CH502964A

CH502964A - Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats sowie Silikatschaumgranulat und Verwendung desselben

Info

Publication number: CH502964A
Application number: CH1081767A
Authority: CH
Inventors: Vieli Otto
Original assignee: Trasswerke Meurin Betr Sgmbh
Priority date: 1967-07-31
Filing date: 1967-07-31
Publication date: 1971-02-15

Description

Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats sowie Silikatschaumgranulat und Verwendung desselben
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes in Form von Silikatschaumgranuiat.

Es ist bekannt, gemahlene Eruptivgesteine wie Lava, Bimserden oder auch diesbezügliche Tone besonderer Zusammensetzung zu mahlen bzw. zu mischen zu granulieren und dann in einem Drehofen zu einem Blähbzw. einem Schaumsilikatkörper zu blähen. Es ist auch besonders bekannt künstliche Silikatmehle, wie Glaspulver mit einem Binder wie Wasserglas und einem organischen Stoff, z. B. Glyzerin, zu vermengen, zu granulieren und zu einem Leichtbaustoff aufzublähen.

Der Blähton (Leca) ist als Isolierleichtzuschlagsstoff bekannt und hat grosse Verbreitung für die Herstellung von Leichtbeton gefunden. Es ist insbesondere bei dem letztgenannten Blähtonherstellungsverfahren nicht möglich, feinporige Isolierkörper mit geschlossenen Zellen und einem Schüttgewicht unter 200 kg/m3 bei einer Korngrösse von 1-15 mm herzustellen.

Anderseits steht bei den sogenannten Glasschaumgranulatherstellungsverfahren (Balolit und Schaumkies) nicht genügend billiger Rohstoff (Abfallglas) zur Ver fügung.

Ausserdem haben Glasschaumgranulate einen relativ tiefen Erweichungspunkt, was für manche Isolierungen noch dazu einen Nachteil bedeutet.

Desweitern ist das Glasschaumgranulat alkalihaitig was bei der Verarbeitung zusammen mit Zement unerwünscht ist. Daher ist das Bedürfnis nach einem billigen Leichtzuschlagsstoff, welcher den Anforderungen voll zu genügen vermag, sehr gross.

Die vorliegende Erfindung stellt eine Lösung der Aufgabe dar und betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtbaustoffes in Form von Silikatschaumgranu- lat durch Erhitzung eines, zwischen 800 und 11000 C verglasenden Silikatgemenges, dass sich dadurch auszeichnet, dass als Ausgangsmaterial feinkörniges Eruptivsilikat verwendet, angemörtelt und granuliert, dann mit C-haltigem Material gepudert und durch Erhitzen auf die Verglasungstemperatur zu einem Schaumgranulat mit Zellstruktur aufgeschäumt wird, das nach Abkühlung seine Schaumstruktur mit über 1000 vorwiegend geschlossenen Zellen pro cm im wesentlichen beibehält.

Das vorliegende Verfahren und die hernach hSerge- stellten Produkte beruhen aus der empirisch gefundenen und durch umfangreiche Versuchsreihen erhärteten Erkenntnis, dass als Ausgangsmaterial natürliche Silikate mit mindest teilweise kolioidal vorliegender OH-haltige Eruptivsilikat, zersetzten Vulkanaschen und Tuffen mit hohem Quellvermögen geeignet sein können.

Wird beispielsweise ein solches Ausgangsmaterial nach bekannter Methode granuliert, gegebenenfalls mit Kohlenstaub bepudert, vorsichtig, d. h. bei mässiger Temperatur (100-4000 C) und schonender Bewegung getrocknet und rasch auf 800-11000 C je nach seiner Verglasungstemperatur erhitzt, dann resultiert ein geblähets Material mit gewünschter Feinporigkeit und niederem Raumgewicht. Durch mehr oder weniger rascher Trocknungstemperatur bzw. Dauer der Trocknungszeit hat man es in der Hand, ein hochgeblähtes leichtes oder ein weniger geblähtes schweres Schaumsilikat herzustellen. Auch kann ein bereits gesintertes oder vorgeblähtes Material wieder fein gemahlen und neuerdings gegebenenfalls unter Zugabe geringer Mengen des hoch aktiven OH-haltigen Silikates, wie z. B.

Bentonits oder ähnlichen Lehmen, neuerdings zum Blähen gebracht werden. Ja in manchen Fällen, insbesondere bei Tonen herrührend aus Eruptivgesteinszerfall, gelingt es auch ohne die erwähnten Zusätze bei rascher Erhitzung in reduzierender Atmosphäre oder in Gegenwart von Kohlenstoff, Isolierkörper mit Feinstruktur zu blähen.

