durch Quetschventile 25, 26 herkömmlicher Bauart.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer mineralischen Leicht-Dämmplatte ist detailliert wie folgt zu beschreiben:

Bei stillstehendem Paddelrührwerk 1 werden über die Speiserohre 8, 9, 10, 11 Zement (30 kg), Kalkhydrat (15 kg), Quarzmehl (50 kg) und Wasser (60 l) durch Zuwiegen in den Rührbehälter 2 eingegeben.

Die in den Rührbehälter 2 eingegebene Mischung wird mittels der Kreisel­ pumpe 13 durch den Kolloidalmischer 14 im Leitungskreislauf 12 für eine Zeit von ca. 5 bis 10 min umgepumpt, damit sich eine homogene Bindemit­ telschlämme bildet.

Anschließend werden alkaliresistente Glasfasern mit einer Faserlänge zwi­ schen 6 und 12 mm sukzessive über das Speiserohr 8′ in den Rührbehälter 2 eingegeben, wobei das Paddelrührwerk 1 mit geringer Drehzahl (ca. 20/min) umläuft. Zu Beginn des Einbringens der Glasfasern läuft die Kreiselpumpe 13 noch, und zwar so lange, bis die ersten Glasfasern den Bodenbereich des Rührbehälters 2 erreicht haben. Anschließend wird die Kreiselpumpe 13 außer Betrieb gesetzt, damit keine Glasfasern durch sie und den Kolloidalmischer 14 hindurchtreten. In diesem Fall würden die Glasfasern zerstört werden, wodurch der mit den Glasfasern angestrebte Effekt einer Festigkeitserhöhung der herzustellenden Leicht-Dämmplatte zu­ nichte gemacht oder zumindest verschlechtert werden würde.

Bei der erwähnten geringen Drehzahl des Paddelrührwerks 1 setzen sich die in die Bindemittelschlämme eingemischten Glasfasern vor den Öffnungen 5 der Paddel 4 an, wodurch anfänglich kein Durchmischungseffekt auf­ tritt. Durch eine anschließende Drehzahlerhöhung des Paddelrührwerkes 1 wird mehr Druck auf die Fasern gegeben, wodurch sich diese allmählich von den Paddeln 4 ablösen und homogen in die Bindemittelschlämme einge­ mischt werden. Die maximale Drehzahl des Paddelrührwerkes 1 ist dabei abhängig von der Viskosität der Bindemittelschlämme und der Faserlänge. Die maximale Drehzahl liegt bei ca. 50 bis 60/min.

Zur Unterstützung des Einmischens der Glasfasern in die Bindemittel­ schlämme kann die Umdrehungsrichtung des Paddelrührwerkes 1 auch ein oder mehrmals geändert werden.

Zur Herstellung des Schaumbetons aus der glasfaserversetzten Bindemittel­ schlämme wird in der Schaumerzeugungseinheit 15 aus Wasser und einem üblichen Luftporenbildner und unter Einleitung von Druckluft und Kohlen­ dioxyd mittels der Schaumkanone 16 ein sahneartiger Schaum erzeugt. Die­ ser Schaum wird bei stillstehendem Paddelrührwerk 1 über die Zufüh­ rungsleitung 17 in den Rührbehälter 2 eingebracht, bis letzterer randvoll gefüllt ist. Durch diese randvolle Füllung wird vermieden, daß beim an­ schließenden Untermischen des Schaumes in die glasfaserversetzte Bin­ demittelschlämme durch Betätigung des Paddelrührwerkes 1 mit einer mittleren Drehzahl von etwa 40/min Fremdluft in Form von großen Poren in die Mischung eingeschlagen wird. Demselben Zweck dienen die pneuma­ tisch betätigbaren Rückstauklappen 27 an den Mündungen der Speiserohre 8, 8′, 9, 10, 11. Nach einer Rührzeit von ca. 3 min haben sich die Bin­ demittelschlämme und der Schaum zu einem homogenen Schaumbeton ver­ mischt.

Danach wird das in der Abzweigleitung 19 sitzende Quetschventil 26 ge­ öffnet und das zweite Quetschventil 25 im Leitungskreislauf 12 geschlos­ sen. Durch Betätigung der Kreiselpumpe 13 wird der Schaumbeton in den Zwischenbehälter 20 hinübergepumpt, von wo aus er mittels der Mörtel­ pumpe 21 weitertransportiert wird. Durch die Mörtelpumpe, die vom Typ her ein Schneckenförderer bzw. eine sogenannte Walkpumpe ist, findet eine weitere Homogenisierung des Schaumbetons statt. Etwaige noch im Schaumbeton vorhandene Klumpen der Zuschlagstoffe werden dadurch zer­ stört.

