CH688549A5 - Verfahren zur Herstellung von Formkoerpern aus Glasschaum. - Google Patents

Description

  
 



  Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Glasschaum. 



  Die Herstellung von Glasschaum und daraus erzeugbarer End-Produkte ist seit langem bekannt. 



  Verschiedene Herstellmethoden beruhen letztlich alle darauf, z.B. aus Deponie-Altglas hergestelltes Glasmehl oder Glasfluss, direkt aus der Glasschmelze, mit einem oder mehreren unterschiedlichen Schäumungsmittel(n) zu vermischen, welche(s) bei bestimmten Temperaturen wenigstens ein treibendes Gas freisetzt und damit das durch Hitze angeweichte Glasmehl beim Sintern zu mehr oder weniger grossen geschlossenen Zellen aufschäumt. 



  Manchmal werden noch Zusatzmittel zur Bindung zugegeben, sowie Wasser zur Befeuchtung der Rohmasse. 



  Im Grunde genommen unterscheiden sich diese Verfahren nur in den Rezepturen der Zusatzstoffe und in der Ablauf-Technologie. 



  Aus Glasschaum hergestellte Fertigprodukte werden überall dort verwendet, wo hohe Wärme-Isolierung bei niedrigstem spezifischen Gewicht, Wasserfestigkeit, Frostsicherheit und Unbrennbarkeit bei guter Druckfestigkeit benötigt werden, z.B. im Hoch- und Tiefbau. 



  Der Glasschaum wird vorwiegend in der Form von Platten, Splitt, Granulaten und Formkörpern angeboten. 



  Glasschaum in der Form von Platten dient beispielsweise zum flächigen Isolieren von Bauuntergründen, Böden, Wänden und Dächern. 



  Glasschaum in der Form von Splitt, also unregelmässig geformte kantige Körper, kann als Baustoffzugabe, aber auch zum Auffüllen, Isolieren und Befestigen von Erdböden und Bauuntergründen verwendet werden. 



  Glasschaum in der Form von Granulaten, also mehr oder weniger kleinen kugelförmigen Körpern, wird insbesondere als Baustoffzugabe verwendet, um das entsprechende Endprodukt wärmedämmender und leichter zu machen. 



  Glasschaum in der Form von Formkörpern, also ein Produkt, welches in eine Form gebracht worden ist, wird vor allem zum Isolieren von Rohren und anderer, unregelmässiger, nicht flacher Gegenstände verwendet. 



  Von den obigen 4 Produkten werden die Platten häufig gebraucht. Diese Platten werden nach dem Schäumen gekühlt und weisen deshalb keine Haar-Risse auf. 



  Sie haben jedoch bisher den Nachteil, dass sie gemäss bekannter Technologie aus einem grösseren Block herausgeschnitten werden. 



  Dadurch ergeben sich ringsum offene Zellanschnitte, die natürlich Wasser aufnehmen können. Je kleiner die Platte ist, desto mehr nimmt sie prozentual (Gew.-%) Wasser auf. 



  Bei einem spezifischen Gewicht von 0,2 g/cm<3> ergeben 20 Volumenprozente Wasser bereits 100 Gewichtsprozente im Verhältnis zum eigentlichen Schaumkörper. 



  Dies und die dadurch auch eingeschränkte Frostsicherheit sowie die geringe Plattengrösse von bisher ca. 50 cm x 50 cm sind echte Nachteile der sonst aus vieler Sicht optimalen Verwendungsform. 



  Hinzu kommt, dass die Herstellung der bisher bekannten Platten relativ hohe Kosten verursacht, zumal sie nicht aus Altglas hergestellt werden. 



  Glasschaum in der Form von Splitt ist auch eine bevorzugte Verwendungsform. Splitt hat den Vorteil, dass sich einzelne Teile davon gegeneinander verzahnen. Splitt kann mit bekannten Baustoffen vermischt werden und als Untergrund sogar verdichtet werden. 



  Splitt wird aus einem fortlaufenden "Schaumglaskuchen" dadurch herausgebrochen, dass man den "Kuchen" schockkühlt und damit eine Vielzahl von Haar-Rissen erzeugt, entlang denen der "Kuchen" später zerbricht und dadurch in viele kleine Splittstücke zerfällt. 



  Wie bei den oben genannten Platten hat auch Splitt den Nachteil, dass beim Zerbrechen ringsum offene Zellen entstehen, die Wasser aufnehmen können. Auch die verbleibenden Rest-Haar-Risse können Wasser aufnehmen. 



  Auch Granulate haben trotz ihrer ursprünglich geschlossenen Aussenhaut, wie alle vor dem Blähen geformten Körper, nach dem Blähen an der Oberfläche Löcher, die sich dadurch bilden, dass die direkt unter der Oberfläche liegenden Zellen nach aussen aufplatzen. Auch hier kann Wasser eindringen und die Aussenzellen füllen. 