Ein derartig feinporiger Silikatschaumkörper, insbesondere in Granulatform von annähernd ovaler bis kugelform findet ausser der erwähnten Anwendung im Leichtbeton gerade wegen seines niederen Schüttgewichtes, hohem Erweichungspunkt allein oder zusammen mit Asbestfasern und gegebenenfalls geblähten Tonen neuer dings Anwendung in der Kesselisolation, ferner als Armierungszuschlagstoff den organischen Kunstharzschäumen aus z. B. Polyurethan und Polystyrol. Gerade bei den Kunstharzschaumarmierungsmftteln, welche den Zweck haben, die Druckfestigkeit und Feuerbeständigkeit wesentlich zu erhöhen, ist es wichtig, dass der entsprechende Zuschlagsstoff (Silikatschaumgranulat) feinporig ist mit dünnwandigen Schaumlamellen, wodurch das Zertrennen des armierten Kunstharzschaumes we sentlich erleichtert wird.

Auch ist es in diesem Falle wegen der Wärmeisolierfähigkeit wichtig, dass das spezifische Gewicht und damit deren Wärmeleitfähigkeit möglichst niedrig liegt, ansonst würde die äusserst gute Wärmeisolierfähigkeit des Kunstsharzschaumes zu arg verschlechtert.

Da das Verfahren keine weiteren Bläh- und Flussmittel benötigt und ausserdem grubenfeuchtes Material ohne vorherige Trocknung bzw. Nachmahlung verarbeitet werden kann, ist es viel einfacher und wirtschaftlicher als bisher bekannte Verfahren.

Der Blähvorgang des Schaumsilikates wird so aufgefasst, dass bei rascher Erhitzung, besonders bei kohlebepuderten Körpern, oder in reduzierender Ofenatmosphäre sehr schnell an der Oberfläche des Granulats eine Verfrittung und Verschmelzung stattfindet. Das heisst es entsteht eine zähe gasundurchlässige Haut. Bei steigender Erhitzung des Innern des Schaumkörpers, können die nun freiwerdenden, kleinmolekularen OHhaltigen Gruppen durch die gasundurchlässige Haut nicht oder nur teilweise entweichen, so dass im Innern des Körpers ein Überdruck entsteht, welcher die Blähung ähnlich wie bei einem Brot bewirkt. Wenn nun das Korn des Ausgangsmaterials zu grob ist bzw. keine, oder ungenügende Mengen feinkolloidaler Partikel vorliegen und es zu keiner Hautbildung bzw. Verklebung kommt, findet keine Blähung statt, obwohl die Masse als solche voll verfrittet bzw. verglast.

Es ist bekannt, soll aber hier trotzdem erwähnt werden, dass rasch erschmolzene z. B. künstliche Silikate erebliche Mengen Wasser aufzunehmen und viel hartnäkkiger festzuhalten vermögen, als alle anderen Gase.

Selbst nach dem Läutern bei 15000 C ist das kleinmole- kulargelöste Wasser noch nachweisbar. Anderseits ist bekannt, dass K2Si205 bei 10150 C schmilzt. Bei einem Wassergehalt von 8 % sinkt der Schmelzpunkt bereits auf 5000 C.

Granitglas mit 6,25 % Wasser schmilzt bereits bei 7200 C. (Aus Manegold, Schaum Seite 365).

Somit beeinflusst also das kleinmolekulargebundene Wasser und letztlich also die Strukturform des Ausgangsmaterials in wechselseitiger Art und Weise den Blähvorgang enorm.

Als gut brauchbares Grundmaterial hat sich ein Silikat mit einer Analyse gemäss Tabelle I erwiesen:
Tabelle I
Gehalt an SiO. 73,70 %
Gehalt an A1eO 12,27 %
Gehalt an K O 4,73 5S
Gehalt an Na2O 4,25 %
Gehalt an Fe2Os 2,31 %
Gehalt an H O 1,22%
Gehalt an MgO 0,29 ,
Der Rohstoff muss aber ausserdem entstehungsge- schichtlich schon einmal verglast sein, also dem Eruptivgestein wie Lava Bimserden oder Lehm aus zersetzter Vulkanaschenerde, angehören.

Nachstehend sind einige Silikatschaumherstellungsbeispiele nach vorliegendem Verfahren angegeben:
Beispiel I
Es wird eine Birnslehmerde mit einer Analyse gemäss der Analysentabelle I mit einer Anmachflüssigkeit bestehend aus verdünnter Wasserglaslösung (10 % ig) angemörtelt, -granuliert, noch feucht mit Kohlenstaub bepudert, bei 2004000 C getrocknet und rasch in einem Drehofen zusammen mit einem hochschmelzenden Trennmittel, wie z. B. Hüttentonerde, auf etwa 10000 C gebracht, kurzzeitig (2-6 Minuten) bei dieser Temperatur belassen und langsam ausgekühlt.

Da die Abkühlzeit die Haarrissbildung beeinflusst, muss sie, zwecks Erzielung einer möglichst hohen Druckfestigkeit, langsam erfolgen.