Die sich der Mörtelpumpe 21 anschließende Leitung 22 zu der Form 24 durch die Bestrahlungseinheit 23, wo der Schaumbeton durch ein Feld hochfrequenter elektromagnetischer Strahlen mit einer Frequenz von 27 MHz behandelt wird. Dies führt zu einer Temperaturerhöhung des Schaumbe­ tons, womit die Reaktionsgeschwindigkeit der einzelnen Komponenten erhöht und die Abbindezeit reduziert werden. Aus diesem Grund muß der an­ schließende Füllvorgang in die Form 24 sehr schnell erfolgen. Daher ist die Form, bei der es sich um eine Art Springform handelt, relativ klein gehalten und die gesamte Mischvorrichtung selbst so ausgelegt, daß sie mit Druckluft beaufschlagbar ist, um die Austragsgeschwindigkeit zu erhöhen.

Nach Verfüllung der Form 24 wird diese in eine nicht dargestellte Reife­ kammer verbracht, wo sie unter erhöhter Temperatur verbleibt und der darin befindliche Schaumbeton-Kuchen ansteift. Sobald der Kuchen form­ stabil ist, wird er durch Wegnahme der Formwände freigelegt und durch eine Schneidestation hindurchgeführt, wo aus dem Schaumbeton-Kuchen die einzelnen Leicht-Dämmplatten geschnitten werden. Letztere werden in einen Autoklaven verbracht, wo sie unter Sattdampf mit einer Temperatur von ca. 200°C und 16 bar aushärten.

Die gehärteten Leicht-Dämmplatten werden in einem letzten Verfahrens­ schritt mit einer Beschichtung zur Oberflächenhärtung versehen. Das Här­ temittel für die Beschichtung besteht aus einer Mischung von Wasserglas, einer Dispersion, Vernetzungsmittel und Wasser.

Die derart hergestellten mineralischen Leicht-Dämmplatten weisen eine Trocken-Rohdichte von maximal 100 kg/m³ sowie eine Wärmeleitzahl von ca. 0,05 auf. Sie sind nicht brennbar und aufgrund der Verwendung praktisch ausschließlich mineralischer Ausgangsstoffe leicht entsorgbar oder wiederverwendbar.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung einer mineralischen Leicht-Dämmplatte mit folgenden Verfahrensschritten:

• - Herstellen einer Bindemittelschlämme aus Wasser, Quarzmehl, Kalkhydrat und Zement mittels eines Kolloidalmischers (14) mit zugeordnetem Paddelrührwerk (1),
• - Einrühren von Glasfasern in die Bindemittelschlämme mit Hilfe des Paddelrührwerkes (1),
• - Herstellen eines Schaumes in einer Schaumerzeugungseinheit (15) aus Wasser, Druckluft und einem Luftporenbildner,
• - Einbringen des Schaumes in das Paddelrührwerk (1) und Untermischen in die glasfaserversetzte Bindemittelschlämme,
• - Homogenisierung der Mischung zu einem Schaumbeton,
• - Ausbringen des Schaumbetons in eine Form (24) zur Bildung eines Form­ kuchens für die Leicht-Dämmplatten,
• - Ansteifen des Formkuchens vorzugsweise in einer Reifekammer,
• - Zuschnitt des Formkuchens in einzelne Leicht-Dämmplatten und
• - Aushärtung der Leicht-Dämmplatte in einem Autoklaven.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemit­ telschlämme bei ihrer Herstellung mittels einer Kreiselpumpe (13) in einem Leitungskreislauf (12) umgepumpt wird, der den Kolloidalmischer (14) und das Paddelrührwerk (1) umfaßt, wobei bei der Herstellung der Bindemit­ telschlämme das Paddelrührwerk (1) inaktiviert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemit­ telschlämme beim beginnenden Einrühren der Glasfasern solange im Lei­ tungskreislauf (12) umläuft, bis die Glasfasern im wesentlichen das ge­ samte Volumen des das Paddelrührwerk (1) umfassenden Rührbehälters (2) durchsetzen und daß anschließend der Leitungskreislauf (12) inaktiviert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einrühren der Glasfasern das Paddelrührwerk (1) anfänglich mit langsamer Drehzahl läuft, wobei sich die Glasfasern in Öffnungen (5) der Rührwerkspaddel (4) anlagern.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum homoge­ nen Einrühren der Glasfasern in die Bindemittelschlämme die Drehzahl des Paddelrührwerkes (1) zum allmählichen Ablösen der Glasfasern von den Rührwerkspaddeln (4) erhöht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum homogenen Einrühren der Glasfasern die Umdrehungsrichtung des Paddel­ rührwerkes (1) alterniert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Schaumherstellung ein inertes Gas, vorzugsweise Kohlen­ dioxyd, zugesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Schaummenge in den Rührbehälter (2) des Paddelrühr­ werkes (1) eingebracht wird, daß der Behälter (2) randvoll gefüllt ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausbringen des Schaumbetons in die Form (24) der Schaumbeton in einen Zwischenbehälter (20) übergeführt wird, aus dem der Schaumbe­ ton mit Hilfe eines Schneckenförderers, insbesondere einer Mörtelpumpe (21) in die Form (24) gefördert wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumbeton vor dem Einfüllen in die Form (24) mit elektro­ magnetischer Strahlung mit einer Frequenz von vorzugsweise 27 MHz be­ strahlt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die autoklavierten Leicht-Dämmplatten mit einer Beschichtung oder Imprägnierung aus einem Härtemittel versehen werden.