  Sie lassen sich aber kaum als Bauuntergrund einsetzen, weil sie sich nicht ineinander verzahnen, sondern jedem, auch nur geringstem Druck durch Ausweichen nachgeben. 



  Auch als Zusatzstoffe zu Baustoffen sind sie nur bedingt einsetzbar, weil sie beim Einmischen in den jeweiligen Baustoff wegen ihres geringen Gewichtes und ihrer Kugelform im Mischer und Beton aufschwimmen und nur an der Oberfläche das Fertig-Baustoffs (z.B. Beton oder Kalksandstein) sitzen, während in der Mitte kaum Granulat vorhanden ist. 



  Auch die in Formen geblähten Körper haben den Nachteil, dass die Oberflächenzellen nach aussen zur Formenwandung hin aufplatzen. Leider lässt sich in der Form auch kaum ein genau masshaltiger Körper herstellen. 



  Ausserdem ist die Herstellung dieser Formkörper im Vergleich zu den anderen Lieferformen sehr viel teurer und sehr viel energieaufwendiger. 



  Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Nachteile zu überwinden. 



  Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein billiges und technisch einfach zu realisierendes Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Glasschaum zur Verfügung zu stellen. 



  Dieses Verfahren soll auch grosstechnisch durchführbar sein. 



  Diese Formkörper sollen als Isoliermaterial verwendet werden können und sollen den bisher bekannten Isolierstoffen überlegen sein. 



  Diese Formkörper sollen auch der Gewichtsentlastung dienen. 



  Diese Formkörper sollen eine weitgehend geschlossene Aussenhaut haben. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist im unabhängigen Anspruch definiert. 



  Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. 



  Die Komponenten Glasmehl, Blähmittel und Bindemittel können gleichzeitig oder nacheinander miteinander innig vermischt werden. 



  Gegebenenfalls kann zu diesen Komponenten auch noch Wasser hinzugegeben werden. 



  Das so erhaltene Rohgemenge muss homogen sein. 



  Dieses Rohgemenge kann nun entweder vor oder nach dem Blähvorgang im Ofen unter Druckeinwirkung geformt werden. 



  Wenn die Formgebung vor dem Blähen erfolgt, dann muss darauf geachtet werden, dass zwischen den einzelnen ungeblähten Formkörpern ein genügend grosser Ab stand vorhanden ist, um ein Aneinanderkleben der geblähten Formkörper zu vermeiden. 



   Als Bindemittel ist fast jeder im Stand der Technik bekannte Kleber geeignet. 



  Gemäss einer Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird die Glasmehl-Rohmischung vor der Hitzebehandlung, insbesondere dem Band-Blähen, mit Stahl-Formen in die gewünschten Grössen und Aussenformen ausgestochen und nach dem Blähen durch eine Andruckwalze oder Presse höhen-kalibriert. 



  Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Formen nach dem Blähen im noch heissen und damit weichen Zustand aus der Schaummasse ausgestochen und danach mit Walzen oder leichten Pressen geringfügig angedrückt. 



  Beim Formen nach der Hitzebehandlung muss der Glasschaum noch so lange in der Form unter Druck verbleiben, bis er an der Oberfläche auf ca. 600 DEG C abgekühlt ist, damit er nicht mehr weiter aufgehen und/oder sich anderweitig deformieren kann. 



  Mit dem erfindungsgemässen Verfahren werden geometrisch genaue Schaumkörper in gewünschten Formen hergestellt, seien es nun Platten oder gewollt regelmässig geformter kantiger Splitt oder auch Granulate. 



  Alle diese Produkte haben ringsum geschlossene Zellen und sind damit völlig wasserfest und frostsicher. 



  Die nach dem Erstarren der Aussenhaut innen noch rotglühenden, weichen Platten können danach noch  mit geringen Kräften verformt werden, z.B. um gebogene Isoliermanschetten für Rohr-Isolationen herzustellen, und zwar ohne dass sie zurückfedern. 



  Nach Erstarren der Aussenhaut werden die Fertig-Körper in einer Kühlvorrichtung nach einer von der Grösse des jeweiligen Produktes abhängigen Kühlkurve auf Raumtemperatur spannungsfrei abgekühlt. 



  Das nachfolgende Beispiel illustriert die vorliegende Erfindung. 


 Beispiel 
 



  In einem Mischer wurde ein homogenes Gemisch aus folgenden Bestandteilen hergestellt: 



  81,5 Gew.-% Glasmehl, 3,5 Gew.-% Bindemittel (Fisch-Kleister), 5 Gew.-% Blähmittel (gemahlene Kohle) und 10 Gew.-% Wasser. 



  Dieses Gemisch wurde über ein Transportband in einen Zwischenbehälter transportiert, welcher sich beim Eingang eines 12 Meter langen Durchlauf-Flachbettofens befand. 