Beispiel II
Feingemahlenes Lavatuffmehl wird mit 20 % Bentonit vermengt, wie bei Beispiel I befeuchtet, zu einem Granulat von 1-12 mm 0 verformt, mit Kohlenstaub bepudert, bei 3500 C getrocknet, in einem Drehofen kurzzeitig auf 9800 C erhitzt und langsam ausgekühlt.

Beispiel III
Bei etwa 9000 C vorgesintertem und teilweise aufgeblähtem Aluminiumoxyd und calciumoxydarmen Lehm wird wieder fein gemahlen, zusammen mit Wasser zu einem Granulat verformt, getrocknet und wie bei Beispiel I gebläht.

Beispiel IV
Bereits wie bei Beispiel I geblähtes Granulat wird mit einer nassen blähfähigen Tonerde vermengt, zu einem Baokstein geformt, getrocknet und in einer reduzierenden Atmosphäre bei 10500 C rasch gebrannt, wobei sich das Ganze zu einem kompakten temperatur wechseibeständigen Schaumkörper aufbläht bzw. verschmilzt.

Beispiel V
Feingemahlenes Basaltmehl wird mit wasserhaltigem trockenem Na2SiO3 innig vermengt, mit verdünnter Phenolkunstharzlösung angemörtelt und zu Granulat geformt und wie bei Beispiel I gebläht.

Beispiel VI Bimserdenschiamm wird nach bekannter Art geschlemmt und die taubgesteinarme Fraktion teilweise getrocknet, mit verdünnter Wasserglaslösung vermengt, zu Granulat geformt, nass mit Kohlenstaub bepudert oder in reduzierender Atmosphäre wie bei Beispiel I gebläht.

Es resultiert ein sehr feinkörniges Silikatschaumgranulat mit einem Schüttgewicht von 150 kg/ms.

Es sei darauf hingewiesen, dass das vorliegende Verfahren nicht auf die in der obenstehenden Beschreibung und in den Beispielen namentlich genannten Stoffe beschränkt ist. Vielmehr sind alle feinkörnigen Silikate mit mindestens zum Teil kolloidal vorliegenden sekundär OH-haltigen Materialien, welche in einem Drehofen bei etwa 10000 C in Gegenwart von reduzierenden Stoffen gebläht werden.

Claims

PATENTANSPRUCH 1

Verfahren zur Herstellung eines Silikatschaumgranulats durch Erhitzung eines zwischen 800 und 11000 C verglasenden Silikatgemenges, dadurch gekennzeichnet, dass ein feinkörniges Silikatgemenge der genannten Art angemörtelt und granuliert, dann mit C-haltigem Material gepudert und durch Erhitzen auf die Verglasungstemperatur zu einem solchen Schaumgranulat mit Zellstruktulr aufgeschäumt wird, das nach Abkühlung seine Schaumstruktur mit über 1000 vor- wiegend geschlossenen Zellen pro cm5 im wesentlichen beibehält.

UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsmaterial solche Eruptivsilikate verwendet werden, welche nebst guten Vergla sungseigenschaften OH-haltige Silikate mit kristalliner Gitterstruktur, also mit hohem Quellvermögen, wie Bentonite, Eruptivgesteinstone, Bimserdentone feinteilige Bimserden, enthalten.

2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass solche Ausgangsstoffe verwendet werden, welche nach einer Vorsinterung noch intermolekular gebundenes Wasser enthalten, wie z. B. niedrig gebrannte Tone, vorgesinterte Bims erden.

3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaumgut zu einem ovalen bis annähernd runden Granulat geformt wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass dem gemahlenen Schaumgut ein Produkt zugemischt wird, das in der Hauptsache aus Eruptivgesteinsmehl, wie z. B. gemahlene Lava, welches mit Bentonit vermengt ist, besteht.

5. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Schäumung zwischen 800 und 11000 C in reduzierender Atmosphäre durchgeführt wird.

PATENTANSPRUCH II Silikatschaumgranuiat, hergestellt nach dem Verfahren des Patentanspruches I.

UNTERANSPRÜCHE 6. Silikatschaumgranulat nach Patentanspruch It, gekennzeichnet durch eine vorwiegend geschlossene Zeflstruktur mit über 1000 Bläschen pro cm3 und einem Schüttgewicht von unter 700 kg/m3.

7. Silikatschaumgranuiat nach Patentanspruch II, gekennzeichnet durch eine Korngrösse des Granulates von 1-30 mm 8. Silikatschaumgranulat nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat eine ovale bis annähernd runde Form aufweist.

PATENTANSPRUCH III Verwendung des nach dem Verfahren gemäss Patentanspruch I hergestellten Silikatschaumgranulats zur Herstellung von Backsteinen, dadurch gekennzeichnet, dass das bereits geschäumte Material neuerdings mit blähfähiger Silikatmasse vermörtelt zu Backsteinen geformt, getrocknet und abermals zusammen mit dem Mörtel rasch auf Blähtemperatur gebracht wird.