  Mit einer dosierenden Flachdüse wurde das genannte Gemisch kontinuierlich auf ein umlaufendes Edelstahl-Kettenband in der jeweils gewünschten Materialdicke aufgetragen und in den Ofen eingeführt. 



   Diese endlose Masse wanderte kontinuierlich durch den Ofen und wurde dabei während einer bestimmten Zeit vorgeheizt und schäumte dann bei einer Temperatur von etwa 850 DEG C auf. 



  Am Ende des Ofens kam eine endlose Plattenbahn aus Glasschaum heraus. Diese Plattenbahn hatte eine wellige Oberfläche. 



  Auf diese Plattenbahn wurde eine Platte mit Formen angedrückt, und einzelne Formen wurden ausgestochen. 



  Man liess die Platte mit den Formen so lange auf die Plattenbahn einwirken bis sich die Aussenhaut der Formkörper soweit abgekühlt hatte, dass sich der Glasschaum nicht mehr von selbst deformierte. 



  In Abhängigkeit von der Masse wurden die Formkörper während 2 bis 24 Stunden gemäss vorgegebenen Kühlkurven spannungsfrei auf Raumtemperatur abgekühlt. 



  Das Produkt - ein Glasschaumsplitt - hatte eine geschlossene Aussenhaut und wies keine Spannungsrisse auf. 

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Glasschaum, wobei diese Formkörper eine weitgehend geschlossene Aussenhaut haben, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem ersten Schritt - Glasmehl mit der jeweils gewünschten Zusammensetzung der Siebfeinheit, - wenigstens ein Blähmittel, welches unter Wärmeeinwirkung wenigstens ein treibendes Gas freisetzt, und - wenigstens ein Bindemittel zu einem homogenen und kompaktierbaren Gemenge vermischt, dann in einem zweiten Schritt entweder - A) dieses homogene und kompaktierbare Gemenge unter Wärmeeinwirkung zu Glasschaum aufbläht, - das so geblähte Material im noch heissen, zähflüssigen Zustand unter Druckeinwirkung in die gewünschte Form und Grösse bringt, wobei diese Druckeinwirkung wenigstens so lange erfolgt, bis die Oberfläche des Glasschaumes bei entsprechender Abkühlung soweit erstarrt ist,

dass sich der Glasschaum von selbst nicht mehr deformiert, oder - B) das genannte homogene und kompaktierbare Gemenge zum jeweils gewünschten Rohkörper formt und kompaktiert, - diesen geformten und kompaktierten Rohkörper unter Wärmeeinwirkung zu Glasschaum aufbläht, und in einem dritten Schritt - das erhaltene geblähte Material derart abkühlt, dass im geblähten Endprodukt keine Spannungsrisse entstehen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung gemäss der Variante A) im zweiten Schritt durch Andrücken in einer Form erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebung und Kompaktierung gemäss der Variante B) im zweiten Schritt durch Ausstechen und Andrücken der Masse in eine Form erfolgt, insbesondere mittels einer Walzenpresse, deren Walzenoberfläche entweder glatt ist oder eine Struktur aufweist.

4.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Blähen in einem Bandofen, in einem Rohrofen oder in einem Wirbelstromheissluftofen erfolgt, insbesondere bei einer Temperatur von 600 DEG C bis 1000 DEG C, vorzugsweise von 650 DEG C bis 950 DEG C, und am meisten bevorzugt von 700 DEG C bis 900 DEG C.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zu blähende Gemisch - von 80 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise von 85 Gew.-% bis 96 Gew.-%, insbesondere 90 Gew.-% bis 94 Gew.-%, Glasmehl, - von 2 bis 20 Gew.-% Blähmittel, insbesondere gebrannter Kalk oder Kohlenstoff, beispielsweise Graphit oder Russ, - bis zu 5 Gew.-% Bindemittel, insbesondere Kleister, und - bis zu 25 Gew.-% Wasser enthält, wobei die Summe der Gew.-% jeweils 100 ist.

6.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 2, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass man gemäss der Variante A) im zweiten Schritt das geblähte Material im noch heissen, zähflüssigen Zustand zu Würfeln, Quadern, beispielsweise Platten, Kugeln, Briketts oder Kissen formt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu blähenden Rohkörper gemäss der Variante B) im zweiten Schritt die Form von Würfeln, Quadern, beispielsweise Platten, Kugeln, Briketts, Kissen oder eines geometrisch unbestimmten Granulates haben.

8.

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Blähung in Gegenwart eines Trennmittels erfolgt, beispielsweise SiO2, wie Quarzsand, Cristobalit, Kalk, Zement, Aluminiumoxid, wie etwa Tonerde, Titandioxid, Bentonite, Calciumsulfat, wobei der Schmelzpunkt des Trennmittels höher sein muss als der Schmelzpunkt der zu blähenden Rohkörper.

9. Verwendung der gemäss dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellten Formkörper als Isoliermaterial und als Zuschlagsstoff in Baumaterialien im Hoch- und Tiefbau.